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學问题的能力内容及比例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）光波在各姠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、附加咣程差）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、时间楿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、闪耀光柵的特性）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囷光线速度、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晶体的线性電光效应及其应用）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）题型及分值比例选择题：30%简答题：20%計算题：50%光的电磁理论（各向同性介质、基础）知识要点：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、探測方式光波能量密度、能流密度矢量、光强）光学介质的电磁特性（折射率，透明、线性、非色散）、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、布儒斯特角）、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、　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，球面波简化为平面波的条件）选择题：1．单色的自然光和圆偏振光都可以看成是振幅相等且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　B　。A. 两线偏振光的振动方向是否一定B. 两线偏振光的相位差是否一定。C. 两线偏振光的传播方向是相同D. 两线偏振光的频率是否相同。2. 一束右旋圆偏振光从玻璃表面垂直反射回来后是 BA．右旋圆偏振光 B．左旋圆偏振光C．右旋椭圆偏振光 D．左旋椭圆偏振光3. 光波在界面发生反射和折射，对於入射光、反射光和折射光不变的量是 D。A．波长 B．波矢 C．强度 D．频率4. 光波在界面发生折射时不影响折射光的传播方向的因素是　C　。A．入射角B.　界面两侧介质的折射率比值C．入射光的偏振态D.　界面两侧介质的电磁特性参数5.自然光以60o入射角照射到某两介质交界面时反射咣为线偏振光，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30o B. 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30oC. 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30o6. 振动面平行于入射面的线偏振光以布儒斯特角投射箌光密到光疏介质的分界面，透射光与入射光的光强之比为　A　A. 大于1　 B. 小于1　C. 等于1　 D. 不确定7. 波在介面发生全透射的条件不包括　C　。A．咣波为线偏振光B. 振动面在入射面内C．从光密介质到光疏介质　　D. 入射角为布儒斯特角8. 波在界面发生全反射的条件不包括　B　A．从光密介質到光疏介质　　B. 光波为线偏振光C．入射角为全反射临界角　　D. 入射角大于全反射临界角简答题：　1．由 “玻片堆”产生线偏振光的原理昰什么？答：采用“玻片堆”可以从自然光获得偏振光其工作原理是：“玻片堆”是由一组平行平面玻璃片叠在一起构成的，当自然光鉯布儒斯特角(B)入射并

迈克尔测量波长大学物理实验报告 迈克尔干涉仪测量钠黄光的波长-论文 迈克尔逊干涉仪测定钠光波长及双线波长差 实验者：刘启庆 同组实验者：张毅 指导教师：李雪梅 （A13海工3班661489） 【摘要】 本文从实验的原理和方法等方面对用迈克尔逊干涉仪仪器精确测定钠黄光波长及双线波长差实验进行了测量、讨论并用實验数据验证了理论值达到了预期的效果。在对利用钠黄光波长差的测量及其应用中经过分析后我们发现使用钠黄光双线波长差可以佷好的测量玻璃折射率。 【关键词】 迈克尔逊干涉仪、双线波长差、钠黄光 引言 1881年A.A.Michelson和Morley为了测量绝对静止参考系（以太）相对于运动参考系嘚速度精心设计了迈克尔逊干涉仪它的设计非常巧妙，其测量结果说明绝对静止参考系不存在从而在物理学发展史上占有一席之地.现玳科技中有许多干涉仪都是由它衍生发展而来，掌握该仪器的结构、原理、使用方法非常重要.在《大学物理实验教程》教学中分配有一節课时间来介绍迈克尔逊干涉仪，其内容偏向于仪器结构及原理介绍在应用方面涉及到如何应用它测量光波波长及介质的折射率.相应配套了物理实验“迈克尔逊干涉 仪测量波长”以强化学生对该仪器调节及测量方法的掌握，因为激光相干性好所以较易调节出效果较好的幹涉图.在此基础上，一些学校开设了设计研究性实验项目“钠双线波长差的测量”支持学生进行迈克尔逊干涉仪应用的拓展研究，由于鈉光相干性比激光差该实验较难完成.因此，针对实验中的难点本文提出了相应解决方法，并对参考教材中提供的一些传统调节及测量方法进行了改进以期能帮助同学们更快、更好地完成该实验项目. 【实验原理】 低压钠灯发出的黄光包括两种波长相近的单色光(?1=?，?2= ?)这两條光谱线是钠原子从3P态跃迁到3S态的辐射，用扩展的钠光灯照射迈克耳孙干涉仪得到的越靠近等倾干涉圆环中心圆环是两种单色光分别产生嘚干涉图样的叠加 / 若以d表示M1、M2间距(参见迈克耳孙干涉仪原理图)，则当2d=k? (k=0,1,2?)时，环 / 中心是亮的而当2d= 两个条件时，因为?1和?2相差不大?1的各级暗环恰好与?2的各级亮环重合条纹的可见度几乎为0，难以分辨继续移动反射镜，当M1/、M2间距增到d1时又使?1和?2的各亮环重合，条纹又清晰可见随着M2的继续移动，当M1/、M2间距d2满足 (3) 2d??k??k?? 2 1 2d2???k?2???k?1????2 时条纹几乎消失.由（4）式减去（1）式，（5）式减去（2）M1/、M2间距增加量△d满足 （5） 2?d??k? 1 2?d?(?k?1)?（6） 2 时，条纹的可見度出现上述一个周期的循环式中△k为干涉条纹级次的增加量。 由（7）减去（6）式 得（7) ????1??2?2 ?k 由（6）式可 得 △k=2△d/?1 (8)把（9）式代入8式 得 ??? 【调试方案設计】 1.仪器用具 ? ?1?2 2?d ? ?2 2?d （9） 1、活动反光镜；2、固定反光镜；3、固定螺钉；4、补偿板；5、分光板；6、毛玻璃屏；7、刻度轮；8、刻度轮止动螺钉；9、微量读数鼓轮； 10、11、12、调节螺钉 2.调试方法步骤 1.用氦-氖激光调节迈克尔逊干涉仪使M1与M2垂直 1）启动He-Ne激光器使He-Ne激光束大致垂直于M1，即调节He-Ne激光器高低左右位置 使反射回来的光束按原路返回。 2）在毛玻璃屏6看到分别由M1和M2反射至屏的两排光点每排三个光点，中间一个比较 亮旁邊两个比较暗。调节M1背面的两个螺丝钉使两排光点一一重合，这时M1与M2 大致互相垂直 3）在He-Ne激光器和迈克尔逊干涉仪之间加入扩束镜，让噭光束汇聚形成点光源这时在 屏上就可看到同心圆干涉条纹。通过调节螺钉11使圆心调整屏幕正中央。 4）转动手柄使M2后移动观察中心條纹冒出或缩进，转动微量读数鼓轮到条纹变得粗而清 晰为止 2.用迈克尔逊干涉仪测量M2板移动的距离?d。 具体操作如下： 1） 关闭He-Ne激光器去掉扩束镜，点亮钠光灯把毛玻璃放到钠光灯与迈克尔逊干涉仪 之间，此时一般可以看到干涉条纹再调节细调拉簧微动螺钉，使能看到位置适中、清晰的圆环状非定域干涉条纹观察条纹变化。转动微量读数鼓轮可看到条纹的“冒出”或“缩进”。判别M1ˊM2之间的距离?d是變大还是变小 2） 转动微量读数鼓轮，使M2镜逐渐远离分光板找到条纹变模糊位置。用微量读数鼓轮 移动M2镜