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1、精选优质文档-倾情为你奉上本复习资料专门针对中北大学五院物理光学与应用光学石顺祥版教材，共有选择、填空、简答、证明、计算五个部分组成，经验证命中率很高，80分左右，不过要注意，证明题可能变成计算题，填空题变成选择题。yx1-1：方程：方向向量：一个可以表示直线斜率的向量，这个向量就是方向向量。Ax+By+C=0：若A、B不全为零，其方向向量：（- B，A）。1-3 试确定下列各组光波表达式所代表的偏振态及取向 Ex=E0sin(t-kz), Ey= E0cos(t-kz)EEyx Ex= E0cos(t-kz), Ey= E0cos(t-kz+/4) Ex= E0sin(t-kz), Ey=-
2、E0sin(t-kz) Ex=E0sin(t-kz), Ey= E0cos(t-kz)EEyx相位差/2，Ex=Ey，圆。讨论xy平面的偏振情况t=0时：合成矢量？t=T/4时：合成矢量？右圆Ex= E0cos(t-kz), Ey= E0cos(t-kz+/4)EEyx相位差/4，椭圆。t=0时：合成矢量？t=T/4时：合成矢量？右椭圆，长半轴方向45见p25页。Ex= E0sin(t-kz), Ey=-E0sin(t-kz)相位差0，直线。y=-x方向向量：（-1，1）1-4：两光波的振动方向相同，它们的合成光矢量为：1-5：;因此有： , 得到： 得到：。1-8：（2）解：，1-11 一左
3、旋圆偏振光，以50角入射到空气-玻璃分界面上，见下图，试求反射光和透射光的偏振态EEspps50E入射光：左圆Ep=E0cos(t-kr), Es= E0cos(t-kr-/2)；空气到玻璃：外反射；入射角=50 B=arctan(1.52)=56.66；rs0，且不等，反射后：Ep=Epcos(t-kr), Es= Escos(t-kr-/2+)右椭圆。ts0，tp0，且不等，透射后：Ep=Epcos(t-kr), Es= Escos(t-kr-/2)左椭圆。1-21：见下图，用棱镜改变光束方向，并使光束垂直棱镜表面射出，入射光是平行于纸面振动的波长为的激光。要使透射光强最强入射角等于多少？
4、由此计算出棱镜底角的大小（棱镜折射率为1.52）？若入射光是垂直纸面振动的激光，能否满足反射损失小于1%的要求？1入射光1（1） （2）=56.66； （3）折射角=33.34，不能满足要求。 1-23：薄膜上下表面情况，见p33页。4-5：解：由题意可知，光轴与通光面平行，与入射面垂直，故有：，求得：4-6：解：由题意可知，光轴与通光面为任意方向（不平行也不垂直）。因为，自然光垂直入射，计算可参考下图。x3x2k(so)se由求得：;由求得：,e光远离光轴传播。由于光轴与波矢k成度时，与波矢k相应的两个本征模式的折射率为：no=1.5246;（看书231页）4-8：说明对于一个单轴晶体，当其
5、光轴与晶面垂直时，折射光线在入射面内，并证明此时e折射光线与界面法线的夹角满足：。证明：根据折射定律（对法线k而言）：，由于光轴垂直晶面，因此入射面是一个主截面，e光的折射率曲面在主截面内的投影是一个椭圆，过k和椭圆的交点的切面的法线在主截面内，即e光的折射光线在入射面内。因此有：，其中，为e光的法线与光轴的夹角，为e光的光线与光轴的夹角。这样就有：， 。x1ox3x24-9 一束波长为的线偏振光垂直通过一块由石英晶体（=589.3nm, no=1.54424，ne=1.55335）制成的厚度为1.61810-2mm波片(图中阴影部分)。光轴沿x1轴方向，如下图所示。对于下述三种情况，确定出射
6、光的偏振状态？（1）入射线偏振光的振动方向与x1轴成45；（2）入射线偏振光的振动方向与x1轴成-45 ；45x2x1（3）入射线偏振光的振动方向与x1轴成30 。EEx2x1线偏振光在晶片x3=0处的表达式：对=589.3nm光：-45x2x1线偏振光在晶片x3=d处的表达式： EEx2x1线偏振光在晶片x3=0处的表达式：对=589.3nm光：30x2x1线偏振光在晶片x3=d处的表达式： 线偏振光在晶片x3=0处的表达式： 结果：（1）出射光为右旋圆偏振状态； （2）出射光为左旋圆偏振状态； （3）出射光为右旋椭圆偏振状态；4-10：看书225页。答：正入射，晶体光学元件工作在最大离散角
7、，那么应使切割面与光轴的夹角满足:。4-13：看书245页。答：，钠黄光下，故：。45x1x34-15： 光沿着x2正方向轴传播，如图所示。与半波片成45线偏振光： 因为光正入射的是半波片，即 ，因此有：通过距离l后，o光的相位延迟为：，e光的相位延迟为：。因此，o光和e光的振幅分别为：而，当l=0时，线偏振光；当l=d/4时，椭圆偏振光；当l=d/2时，圆偏振光；当l=3d/4时，椭圆偏振光；当l=d时，线偏振光。（参考书248页）4-19 两块偏振片透光方向的夹角为60o，在其中插入一块1/4波片，该波片的主截面（光轴与镜面法线构成的面）与第一个偏振片透振方向夹角为30o，根据上面的表述画
8、出相应的示意图；如果一入射自然光的强度为I0，求通过第二个偏振片后的光强？603030CAFBDOx3x1P2P1答： （1）图（2）计算 OA=OFcos30o=OF OB=OFcos60o=OF OC=OAcos30o=OF OD=OBcos60o =OF 又 OF2=I0 4-23 在两个偏振面正交放置的偏振器之间，平行放一厚0.913mm 的石膏片。当1=0.583微米时，视场全暗；然后改变光的波长，当2=0.554微米时，视场又一次全暗。假设沿快、慢轴方向的折射率在这个波段范围内与波长无关，试求这个折射率差？解：由于在两个正交偏振器之间，平行置放的厚为0.913mm 的石膏片，这时有
9、：当1=0.583微米时，视场全暗，因此，此时的相位应为： （1）当2=0.554微米时，视场全暗，因此，此时的相位应为： （2）式（2）-式（1）有：5-8 今用一钼酸铅（PbMoO4）声光调制器对He-Ne激光进行声光调制。已知声功率为Ps1W，声光作用长度L=1.8mm，压电换能器宽度H=0.8mm，PbMoO4的品质因素M236.310-15S3Kg-1。求这种声光调制器的布拉格衍射效率=？答：布拉格衍射效率为： =sin2()=sin2() 注意：声光材料的品质因数，单位为MKS（米-千克-秒）单位；M2PS的单位为m2。yx1-1：方程：方向向量：一个可以表示直线斜率的向量，这个向
10、量就是方向向量。Ax+By+C=0：若A、B不全为零，其方向向量：（- B，A）。1-3 试确定下列各组光波表达式所代表的偏振态及取向 Ex=E0sin(t-kz), Ey= E0cos(t-kz)EEyx Ex= E0cos(t-kz), Ey= E0cos(t-kz+/4) Ex= E0sin(t-kz), Ey=-E0sin(t-kz) Ex=E0sin(t-kz), Ey= E0cos(t-kz)EEyx相位差/2，Ex=Ey，圆。讨论xy平面的偏振情况t=0时：合成矢量？t=T/4时：合成矢量？右圆Ex= E0cos(t-kz), Ey= E0cos(t-kz+/4)EEyx相位差/
11、4，椭圆。t=0时：合成矢量？t=T/4时：合成矢量？右椭圆，长半轴方向45见p25页。Ex= E0sin(t-kz), Ey=-E0sin(t-kz)相位差0，直线。y=-x方向向量：（-1，1）1-4：两光波的振动方向相同，它们的合成光矢量为：1-5：;因此有： , 得到： 得到：。1-8：（2）解：，1-11 一左旋圆偏振光，以50角入射到空气-玻璃分界面上，见下图，试求反射光和透射光的偏振态EEspps50E入射光：左圆Ep=E0cos(t-kr), Es= E0cos(t-kr-/2)；空气到玻璃：外反射；入射角=50 B=arctan(1.52)=56.66；rs0，且不等，反射后
12、：Ep=Epcos(t-kr), Es= Escos(t-kr-/2+)右椭圆。ts0，tp0，且不等，透射后：Ep=Epcos(t-kr), Es= Escos(t-kr-/2)左椭圆。1-21：见下图，用棱镜改变光束方向，并使光束垂直棱镜表面射出，入射光是平行于纸面振动的波长为的激光。要使透射光强最强入射角等于多少？由此计算出棱镜底角的大小（棱镜折射率为1.52）？若入射光是垂直纸面振动的激光，能否满足反射损失小于1%的要求？1入射光1（1） （2）=56.66； （3）折射角=33.34，不能满足要求。 1-23：薄膜上下表面情况，见p33页。4-5：解：由题意可知，光轴与通光面平行，与
13、入射面垂直，故有：，求得：4-6：解：由题意可知，光轴与通光面为任意方向（不平行也不垂直）。因为，自然光垂直入射，计算可参考下图。x3x2k(so)se由求得：;由求得：,e光远离光轴传播。由于光轴与波矢k成度时，与波矢k相应的两个本征模式的折射率为：no=1.5246;（看书231页）4-8：说明对于一个单轴晶体，当其光轴与晶面垂直时，折射光线在入射面内，并证明此时e折射光线与界面法线的夹角满足：。证明：根据折射定律（对法线k而言）：，由于光轴垂直晶面，因此入射面是一个主截面，e光的折射率曲面在主截面内的投影是一个椭圆，过k和椭圆的交点的切面的法线在主截面内，即e光的折射光线在入射面内。因此
14、有：，其中，为e光的法线与光轴的夹角，为e光的光线与光轴的夹角。这样就有：， 。x1ox3x24-9 一束波长为的线偏振光垂直通过一块由石英晶体（=589.3nm, no=1.54424，ne=1.55335）制成的厚度为1.61810-2mm波片(图中阴影部分)。光轴沿x1轴方向，如下图所示。对于下述三种情况，确定出射光的偏振状态？（1）入射线偏振光的振动方向与x1轴成45；（2）入射线偏振光的振动方向与x1轴成-45 ；45x2x1（3）入射线偏振光的振动方向与x1轴成30 。EEx2x1线偏振光在晶片x3=0处的表达式：对=589.3nm光：-45x2x1线偏振光在晶片x3=d处的表达式
15、： EEx2x1线偏振光在晶片x3=0处的表达式：对=589.3nm光：30x2x1线偏振光在晶片x3=d处的表达式： 线偏振光在晶片x3=0处的表达式： 结果：（1）出射光为右旋圆偏振状态； （2）出射光为左旋圆偏振状态； （3）出射光为右旋椭圆偏振状态；4-10：看书225页。答：正入射，晶体光学元件工作在最大离散角，那么应使切割面与光轴的夹角满足:。4-13：看书245页。答：，钠黄光下，故：。45x1x34-15： 光沿着x2正方向轴传播，如图所示。与半波片成45线偏振光： 因为光正入射的是半波片，即 ，因此有：通过距离l后，o光的相位延迟为：，e光的相位延迟为：。因此，o光和e光的振
16、幅分别为：而，当l=0时，线偏振光；当l=d/4时，椭圆偏振光；当l=d/2时，圆偏振光；当l=3d/4时，椭圆偏振光；当l=d时，线偏振光。（参考书248页）4-19 两块偏振片透光方向的夹角为60o，在其中插入一块1/4波片，该波片的主截面（光轴与镜面法线构成的面）与第一个偏振片透振方向夹角为30o，根据上面的表述画出相应的示意图；如果一入射自然光的强度为I0，求通过第二个偏振片后的光强？603030CAFBDOx3x1P2P1答： （1）图（2）计算 OA=OFcos30o=OF OB=OFcos60o=OF OC=OAcos30o=OF OD=OBcos60o =OF 又 OF2=I0
17、 4-23 在两个偏振面正交放置的偏振器之间，平行放一厚0.913mm 的石膏片。当1=0.583微米时，视场全暗；然后改变光的波长，当2=0.554微米时，视场又一次全暗。假设沿快、慢轴方向的折射率在这个波段范围内与波长无关，试求这个折射率差？解：由于在两个正交偏振器之间，平行置放的厚为0.913mm 的石膏片，这时有：当1=0.583微米时，视场全暗，因此，此时的相位应为： （1）当2=0.554微米时，视场全暗，因此，此时的相位应为： （2）式（2）-式（1）有：5-8 今用一钼酸铅（PbMoO4）声光调制器对He-Ne激光进行声光调制。已知声功率为Ps1W，声光作用长度L=1.8mm，压电换能器宽度H=0.8mm，PbMoO4的品质因素M236.310-15S3Kg-1。求这种声光调制器的布拉格衍射效率=？答：布拉格衍射效率为： =sin2()=sin2() 注意：声光材料的品质因数，单位为MKS（米-千克-秒）单位；M2PS的单位为m2。专心-专注-专业