華南理工大學(xué)工程光學(xué)作業(yè)789w

1、光學(xué)工程作業(yè)評(píng)講光學(xué)工程作業(yè)評(píng)講作業(yè)與思考題七（簡(jiǎn)答題略）作業(yè)與思考題七（簡(jiǎn)答題略）作業(yè)與思考題八（部分簡(jiǎn)答題略）作業(yè)與思考題八（部分簡(jiǎn)答題略）作業(yè)與思考題九（全部計(jì)算題）作業(yè)與思考題九（全部計(jì)算題）7.3 7.3 計(jì)算題（完整題目）計(jì)算題（完整題目）（1 1）顯微鏡用紫外光（波長(zhǎng)為）顯微鏡用紫外光（波長(zhǎng)為275nm275nm）照）照明比用可見光（波長(zhǎng)為明比用可見光（波長(zhǎng)為550nm550nm）照明的分辨）照明的分辨本領(lǐng)約大多少倍？本領(lǐng)約大多少倍？（2 2）它的物鏡在空氣中的數(shù)值孔徑為）它的物鏡在空氣中的數(shù)值孔徑為0.90.9，用紫外光照明時(shí)能分辨的兩條線之間的距離用紫外光照明時(shí)能分辨的兩條線

2、之間的距離是多少？是多少？（3 3）用油浸系統(tǒng)（）用油浸系統(tǒng)（n=1.6n=1.6）時(shí)，這最小距離）時(shí)，這最小距離又是多少？又是多少？7.3 7.3 計(jì)算題（參考答案）計(jì)算題（參考答案）61162261621.221.22 275 101.221.22 550 101.22 275 1011.22 550 102DDDDDD（1 1）P137 3-42P137 3-42對(duì)對(duì)于于紫紫外外線線：對(duì)對(duì)于于可可見見光光所所以以，紫紫外外線線比比可可見見光光的的分分辨辨本本領(lǐng)領(lǐng)大大一一倍倍。7.3 7.3 計(jì)算題（參考答案續(xù)）計(jì)算題（參考答案續(xù)）0.61 /0.61 275/0.9186.389nmns

3、inunn 0.61 /0.61 275/1.44116.5nmNANA（2 2）P139 3-48P139 3-48（3 3）由由數(shù)數(shù)值值孔孔徑徑的的定定義義式式：NA= NA= NANA NANA故故油油浸浸系系統(tǒng)統(tǒng)中中NA=1.6 0.9=1.44NA=1.6 0.9=1.447.4 7.4 計(jì)算題（計(jì)算題（P136 3-39 3-40P136 3-39 3-40） 一束準(zhǔn)直的單色光正入射到一個(gè)直徑為一束準(zhǔn)直的單色光正入射到一個(gè)直徑為1.2cm1.2cm的會(huì)聚透鏡，透鏡焦距為的會(huì)聚透鏡，透鏡焦距為50cm50cm，光波的波長(zhǎng)為，光波的波長(zhǎng)為600nm600nm，試計(jì)算透鏡焦距面上衍射圖樣

4、中央亮斑的，試計(jì)算透鏡焦距面上衍射圖樣中央亮斑的尺寸。尺寸。 解：解：942432.442.44 600 1021.22 101.2 1050 1.22 106.1 10 cmDD根根據(jù)據(jù)中中央央亮亮斑斑的的角角直直徑徑為為：因因此此中中央央亮亮斑斑的的直直徑徑為為：7.57.5計(jì)算題計(jì)算題 完整題目完整題目： 在正常條件下，人眼瞳孔直徑約為在正常條件下，人眼瞳孔直徑約為2.5mm2.5mm，人眼最靈敏的波長(zhǎng)為人眼最靈敏的波長(zhǎng)為550nm550nm。（。（1 1）求人眼的最）求人眼的最小分辨率。（小分辨率。（2 2）要分辨遠(yuǎn)處相距）要分辨遠(yuǎn)處相距0.5m0.5m的兩個(gè)光的兩個(gè)光點(diǎn)，人眼至少離兩

5、光點(diǎn)多近？點(diǎn)，人眼至少離兩光點(diǎn)多近？ 參考答案：參考答案：6403040(1)550 101.221.222.68 102.5(2)0.51.886 102.68 10Ddl7.67.6計(jì)算題計(jì)算題 由于衍射效應(yīng)存在，人眼能分辨某汽車的前燈時(shí)，由于衍射效應(yīng)存在，人眼能分辨某汽車的前燈時(shí)，人離汽車的最遠(yuǎn)距離人離汽車的最遠(yuǎn)距離l=?(l=?(假設(shè)兩車燈距離為假設(shè)兩車燈距離為1.22m)1.22m)解：解：1.22m0?L400402.68 101.224.5km2.68 10dl由由上上一一題題知知8.1論述巴俾涅原理及其應(yīng)用（論述巴俾涅原理及其應(yīng)用（P145P145） 兩個(gè)互補(bǔ)屏在衍射場(chǎng)中某點(diǎn)單

6、獨(dú)產(chǎn)生的光場(chǎng)復(fù)兩個(gè)互補(bǔ)屏在衍射場(chǎng)中某點(diǎn)單獨(dú)產(chǎn)生的光場(chǎng)復(fù)振幅之和等于無衍射屏、光波自由傳播時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)振幅之和等于無衍射屏、光波自由傳播時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的光場(chǎng)復(fù)振幅，這就是巴俾涅原理。生的光場(chǎng)復(fù)振幅，這就是巴俾涅原理。 巴俾涅原理的應(yīng)用：巴俾涅原理的應(yīng)用： 利用巴俾涅原理很容易由圓孔，單縫的夫瑯和費(fèi)利用巴俾涅原理很容易由圓孔，單縫的夫瑯和費(fèi)衍射特性得到圓盤，窄帶的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣。衍射特性得到圓盤，窄帶的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣。 8.28.2計(jì)算題計(jì)算題220.63cmm, 6.3 10105 0.63 10 a6.3 10m用用波波長(zhǎng)長(zhǎng)的的激激光光粗粗測(cè)測(cè)一一單單縫縫縫縫寬寬。若若觀觀察察屏屏上上衍衍射射

7、條條紋紋左左右右兩兩個(gè)個(gè)第第五五級(jí)級(jí)極極小小的的距距離離為為6.36.3，屏屏和和縫縫的的距距離離為為5 5 ，求求縫縫寬寬。解解：根根據(jù)據(jù)夫夫朗朗和和費(fèi)費(fèi)單單縫縫衍衍射射規(guī)規(guī)律律：除除中中心心亮亮紋紋外外， f f 相相鄰鄰兩兩亮亮條條紋紋間間距距相相等等，且且等等于于中中央央亮亮條條寬寬a af f 為為2 2。a af f故故，左左右右兩兩個(gè)個(gè)第第五五級(jí)級(jí)極極小小距距離離為為1010a af f所所以以解解出出 = =62100.56.3 10mm8.38.3計(jì)算題計(jì)算題cmmcmaf1a2 50 0.63 a631cmm今今測(cè)測(cè)得得一一細(xì)細(xì)絲絲的的夫夫朗朗和和費(fèi)費(fèi)零零級(jí)級(jí)衍衍射射條條紋

8、紋的的寬寬度度為為1 1，已已知知入入射射光光波波長(zhǎng)長(zhǎng)為為0.630.63，透透射射鏡鏡焦焦距距為為5050，求求細(xì)細(xì)絲絲直直徑徑。解解：把把細(xì)細(xì)絲絲看看作作一一縫縫寬寬為為細(xì)細(xì)絲絲半半徑徑 的的縫縫， 根根據(jù)據(jù)零零級(jí)級(jí)條條紋紋寬寬度度2 22f2f得得 = =1cm1cm8.4 光柵的概念及其分類（光柵的概念及其分類（P155） 所謂光柵就是由大量所謂光柵就是由大量等寬、等間隔等寬、等間隔的狹縫構(gòu)成的的狹縫構(gòu)成的光學(xué)元件。光學(xué)元件。 廣義上可以把光柵定義為：凡是能使入射光的廣義上可以把光柵定義為：凡是能使入射光的振振幅或相位，或者兩者同時(shí)產(chǎn)生周期性空間調(diào)制的光學(xué)元幅或相位，或者兩者同時(shí)產(chǎn)生周

9、期性空間調(diào)制的光學(xué)元件。件。正是從這個(gè)意義上來說，出現(xiàn)了所謂的晶體光柵、正是從這個(gè)意義上來說，出現(xiàn)了所謂的晶體光柵、超聲光柵、晶體折射率光柵等新型光柵。超聲光柵、晶體折射率光柵等新型光柵。光柵的應(yīng)用光柵的應(yīng)用: : (1) (1)光柵最重要的應(yīng)用是作為光柵最重要的應(yīng)用是作為分光元件分光元件，即把復(fù)色光分成，即把復(fù)色光分成單色光，它可以應(yīng)用于由遠(yuǎn)紅外到真空紫外的全部波段。單色光，它可以應(yīng)用于由遠(yuǎn)紅外到真空紫外的全部波段。 (2)(2)此外，它還可以用于此外，它還可以用于長(zhǎng)度和角度長(zhǎng)度和角度的精密、自動(dòng)化測(cè)量，的精密、自動(dòng)化測(cè)量，以及作為調(diào)制元件等。以及作為調(diào)制元件等。9.19.1習(xí)題習(xí)題7-17

10、-1（P327P327） 解題關(guān)鍵：解題關(guān)鍵：運(yùn)用折射定律和反射定律。運(yùn)用折射定律和反射定律。參考答案：參考答案： 根據(jù)折射定律根據(jù)折射定律 可得折射角為可得折射角為3030度。度。 根據(jù)反射定律可得反射角為根據(jù)反射定律可得反射角為6060度。度。 兩者之間的夾角為兩者之間的夾角為9090度度 12n sinI=n sinI9.29.2習(xí)題習(xí)題7-27-2（P327P327） 解題關(guān)鍵：解題關(guān)鍵：欲使得在水面上看不見任何光線，則紙盤欲使得在水面上看不見任何光線，則紙盤的最小面積應(yīng)該滿足光線不發(fā)生全反射時(shí)的面積。的最小面積應(yīng)該滿足光線不發(fā)生全反射時(shí)的面積。 即：在紙盤的最小面積之外，光線發(fā)生全反

11、射。在紙即：在紙盤的最小面積之外，光線發(fā)生全反射。在紙盤之內(nèi)，折射光被紙盤擋住。盤之內(nèi)，折射光被紙盤擋住。參考答案：參考答案： 01n1sinn1.33q=0rhtan20*tan48.7522.8CM=q=22Sr1633cm= p=故：故：q=48.75q=48.75o o由三角關(guān)系可知，紙盤的最小半徑為由三角關(guān)系可知，紙盤的最小半徑為因此可求得最小面積為因此可求得最小面積為9.39.3計(jì)算題計(jì)算題完整題目：完整題目：一束光由玻璃一束光由玻璃(n(n1.5)1.5)進(jìn)入水進(jìn)入水（n=1.33n=1.33），若以），若以4545度角入射，試求折射角。度角入射，試求折射角。參考答案參考答案：

12、首先判斷，是否發(fā)生全反射，如果沒有發(fā)生全首先判斷，是否發(fā)生全反射，如果沒有發(fā)生全反射，折射定律才適用反射，折射定律才適用 212sin450.70721.33sin0.8871.5sin45sinncnc 光光由由光光密密射射向向光光疏疏：1122n sinn sinq =q故不發(fā)生全反射，可以使用折故不發(fā)生全反射，可以使用折射定律。射定律。利用折射定律可知，利用折射定律可知，從而可得折射角大約為從而可得折射角大約為5353度。度。9.49.4習(xí)題習(xí)題7-57-5（P327P327）解題關(guān)鍵：解題關(guān)鍵：課本課本P303P303以及以及P313P313公式公式參考答案：參考答案：21212111

13、11111112P3027-67-9L-rsinI=sinUrnsinI=sinInU=I+U-IsinIL=r+rsinUP310(7-37) L =L -dU =U L U L L -r100 10sinI =sinUsin20.38389r10n1sinI =sinI0.383890.253178n1.5163 根根據(jù)據(jù)公公式式：和和，求求出出最最后后的的首首先先算算和和的的值值：9.49.4習(xí)題習(xí)題7-57-5（續(xù)）（續(xù)）1111111111121I22.5748 I 14.66565U =I +U -I =22.5748 -2 -14.66565 =5.90915sinI 0.253

14、178L =r +r10 1034.5923sinU sin5.90915 d=34.5623-5=29.5623LL 2121由由上上面面可可知知：，U =U =5.90915U =U =5.90915222222223222222222L -r29.562350sinI =sinUsin5.909150.1638r50n1.5163sinI =sinI( 0.1638)0.248416n1.0I9.427531 I 14.3838237U =I +U -I =-9.4275315.9091514.3838237 =10.86544sinIL =r +r 由由此此可可得得：220.24841

15、6505015.89174sinU sin10.86544 9.59.5計(jì)算題計(jì)算題完整題目：完整題目：一玻璃棒（一玻璃棒（n=1.5n=1.5），長(zhǎng)），長(zhǎng)500mm500mm，兩端面為半球面，兩端面為半球面，半徑分別為半徑分別為50mm50mm和和100mm100mm，一箭頭高，一箭頭高1mm,1mm,垂直垂直位于左端球面頂點(diǎn)之前位于左端球面頂點(diǎn)之前200mm200mm處的軸線上，如圖所處的軸線上，如圖所示。試求：示。試求：箭頭經(jīng)玻璃棒成像后的像距為多少？箭頭經(jīng)玻璃棒成像后的像距為多少？整個(gè)玻璃棒的垂軸放大率為多少？整個(gè)玻璃棒的垂軸放大率為多少？9.59.5計(jì)算題（參考答案）計(jì)算題（參考答案）221121211111121121222222nnnnP308 lll lnn1.5-11.51 l l50l 200l 300mm ll 200nn1-1.511.5 l l-100l 200l 400mmnnrnnrdmmnnr （1 1）由由在在左左側(cè)側(cè)由由空空氣氣到到玻玻璃璃：得得出出在在右右側(cè)側(cè)玻玻璃璃到到空空氣氣：得得出出：9.59.5計(jì)算題（參考答案）計(jì)算題（參考答案） 1 1 22 1 2n l l2n l lb= -9.69.6習(xí)題習(xí)題7-147-14完整題目：完整題目： 有一雙平面鏡