目·录 尊重相关知识产权! 用 几何光学的基本原理及傍轴成象理论(1-53)……(1) 、光阑、象差和光学仪器原理(54-73) 38 光度学和辐射度学(74-88)……………………………(53) 四、光波及其在各向同性介质界面的反射和折射(89-115) ……………(62) 五、光的干涉(16-163)…… 日看;中·;日.a日、丶甲p中甲自 (28) 光的爷射(164-211)…………………………(115) 七、傅思叶光学的甚本原理(212-224)………(147) 八、光在晶体中的传播(225-269)……………(162 九,光的吸收、色散和散射〔270-282)…………(190) 十、光的量子性(283-300) …(187)
几何光学的基本原理 及傍轴成象理论 1。当一某光从空气进入水中时,光取的富积发生怎 排的变化? 答:一東光线从空气射入水中,Ⅱ1<n2。由折射定律 n1sini=n2sin,应有诈<i如 图,光束在空气中横截面积 为π(O1O2cosi2)2,在水中 为π(O1O2cos/2)2。因为 于是cosi>cosi,所以光束在 水中的截面积将大于在空气中的 截面积。 2。为什么日出成日落时太阳看起来是的? 答:日出或日落时,太阳位于地平线附近,来自太阳顶 部、中部和底部的光线射向地球大气层的入射角依次增大 (如图)。同时,大气层密 度不均匀,折射率随接近 )32 地面而逐渐增大。 当光线穿过大气层射向 太阳 地面时,由于n逐渐增大 使其折射角逐渐减小光线
的传播路径就发生了弯曲。我们沿光线看去,看到的发光 点位置就会比其实际位置抬高。另一方面,折射光线的弯曲 程度还与入射角有关。入射角越大的光线,弯曲越厉客, 觉位置就被拾得更高。因为从太阳上部到下部发出的光线 入射角依次增大,下部的视觉位置就依次比上部抬高得更 多。所以日出和日落时太阳看起来呈扁椭圆形。 3。一束在空气中波长为5893A的钠貸光,从空气进入 水中时,它的波长将变为多少?在水中观寨这束光时,其版 色会改变吗? 答:根据光在媒质中的波长A=λ/,水的折射率n 5893A 4/3,则钠黄光在水中的波长为N“43420A;光的 颜色是由光波的频率决定,在不同媒质中,光的频率悬不变 的。所以在水中观察这束光,其颜色不变,仍为黄色。 4.同一物体经针孔或平面所成的象有何不同? 答:由反射定律可知,平面镜的物象之国是关于镜面对 称的。例如右旋坐标系经平面镜成的象为左旋坐标系,因此 象同物左右易而上下并不颠倒。即物体经平面镜生成等 大、正立的虚象。 物体经针孔成象时,物点和象点之间相对于针孔对称。 例如右旋坐标系经针孔所成的象仍为右旋坐标系,因此象同 物的上下左有都是互易的,而且成象的大小与针孔到接收屏 的距离有关。即物体经针孔生成倒立实象 5。在夜晚的汇面上,为什么路灯生成的倒影是拉得很 长的一条兴带? 答:江画上荡漾的水波相当于若干互成微小角度的平面
镜。路灯在这无数平面镜上分别生成一个个虚象,连串起 来,就是一条很长的光带。 6.下雨后,树叶上的水珠为什么显得很亮?要使光线 在水珠内作全反射,问水珠内的入射光线和通过入射点的直 径之间的夹角不能小于多少度? 答4雨后树叶上的水珠之所以显得亮,是因为光线在水 珠内发生了全反射。要使光线在 水珠内发生全反射,则应使光线 从水珠内射向空气的入射角i大 于其全反射临界角如图,光线 从水珠内射向空气的入射角i,正 是水珠内入射光线与通过入射点 的直径间的夹角Y因此Y=i=5-1n,=sin14/3,485°。 1 7。有一玻璃酒杯,杯鹿量凸形球面,球面下嵌有 画,空杯看去,与普通酒杯无异,注入酒后杯底墨现出美丽 的画面,这是为什么?试解释之。 答:这种玻璃酒杯的凸形底面相当于一个单折射球面, 它的下面本来就嵌有图画 S,如图(a)。未盛酒时 n=I:0 对这个单折射球面有:r< 13 0,1>n=1.0,则单球面 F 的物方焦距f= s选择适当的球面曲率半径 r 使川<!s,这时图画S在 3
勒方焦点F外侧。由!=5+可知,将生成一倒立放大 实象S′在杯上方远处。人眼靠近杯看时,它是人眼的虚物 故看不见。倒入酒后,如图(b),n>n=1.3由于n增 大,单球面的焦距l会变大,使得1>ls,即画图S位 于F内侧。由5=5可知,将在单球面下方生成一个 放大虚象S′,这时人眼就能看见嚼面了。 8.晴天时,利用日光和一块凹面键就能点火,利用凸 面键能点火吗? 答:不能。因光线经凸面镜反射后,必然成为发散的反 射光线,不可能有交点。发散光线的反向延长线的交点为凸 面镜的虚焦点,它位于凸面统后方。由于虚焦点不是实际光 线的会聚点,故凸面镜不能将日光会聚点火。 9,实物点S经薄透键L成一实象点S若将一表面平 行的玻璃板垂直于光轴捆入自量键出射的光路中,问象点S 将怎样变动? 答:象点将远离透镜,即S2>S′,如图。从透镜出射 的会聚光线经玻璃板折射后方向 不变,但有一个侧向位移,因而 使象点变远。 tD。蔣還镜的焦距与它所在 媒质是否有关?凸選镜一定是会 聚递镜吗?凹還键一定是发散透 键吗? 答:由薄透镜焦距公式:f=-n/(+m- r r