物理光学与应用光学习题和解答

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1、《物理光学与应用光学》习题及选解第一章l习题1-1.一个线偏振光在玻璃中传播时，表示为：，试求该光的频率、波长，玻璃的折射率。1-3.试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态：(1)，;(2)，;(3)，。1-5.已知冕牌玻璃对0.3988mm波长光的折射率为n=1.52546，，求光在该玻璃中的相速和群速。1-6.试计算下面两种色散规律的群速度（表示式中的v表示是相速度）：(1)电离层中的电磁波，，其中c是真空中的光速，是介质中的电磁波波长，b是常数。(2)充满色散介质（，）的直波导管中的电磁波，，其中c真空中的光速，a是与波导管截

2、面有关的常数。1-14题用图1-13题用图1-13.如图所示，当光从空气斜入射到平行平面玻璃片上时，从上、下表面反射的光R1和R2之间相位关系如何？它们之间是否有附加的“半波程差”？对入射角大于和小于布儒斯特角的两种情况分别进行讨论。第四章l习题4-4.设有主折射率no=1.5246，ne=1.4864的晶体，光轴方向与通光面法线成45°，如图所示。现有一自然光垂直入射晶体，求在晶体中传播的o、e光光线方向，二光夹角以及它们从晶体后表面出射时的相位差（=0.5，晶体厚度d=2cm。）解：如图，平面光波正入射，光轴在入射面内，且与晶面

3、斜交所以o光和e光的波法线相同，但o光和e光光线方向不同。又因为，故e光比o光远离光轴，且光沿其波法线方向传播。设e光与o光的离散角为==所以,晶体中出射的e光与o光的相位差：又因为：所以：==4-7.如图所示，方解石渥拉斯顿棱角的顶点=45°时,两出射光的夹角为多少?4-8.设正入射的线偏振光振动方向与半波片的快、慢轴成45°，分别画出在半波片中距离入射表面为：①0；②/4；③/2；④3/4；⑤的各点处两偏振光叠加后的振动形式。按迎着光射来的方向观察画出。4-10.两块偏振片透射方向夹角为60°，中央插入一块1/4波片，波片主截面

4、平分上述夹角。今有一光强为的自然光入射，求通过第二个偏振片后的光强。4-12.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=0.583时，视场全暗，然后改变光的波长，当=0.554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。第五章l习题5-1.一KDP晶体，=3cm，=1cm。在波长=0.5时，no=1.51，ne=1.47，=10.5×10-12m·V-1。试比较该晶体分别纵向和横向运用、相位延迟为=/2时，外加电压的大小。5-4.一钼酸铅声光调制器，对He

5、-Ne激光进行声光调制。已知声功率=1W。声光作用长度=1.8mm，压电换能器宽度=0.8mm，品质因素=36.3×10-15s3kg-1，求这种声光调制器的布拉格衍射效率。5-5.对波长为=0.5893的钠黄光，石英旋光率为21.7º/mm。若将一石英晶体片垂直其光轴切割，置于两平行偏振片之间，问石英片多厚时，无光透过偏振片。5-6.一个长10cm的磷冕玻璃放在磁感应强度为0.1特斯拉的磁场内，一束线偏振光通过时，偏振面转过多少度？若要使偏振面转过45°，外加磁场需要多大？为了减小法拉第工作物质的尺寸或者磁场强度，可以采取什么措施

6、？第六章l习题6-1.有一均匀介质，其吸收系数K=0.32cm-1，求出射光强为入射光强的0.1、0.2、0.5时的介质厚度。解：由，在I/I0=0.1、0.2、0.5时，解得l=7.20cm、5.03cm、2.17cm。6-3.一个的棱镜由某种玻璃制成，其色散特性可用科希公式中的常数A=1.416，B=1.72×10-10cm2表示，棱镜的放置使它对0.6波长的光产生最小偏向角，这个棱镜的角色散率（rad/）为多大？解：科希公式为，在考虑波长范围不大时，可以用前两项表示，即，由此解得。对公式两端微分可得：（1）棱镜顶角，最小偏向角

7、和棱镜材料的折射率n之间存在如下关系：可以解得最小偏向角，对公式两端微分可得：（2）联立（1）（2）方程，可得角色散率：6-7.太阳光束由小孔射入暗室，室内的人沿着与光束垂直及成的方向观察此光束时，见到由于瑞利散射所形成的光强之比等于多少？解：由瑞利散射公式，得。