电子科技大学物理光学考研选择.docx

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电子科技大学物理光学考研选择

考试大纲

考试科目

840物理光学

考试形式

笔试（闭卷）

考试时间

180分钟

考试总分

150分

一、总体要求

主要考察考生掌握《物理光学》的基本知识、基本理论的情况以及分析和解决物理光学问题的能力。

二、内容及比例

1.光的电磁理论（约25%）

光波在各向同性介质中的传播特性（光波的波长或频率范围，光波区别于其它电磁波的特性，光强、折射率、时谐均匀平面波、光程）

光波的偏振特性（五种偏振光的概念以及之间的关联、左旋与右旋光波、偏振度）

光波在各向同性介质分界面上的反射和折射特性（反射定律和折射定律、菲涅耳公式、反射率与透射率、全反射、布儒特性定律、半波损失、附加光程差）

光波场的频率谱（时间频谱与空间频谱、实际光波与时谐均匀平面波的关联）

时谐均匀球面波（波函数）

2.光的干涉（约20%）

光的干涉现象及其基本原理（波叠加原理、相干与不相干）

光的相干条件和获得相干光的方法

双光束干涉（分波面与分振幅）

多光束干涉（高反射率膜、多层介质膜）

单层光学薄膜（增透或增反的条件）

迈克耳逊干涉仪和F-P干涉仪（结构、原理及应用）

光的相干性（部分相干、时间相干与空间相干性的起源和表征）

3.光的衍射（约20%）

光的衍射现象及其基本原理（衍射现象明显与否的条件、基尔霍夫衍射积分的近似条件、衍射的分类及处理方法）

夫琅和费单缝衍射、圆孔衍射、多缝衍射

光学成像系统的衍射和分辨本领

光栅（光栅方程、分光性能、闪耀光栅的特性）

菲涅耳圆孔和圆屏衍射、波带片

4.晶体光学（约25%）

光波在各向异性介质中的传播特性（介电张量、单色平面波在晶体中的相速度和光线速度、菲涅耳方程、光在单轴晶体中的传播、单轴晶体的折射率椭球和折射率面）

光波在单轴晶体界面的双反射和双折射

晶体光学器件（偏振器、波片和补偿器）

偏振光和偏振器件的琼斯矩阵表示

偏振光的干涉（平行偏振光的干涉）

电光效应（电光张量、KDP晶体的线性电光效应及其应用）

磁光效应（法拉第旋光效应）

5.光的吸收、色散和散射（约10%）

光与物质作用的经典理论（介质的复折射率）

光的吸收定律（一般吸收与选择吸收）

光的色散（正常色散与反常色散）

光的散射（光的线性散射与非线性散射）

三、题型及分值比例

选择题：

30%

简答题：

20%

计算题：

50%

1光的电磁理论（各向同性介质）

知识要点：

1）光波的电磁特性（波长或频率范围，光波区别于其它电磁波的产生、传播、探测方式，光波能量密度、能流密度矢量、光强）

2）光学介质的电磁特性（折射率，透明、线性、非色散）、

3）光在各向同性介质中和各向同性介质界面上的传播特性

波动方程与时谐均匀平面波函数（实数，复数）及其特征量（波矢、振动矢量、复振幅、时空周期、波速、矢量性、偏振态）

反射定律和折射定律、菲涅耳公式（正入射）、反射率与透射率、半波损失、附加光程差、全反射、布儒特性定律、　

4）光波场的频率谱（时间频谱与空间频谱、实际光波与时谐均匀平面波的关联）

5）时谐均匀球面波（波函数，球面波简化为平面波的条件）

选择题：

1.自然光正入射，其反射光为D。

A．椭圆偏振光B．线偏振光　

C．部分偏振光D．自然光

2.自然光在界面发生反射和折射，当反射光为线偏振光时，折射光与反射光的夹角必为D。

A．B．

C．D．

3．全反射时，在折射率小的介质中的电场B。

A．等于零B．随离界面距离的增加按指数规律衰减

C．等于常数D．随离界面距离的增加按指数规律增加

4.当光波在两种不同介质中的振幅相等时，D。

A.其强度相等B.其强度不相等

C.不确定D.其强度比等于两种介质的折射率之比

5.光从折射率小介质中正入射到折射率大的介质表面时，相对于入射光的电场和磁场，反射光的C。

A．电场和磁场都无相位变化　　　　　　

B.电场和磁场都有π相位突变

C.电场有π相位突变，磁场无相位变化　　

D.电场无相位变化，磁场有π相位突变

6．在相同时间内，同一单色光在空气和在玻璃中C。

A.传播的路程相等，走过的光程相等。

B.传播的路程相等，走过的光程不相等。

C.传播的路程不相等，走过的光程相等。

D.传播的路程不相等，走过的光程不相等。

7．光在界面发生反射和透射，对于入射光、反射光和透射光，不变的量是D。

A．波长B．波矢

C．强度D．频率

8.同一介质中，圆偏振光的电场为E，线偏振光的电场振幅为E，两光的光强之间的关系为B。

A．　I圆＝I线B．　I圆＝2I线

C.I圆＜I线D.I圆＝I线

9．自然光以60º入射角照射到某两介质交界面时，反射光为线偏振光，则下列关于折射光的描述正确的是D。

A完全偏振光且折射角是30ºB部分偏振光且只是在该光由真空入射到折射率为的介质时，折射角是30º

C部分偏振光，但须知两种介质的折射率才能确定折射角

D部分偏振光且折射角是30º

10．如图所示，一束自然光入射到折射率分别为n1和n2的两种介质的交界面上，发生反射和折射，已知反射光是线偏振光，那么折射角θ2的值为D。

AB

CD

简答题：

1．光波在分界面的反射和透射特性与哪些因素有关？

答：

与入射光的偏振状态、入射角和界面两侧介质的折射率比值有关。

2．光在界面的反射和透射过程中，光的偏振特性有什么变化？

（入射光分别为各种偏振状态，任意入射角、特殊入射角：

正入射、布儒斯特角、全反射角）

3．产生全反射的条件？

产生全透射的条件？

答：

发生全反射的条件：

光从光密介质到光疏，入射角大于或等于全反射临界角（n1＞n2，θ1≥θc，）。

发生全透射的条件：

入射光为光矢量平行于入射面的线偏振光，入射角等于布儒斯特角θB。

（）　

4．由平行平面玻璃片叠在一起所构成的“片堆”产生偏振光的原理？

答：

采用“片堆”可以从自然光获得偏振光。

其工作原理是：

“片堆”是由一组平行平面玻璃片叠在一起构成的，当自然光以布儒斯特角（θB）入射并通过“片堆”时，因透过“片堆”的折射光连续不断地以布儒斯特角入射和折射，每通过一次界面，都会从入射光中反射掉一部分振动方向垂直于入射面的分量，最后使通过“片堆”的透射光接近为一个振动方向平行于入射面的线偏振光。

5．在同一种介质中，有电场数值为E的圆偏振光和电场振幅为E的线偏振光。

给出两束光的强度关系并简要说明其原因。

答:

圆偏振光的强度为线偏振光强度的两倍。

原因：

电场为E的圆偏振光可以分解为两个振动方向互相垂直、电场振幅为E的线偏振光，因为这两束线偏振光的强度相等，且偏振方向互相垂直，不会发生干涉，故圆偏振光的强度就等于上述为两束线偏振光的强度之和，也就是一束线偏振光强度的两倍。

6．光波从光密介质入射到光疏介质出现透射系数大于1，这是否与能量守恒不相符合？

如何解释？

答：

透射系数大于1不与能量守恒相矛盾。

　　反映能量关系的是透射率，由透射率表达式可知：

即使透射系数大于1，其透射率也不能大于1。

7.解释“半波损失”和“附加光程差”。

答：

半波损失是光在界面反射时，反射光在入射点相对于入射光的相位突变π，对应的光程为半个波长。

　附加光程差光在两界面分别反射时，由于两界面的物理性质不同（一界面为光密到光疏，而另一界面为光疏到光密；或相相反的情形）在两反射光中引入的附加相位突变π，对应的附加光程差也为半个波长。

8.研究时谐均匀平面波的意义。

答：

时谐均匀平面波数学描述简单，能反映光波的基本特征。

　　时谐均匀平面波作为描述光波的基本波型，复杂光波可由不同均匀平面波叠加而成。

9．自然光和圆偏振光都可看成是振幅相等、振动方向垂直的两线偏振光的合成，它们之间的主要区别是什么？

答：

合成自然光的两线偏振光之间无固定相位差，而合成圆偏振光的两线偏振光之间有固定相位差，且为±π/2。

计算题：

例　　5

习题　1,17

2光的干涉

知识要点：

1）光波的叠加原理（数学依据、适用条件），光的相干、非相干与部分相干，光的相干条件，

2）双光束干涉（分波面干涉，分振幅干涉－等倾干涉、等厚干涉、迈克耳逊干涉仪，光强不等、振动方向不一致对条纹可见度的影响）

3）多光束干涉（多层薄膜干涉、F－P干涉仪，分光元件特性三个指标）

4）光的相干性（时间相干性、空间相干性，光源临界宽度、横向相干长度，临界频谱宽度、最大相干时间、最大相干长度，相干性在杨氏双缝干涉、薄膜干涉、迈克耳逊干涉中的体现。

）

选择题：

1.平行平板的等倾干涉图样定域在A。

A．无穷远B．平板上界面

C．平板下界面D．自由空间

2.在白光入射的等倾干涉中，同级圆环中相应于颜色紫到红的空间位置是A。

A．由外到里B．由里到外

C．不变D．随机变化

3.在对称平板双光束干涉中，无论是还是，两反射光束间的附加相位突变总是A。

A．等于πB．等于0

C．可以为π也可以为0D．在0和π之间

4.把一平凸透镜放在平玻璃上构成牛顿环装置，当平凸透镜慢慢地向上平移时，由反射光形成的牛顿环B。

A.向中心收缩，条纹间隔不变

B.向中心收缩，环心呈明暗交替变化

C.向外扩张，环心呈明暗交替变化

D.向外扩张，条纹间隔变大

5．牛顿环中，最接近中心环的色散B。

A．最强B．最弱　

C．等于常数D．等于零

6．等倾干涉条纹和牛顿环都是明暗相间的同心圆环，C。

A两者都是中心部分圆环的干涉级次大

B两者都是边缘部分圆环的干涉级次大

C前者中心部分圆环的干涉级次大，后者边缘部分圆环的干涉级次大

D前者边缘部分圆环的干涉级次大，后者中心部分圆环的干涉级次大

7．对于单层光学薄膜，增透膜和增反膜的光学厚度C。

A．分别为和B．分别为和

C．都等于D．都等于.

8．单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为h，且n1＜n2＞n3，λ1为入射光在n1中的波长，则两束反射光的光程差为C。

A.2n2hB.2n2h+

C.2n2h+D.2n2h+

9．在迈克耳孙干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n、厚度为d的透明薄片后，这条光路的光程改变量为A。

A2（n-1）dB2nd

C2（n-1）d+λ/2Dnd

10．在迈克耳孙干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长，则薄膜的厚度是D。

AB

CD

11．F-P腔两平行腔面间的距离增加时，其A。

A．分辨能力增强B．分辨能力降低

C．自由光谱范围增大D．最小可分辨波长差增大

12.在F-P腔腔面无吸收的情况下，当反射率R增加时，其干涉图样中亮线的亮度C。

A．增加B．减弱

C．不变D．趋于无穷大

13．F-P腔反射率R增加时，其分辨能力D。

A．下降B．恒定不变

C．趋于零D．增加

14．决定平行平板干涉属双光束干涉还是多光束干涉的关键因素是平板的C。

A．平行度B．厚度

C．反射率D．折射率

15.关于光的空间相干性，下列说法不正确的是D。

A.光场的空间相干性来源于普通扩展光源不同部分发出的光的不相干性

B.普通光源的空间扩展越大，其光场的空间相干范围越小

C.光的空间相干性反映了光波场的横向相干性

D.空间相干性与光波的波列长度有关

16.关于光的时间相干性，下列说法不正确的是B。

A.光场的时间相干性来源于普通光源的原子发光持续时间的有限性

B.光场的时间相干性与光源的光谱展宽无关

C.光场的时间相干性反映了光场的纵向相干性