物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)復(fù)習(xí)題

1、中北大學(xué)物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)考試重點(diǎn) 班 級： 11050141X 姓 名： 學(xué) 號：211、在雙軸晶體中，為什么不能采用o光與e光的稱呼來區(qū)分兩個(gè)正交線偏正光？(P213) 當(dāng)波矢k沿著除兩個(gè)光軸和三個(gè)主軸方向傳播時(shí)，過折射率橢球中心且垂直于k的平面與折射率橢球的截線均為橢圓，這些橢圓不具有對稱性，相應(yīng)的兩個(gè)線偏振光的折射率都與k的方向有關(guān)，這兩個(gè)光均為非常光。故在雙軸晶體中，不能采用o光與e光的稱呼來區(qū)分兩個(gè)正交線偏正光。2、渥拉斯頓棱鏡的工作原理：（，角隨入射光波長分離的不同稍有變化）；格蘭-湯普森棱鏡的工作原理：（格蘭-湯普森棱鏡利用全反射原理工作的，存在著入射光束錐角限制）。 (P22

2、3)3、簡述折射率橢球的兩個(gè)重要性質(zhì)？折射率橢球方程是？(P206)折射率橢球的兩個(gè)重要性質(zhì)：與波法線k相應(yīng)的兩個(gè)特許折射率和,分別等于這個(gè)橢圓的兩個(gè)主軸的半軸長。與波法線k相應(yīng)的兩個(gè)特許偏振光D的振動(dòng)方向和，分別平行于ra和rb。折射率橢球方程：4、什么是“片堆”？簡述利用“片堆”產(chǎn)生線偏振光的工作過程？(P36) 片堆是由一組平行平面玻璃片疊加在一起構(gòu)成的，將一些玻璃放在圓筒內(nèi)，使其表面法線與圓筒軸構(gòu)成布儒斯特角。工作過程：當(dāng)自然光沿圓筒軸以布儒斯特角入射并通過片堆時(shí)，因透過片堆的折射光連續(xù)不斷地以相同的狀態(tài)入射和折射，每通過一次界面，都從折射光中反射部分垂直紙面分量，最后使通過片堆的透射

3、光接近為一個(gè)平行入射面振動(dòng)的線偏振光。5、 晶體光學(xué)的兩個(gè)基本方程：（ ），物理意義：（決定了在晶體中傳播的單色平面光波電磁波的結(jié)構(gòu)，給出了沿某個(gè)k（s）方向傳播的光波D（E）與晶體特性n（nr）的關(guān)系）。 (P197 & P198)6、 散射：光束通過不均勻介質(zhì)所產(chǎn)生的的偏離原來傳播方向像四周散射的現(xiàn)象叫做光的散射； 根據(jù)散射光波矢k和波長變化與否可分為兩種： 散射光波矢k變化，但波長不變的散射有（瑞利散射、米氏散射、分子散射）； 散射光波矢k和波長均變化的散射有（喇曼散射、布里淵散射）； 光的方向相對于入射光改變而波長也改變的散射有（喇曼散射、布里淵散射）(P286)7、 什么是基

4、模高斯光束（p12）？基模高斯光束的特性有哪些（p13）？什么是消失波？消失波具有哪些特點(diǎn)（p39）？解：高斯光束：由激光器產(chǎn)生的激光既不是均勻平面光波，也不是均勻球面波，而是振幅和等相位面都在變化的高斯球面光波，簡稱高斯光束?；８咚构馐翰▌?dòng)方程在激光器諧振腔邊界下的一種特解，以z軸為柱對稱，其表達(dá)式內(nèi)包含有z，且大體沿著z軸的方向傳播?；８咚构馐奶匦裕夯８咚构馐谄鋫鞑ポS線附近可以看做是一種非均勻的球面波，其等相位面是曲率中心不斷變化的球面，振幅和強(qiáng)度在橫截面內(nèi)保持高斯分布。消失波：透入到第2個(gè)介質(zhì)很薄的一層內(nèi)的波，是一個(gè)沿著垂直界面的方向振幅衰減，沿著界面方向傳播的一種非均勻波，

5、稱為消失波。特點(diǎn)：消失波是一種沿x軸方向傳播的行波，相速度消失波振幅沿著界面的法線方向按指數(shù)方式衰減等相面上沿z方向各點(diǎn)的振幅不相等，因此消失波是一種非均勻的平面波。另外，由菲涅耳公式可以證明，消失波電矢量在傳播方向的分量E2x不為0，說明消失波不是一種橫波。 由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)的能量入口處和返回能量的出口處不在同一點(diǎn)，相隔大約半個(gè)波長，在入射面內(nèi)存在一個(gè)橫向位移，此位移為古斯-漢欣位移。8、 偏振棱鏡的主要特性參量有（通光面積、孔徑角、消光比、抗損傷能力）。（p223）9、對于立方晶體，其主折射率為（），對于單軸晶體，其主折射率為（）對于雙軸晶體，其主折射率為（）。（p201 &

6、 p205）10、（折射率隨著波長增加而減小的色散）是正常色散；（p283）正常色散曲線特點(diǎn)：波長愈短，折射率愈大波長愈短，折射率隨波長的變化率愈大，即色散率愈大波長一定時(shí)，折射率愈大的材料，其色散率也愈大不同物質(zhì)的色散曲線沒有簡單的相似關(guān)系 （折射率隨波長的增大而增大的色散）是反常色散；孔脫系統(tǒng)研究了反常色散現(xiàn)象，認(rèn)為反常色散與介質(zhì)對光的（吸收）有密切聯(lián)系。（孔脫定理）孔脫定理：反常色散總是與光的吸收有密切聯(lián)系，任何物質(zhì)在光譜某一區(qū)域內(nèi)如有反常色散，則在這個(gè)區(qū)域的光被強(qiáng)烈地吸收，在靠近吸收區(qū)處，折射率的變化非常快，而且在波長較長的一邊的折射率比在波長較短的一邊的折射率大很多,在吸收區(qū)內(nèi)折射率

7、隨波長增大而增大。11、 （P276）當(dāng)光與物質(zhì)相互作用時(shí)存在著三種現(xiàn)象，分別是光的吸收、色散、散射。12、 (P3)通常所說的光學(xué)區(qū)域(或光學(xué)頻譜)包括紅外線、可見光、紫外線。 光譜區(qū)域的波長范圍約從1mm到10nm。 如果某種頻率的光波以低損耗通過光纖，那么這種頻率所對應(yīng)的波段是光纖的窗口，光纖的三個(gè)“窗口”：（短波窗口0.80.9m，長波長窗口1.31m 和1.55m）。13、 （p216）射曲面：（在晶體中完全包住一個(gè)單色點(diǎn)光源的波面）是射曲面，射線曲面的簡單表達(dá)式（）； （p213）折射率曲面：（當(dāng)k取空間所有方向，n1k和n2k的末端便在空間畫出兩個(gè)曲面:雙殼層曲面，此曲面）是折射

8、率曲面，折射率曲面的簡單表達(dá)式（）。14、（光源在某一方向立體角內(nèi)的光通量大?。┦枪獾膹?qiáng)度，波片只能改變?nèi)肷涔獾模ㄆ駪B(tài)），而不能改變（其光強(qiáng)）。（p229）15、由于外加電場、磁場、超聲場使介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的效應(yīng)，稱為（電光、聲光、法拉第）效應(yīng)。16、幾種線偏振光的標(biāo)準(zhǔn)的歸一瓊斯矢量是什么？右旋橢圓偏振光和左旋橢圓偏振光及其瓊斯矢量的表示式？（p26）x方向振動(dòng)的線偏振光： ；y方向振動(dòng)的線偏振光：；45°方向振動(dòng)的線偏振光：；振動(dòng)方向與x軸成角的線偏振光： 左旋圓偏振光：，瓊斯矢量的表示式為；右旋圓偏振光：，瓊斯矢量的表示式為。17、 （p202）(光軸與晶面法線所決定的平面

9、)是主截面 o光：與光的傳播方向無關(guān)，與之相應(yīng)的光稱為尋常光，簡稱o光 e光：光的傳播方向有關(guān)，隨變化，相應(yīng)的光稱為非常光，簡稱e光離散角：波法線方向k與光線方向的夾角為離散角 波片：(從單軸晶體上按一定方式切割的、有一定厚度的平行平面薄片)是波片，波片的切割方式（對于單軸晶體,晶片表面與光軸平行，對于雙軸晶體,晶片表面可與任一主軸平面平行） 使用的注意事項(xiàng)（a.光波波長，b.波片的主軸方向）。18、什么是喇曼散射和瑞利散射？喇曼散射的譜線與瑞利散射譜線的特點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？（p290&p286）喇曼散射：光通過介質(zhì)時(shí)由于入射光與分子運(yùn)動(dòng)相互作用而引起的頻率發(fā)生變化的散射，又稱喇曼效應(yīng)

10、。 特點(diǎn)：.在每一條原始的入射光譜線旁邊都伴有散射線.這些頻率差的數(shù)值與入射光波長無關(guān)，只與散射介質(zhì)有關(guān)。.每種散射介質(zhì)有它自己的一套頻率差瑞利散射：亭達(dá)爾等最早對微粒線度不大于(1/51/10)的渾濁介質(zhì)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，研究規(guī)律叫亭達(dá)爾效應(yīng)。這些規(guī)律后來被瑞利在理論上說明，所以又叫瑞利散射。 特點(diǎn)：.散射光強(qiáng)度與入射光波長的四次方成反比，即 .散射光強(qiáng)度隨觀察方向變化.散射光具有偏振性，偏正度與觀察角度有關(guān)。不同點(diǎn)：瑞利散射散射光頻率與入射光相同，而喇曼散射除有與入射光頻率相同的頻率外，其兩側(cè)還伴有頻率為，···，···的散射

11、線存在。19、布儒斯特角、布喇格角（p267），全反射臨界角和偏振棱鏡的有效孔徑角的物理意義是什么（p224）？ 布儒斯特角：當(dāng)光以某一特定角度1=B入射時(shí)，Rs和Rp相差最大，且Rp =0，在反射光中不存在p分量。此時(shí)，根據(jù)菲涅耳公式有2+B =90°，即該入射角與相應(yīng)的折射角互為余角。利用折射定律，可知該特定角度滿足，則該角稱為布儒斯特角。布喇格角： 通常將這個(gè)條件稱為布喇格衍射條件，把上式稱為布喇格方程，稱為布喇格角。全反射臨界角：光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，存在一個(gè)臨界角c ，當(dāng)1>c時(shí)，光波發(fā)生全反射。偏振棱鏡的有效孔徑角：入射光束錐角的限制范圍2m, 為偏振棱鏡的有

12、效孔徑角 (m是和'中較小的一個(gè)) 。20、什么是法拉第旋光效應(yīng)？有什么特性，主要的應(yīng)用是什么？法拉第旋光效應(yīng)：當(dāng)線偏振光沿著磁化強(qiáng)度方向傳播時(shí)，由于左右圓偏振光在鐵磁體中的折射率不同，使偏振面發(fā)生偏轉(zhuǎn)角度。特性：法拉第效應(yīng)的旋光方向取決于外加磁場方向，與光的傳播方向無關(guān)，即法拉第效應(yīng)具有不可逆性。主要應(yīng)用：光隔離器21、 光的電磁理論的基本方程是什么？其微分形式的表達(dá)式？描述光與介質(zhì)相互作用經(jīng)典理論的基本方程組？描述介質(zhì)色散特性的科希經(jīng)驗(yàn)公式是什么？ 解：麥克思維方程組的微分形式： 描述光與介質(zhì)相互作用經(jīng)典理論的基本方程組 : 描述介質(zhì)正常色散特性科希公式:（A、B、C是由介質(zhì)特性決

13、定的常數(shù)）22、從電子論的觀點(diǎn)，解釋什么是光的折射和散射？ 電子論的觀點(diǎn): 在入射光的作用下,原子、分子作受迫振動(dòng),并輻射次波,這些次波與入射波疊加的合成波就是介質(zhì)中傳播的折射波。不均勻光學(xué)介質(zhì): 這些次波間的固定相位關(guān)系遭到破壞,合成波沿折射方向相長干涉的效果也遭到破壞,在其它方向上也會(huì)有光傳播，這就是散射。對于光學(xué)均勻介質(zhì): 這些次波是相干的,其干涉的結(jié)果,只有沿折射光方向的合成波才加強(qiáng),其余方向皆因干涉而抵消，這就是光的折射。23、復(fù)折射率的表達(dá)式？在描述光的傳播特性時(shí)其實(shí)部與虛部的作用各是什么？（P277） 表達(dá)式 實(shí)部n：表征介質(zhì)影響光傳播相位特性的量，即通常所說的折射率虛部 ：表征

14、介質(zhì)影響光傳播振幅特性的量，通常稱為消光系數(shù)24：什么是斯托克斯參量表示法？什么是瓊斯矩陣？與瓊斯矩陣比較有什么特點(diǎn)？（p26&p25）答：斯托克斯參量可以全面描述光束的偏振態(tài)（完全偏振光、部分偏振光和完全非偏振光），也可以表征單色光或準(zhǔn)單色光，已經(jīng)成為描述光強(qiáng)度和偏振態(tài)的重要工具單色平面光波的各種偏振態(tài)可以用斯托克斯參量(S0，S1，S2，S3)來表示，光的電矢量s分量振幅Es 和p分量振幅Ep 及相位差與個(gè)斯托克斯參量的關(guān)系對于完全偏振光對于部分偏振光對于完全非偏振光 對于任意橢圓偏振光瓊斯矩陣：利用一個(gè)列矩陣表示電矢量的x、y分量.這個(gè)矩陣通常稱為瓊斯矢量。特點(diǎn)：斯托克斯參量可全

15、面描述光束的偏振態(tài)，因此通過對斯托克斯參量的測量，可完全確定光束的偏振態(tài)。25、 什么是光的偏振特性，橫波和縱波的區(qū)別標(biāo)志是什么？（p23） 解：光振動(dòng)方向相對于傳播方向不對稱的性質(zhì)稱為光波的偏振特性。它是橫波區(qū)別于縱波最明顯的標(biāo)志。26、 什么是相速度，什么是群速度，兩者的表達(dá)式和關(guān)系式？（p17） 解：等相位面的傳播速度簡稱相速度，等振幅面的傳播速度稱為群速度。 相速度：群速度：27、 聲光調(diào)制器和電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)的組成，原理？ 答：電光調(diào)制組成：起偏器，1/4波片，檢偏器。 電光調(diào)制原理： 聲光調(diào)制器組成： 28、 自然光的反射和偏振特性（反射系數(shù)、反射率公式、偏正度計(jì)算公式），全反射時(shí)s光

16、和p光的相位特性（相位差計(jì)算公式）。 答：反射系數(shù)：反射率：s光： p光：偏振度： 相位特性：29、 單軸晶體的應(yīng)用（最大離散角計(jì)算公式等），光在晶體界面的反射和折射特性（反射和折射公式）。 答：最大離散角： 反射定律和折射定律： 2、 選擇題 基本概念（選擇）1、和描述的是（沿+z或-z方向）傳播的光波。2、牛奶在自然光照射時(shí)成白色，由此可以肯定牛奶對光的散射主要是（米氏散射）。3、早上或晚上看到太陽是紅顏色，這種現(xiàn)象可以用（瑞利散射）解釋。4、天空呈藍(lán)色，這種現(xiàn)象可以用（瑞利散射）解釋。5、對右旋圓偏振光，（逆著光傳播的方向看，E順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)）。6、對左旋圓偏振光，（逆著光傳播的方向看，

17、E逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)）。7、光波的能流密度S正比于（電場強(qiáng)度E和磁場強(qiáng)度H）。8、瓊斯矩陣表示的是（x方向振動(dòng)的線偏振光的標(biāo)準(zhǔn)歸一化瓊斯矢量形式）。9、光在介質(zhì)中傳播時(shí)，將分為o光和e光的介質(zhì)屬（單軸晶體）。10、光束經(jīng)渥拉斯頓鏡后，出射光只有一束，入射光應(yīng)為（線偏振光或入射光束錐角大于偏振棱鏡的有效孔徑）。11、由A、B兩只結(jié)構(gòu)相同的激光器發(fā)出的激光具有非常相近的強(qiáng)度、波長及偏振方向，這兩束激光（不相干光）。12、如果線偏振光的光矢量與1/4波片光軸夾角為45度，那么該線偏振光通過1/4波片后一定是（圓偏振光）。13、一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，設(shè)入射角等于布儒斯特角則在界面的反射光為（完

18、全偏振光）。14、對于完全非偏振光，其偏振度為（0）。15、線偏振光通過半波片后，一定是（線偏振光，只是振動(dòng)面的方位較入射光轉(zhuǎn)過了）。16、在晶體中至少存在（1）個(gè)方向，當(dāng)場強(qiáng)度E沿這些方向時(shí)，E與相應(yīng)的電位移矢量D的方向相同。17、為表征橢圓偏振，必要的三個(gè)獨(dú)立量是（振幅、和位相差，或長短軸、和表明橢圓取向的角）三、證明題 1、證明單軸晶體有兩個(gè)相速度：一個(gè)相速度與方向無關(guān)，另一個(gè)相速度與波矢量相對光軸間夾角有關(guān)（假設(shè)波矢量k在x2ox3平面內(nèi)，并與x3軸夾角為）。證：k在x2x3平面內(nèi)，單軸晶體的法線方程kx2x3V1=V2=V0，V3=Ve =0，k1=0，k2=sin，k3=cos（與

19、方向無光） （與波矢量相對光軸夾角有關(guān)）2、有一線偏振光其光矢量振動(dòng)方向與半波片的光軸夾角，試證明通過半波片的出射光為線偏振光。x1x3o半波片的附加相位延遲差為：證： 若為正晶體，取m=-1,則，設(shè)，則， 若為負(fù)晶體，則即出射光仍為線偏振光，只是振動(dòng)面的方位較入射光轉(zhuǎn)過了2。3、試證明線偏振光通過1/4波片后的出射光為圓偏振光，圓偏振光通過1/4波片后的出射光為線偏振光。（線偏振光光矢量振動(dòng)方向與半波片的光軸夾角） 證： 4、證明持續(xù)有限時(shí)間的等幅振蕩E(t)= 的頻譜寬度為： 0 。證：若，則， ，兩式相減得， 0t5、證明衰減振蕩E(t)= 的頻譜寬度為：。 0 t0證：功率譜由于時(shí)，即

20、化簡后，6、證明單軸晶體有兩個(gè)折射率：一個(gè)折射率與方向無關(guān)，另一個(gè)折射率與波矢量相對光軸夾角有關(guān)（假設(shè)波矢量k在x2ox3平面內(nèi)，并與x3軸夾角為）。證：取在x2ox3平面內(nèi)，并與x3軸夾角為，則，kx2x3代入，得：即：該方程有兩個(gè)解：（與光波的傳播方向無關(guān)，o光），（與光波的傳播方向有關(guān)，隨變化，相應(yīng)的光波稱為異常光波，簡稱e光）7.若入射光是線偏振光，在全反射情況下，入射角應(yīng)為多大方能使入射面內(nèi)振動(dòng)和垂直入射面內(nèi)振動(dòng)的倆個(gè)反射光之間的相位差為極大值？這個(gè)極大值是多少？解：垂直菱體入射的線偏振光，若其振動(dòng)方向與入射面的法線成45º角，則在菱體內(nèi)上下兩個(gè)界面進(jìn)行兩次全反射后，s分量

21、和p分量的相位差為90º，因而輸出光為圓偏振光。 菲涅耳菱體:可將入射的線偏振光變?yōu)閳A偏振光。玻璃材料: n=1.51,=125.38°8：從經(jīng)典電磁理論的觀點(diǎn)，證明喇曼散射光的譜線由瑞麗散射線，喇曼紅伴線和喇曼紫伴線三線組成。證明：設(shè)入射光矢量為：分子因電場作用產(chǎn)生的感應(yīng)電偶極矩為:分子極化率隨作周期變化:綜上: 所以喇曼散射光的譜線由瑞麗散射線，喇曼紅伴線和喇曼紫伴線三線組成9、 證明單軸晶體中光離散角為。（P203）材料二一、基本概念（填空）5、渥拉斯頓棱鏡的工作原理：（，角隨入射光波長分離的不同稍有變化）；格蘭-湯普森棱鏡的工作原理：（格蘭-湯普森棱鏡利用全反射原理

22、工作的，存在著入射光束錐角限制）。9、晶體光學(xué)的兩個(gè)基本方程：（ ），物理意義：（決定了在晶體中傳播的單色平面光波電磁波的結(jié)構(gòu)，給出了沿某個(gè)k（s）方向傳播的光波D（E）與晶體特性n（nr）的關(guān)系）。11、散射光的方向相對于入射光改變而波長也改變的散射有（喇曼散射、布里淵散射）。13、偏振棱鏡的主要特性參量有（通光面積、孔徑角、消光比、抗損傷能力）。14、對于立方晶體，其主折射率為（），對于單軸晶體，其主折射率為（）對于雙軸晶體，其主折射率為（）。15、（折射率隨著波長增加而減小的色散）是正常色散？（折射率隨波長的增大而增大的色散）是反常色散，孔脫系統(tǒng)研究了反常色散現(xiàn)象，認(rèn)為反常色散與介質(zhì)對光

23、的（吸收）有密切聯(lián)系。（孔脫定理）孔脫定理：反常色散總是與光的吸收有密切聯(lián)系，任何物質(zhì)在光譜某一區(qū)域內(nèi)如有反常色散，則在這個(gè)區(qū)域的光被強(qiáng)烈地吸收，在靠近吸收區(qū)處，折射率的變化非?？欤以诓ㄩL較長的一邊的折射率比在波長較短的一邊的折射率大很多,在吸收區(qū)內(nèi)折射率隨波長增大而增大。18、（如果某種頻率的光波以低損耗通過光纖，那么這種頻率所對應(yīng)的波段）是光纖的窗口，光纖的三個(gè)“窗口”：（短波窗口0.80.9m，長波長窗口1.31m 和1.55m）。19、任何一個(gè)共焦腔與無數(shù)多個(gè)穩(wěn)定球面腔等價(jià)，這里的等價(jià)是（具有相同的行波場）的意思。20、（在晶體中完全包住一個(gè)單色點(diǎn)光源的波面）是射線曲面，射線曲面的

24、簡單表達(dá)式（），（當(dāng)k取空間所有方向，n1k和n2k的末端便在空間畫出兩個(gè)曲面:雙殼層曲面，此曲面）是折射率曲面，折射率曲面的簡單表達(dá)式（）。21、（光源在某一方向立體角內(nèi)的光通量大?。┦枪獾膹?qiáng)度，波片只能改變?nèi)肷涔獾模ㄆ駪B(tài)），而不能改變（其光強(qiáng)）。22、當(dāng)輻射場與物質(zhì)相互作用時(shí)，存在著三種相互作用過程分別是（吸收、色散和散射）。23、由于外加電場使介質(zhì)光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的效應(yīng)，稱為（電光）效應(yīng)。25、(光軸與晶面法線所決定的平面)是主截面，(從單軸晶體上按一定方式切割的、有一定厚度的平行平面薄片)是波片，波片的切割方式（對于單軸晶體,晶片表面與光軸平行，對于雙軸晶體,晶片表面可與任一主軸平面

25、平行）和使用的注意事項(xiàng)（a.光波波長，b.波片的主軸方向）。26、（腔內(nèi)沒有激光介質(zhì)的諧振腔）是無源諧振腔，t時(shí)刻無源諧振腔內(nèi)光強(qiáng)的表達(dá)式是（，其中），（腔內(nèi)有激光介質(zhì)的諧振腔）是有源諧振腔，（滿足駐波條件的光波）是縱模，縱模的頻率間隔（），縱模的譜線加寬是，其中為諧振腔的單程損耗因子，為兩個(gè)反射鏡之間的光程，c為光在真空中的光速。29、（當(dāng)光源接近接收器時(shí)它的頻率變高，而當(dāng)光源遠(yuǎn)離接收器時(shí)它的頻率變低）是光學(xué)多普勒效應(yīng)。二、基本概念（簡答）1、在雙軸晶體中，為什么不能采用o光與e光的稱呼來區(qū)分兩個(gè)正交線偏正光？ 當(dāng)波矢k沿著除兩個(gè)光軸和三個(gè)主軸方向傳播時(shí)，過折射率橢球中心且垂直于k的平面與折

26、射率橢球的截線均為橢圓，這些橢圓不具有對稱性，相應(yīng)的兩個(gè)線偏振光的折射率都與k的方向有關(guān)，這兩個(gè)光均為非常光。故在雙軸晶體中，不能采用o光與e光的稱呼來區(qū)分兩個(gè)正交線偏正光。4、什么是均勻加寬?機(jī)理是什么？什么是非均勻加寬？機(jī)理是什么？非均勻加寬工作物質(zhì)和均勻加寬工作物質(zhì)的飽和性質(zhì)的主要區(qū)別？均勻加寬是指每個(gè)單獨(dú)原子的譜線以及整個(gè)體系的譜線作同樣的展寬。機(jī)理：對此種加寬每個(gè)發(fā)光原子都以整個(gè)線型發(fā)射，不能把線型函數(shù)上的某一特定頻率和某些特定原子聯(lián)系起來，或者說每一發(fā)光原子對光譜線內(nèi)任一頻率都有貢獻(xiàn)。非均勻加寬：原子體系中不同原子對譜線的不同頻率有貢獻(xiàn)。機(jī)理：原子體系中，每一個(gè)原子只對譜內(nèi)與它的中

27、心頻率相應(yīng)的部分有貢獻(xiàn)，因而可以區(qū)分譜線上的某一頻率范圍是由那一部分原子發(fā)射的。主要區(qū)別：非均勻加寬工作物質(zhì)的飽和效應(yīng)比較弱。非均勻加寬情形中，飽和效應(yīng)的強(qiáng)弱與線型中頻率位置無關(guān)，而均勻加寬情形下，飽和效應(yīng)強(qiáng)弱與線型中頻率位置有關(guān)，偏離線型函數(shù)中心頻率越遠(yuǎn)，飽和效應(yīng)越弱。非均勻加寬中具有燒孔效應(yīng)。自然加寬、碰撞加寬和晶格振動(dòng)加寬均是均勻加寬。自然加寬：在不受外界影響的情況下，受激原子會(huì)自發(fā)地向低能態(tài)躍遷，因而受激原子在激發(fā)態(tài)上具有有限壽命，從而造成原子躍遷譜線的自然加寬。碰撞加寬：大量原子之間的無規(guī)則“碰撞”，從而造成原子譜線的碰撞加寬。晶格振動(dòng)加寬：由于晶格振動(dòng)使激活離子處于隨時(shí)間周期變化的

28、晶格場中，激活離子的能級所對應(yīng)的能量在某一范圍內(nèi)變化，而引起譜線加寬。多普勒加寬和晶格缺陷加寬是非均勻加寬。多普勒加寬：由于做熱運(yùn)動(dòng)的發(fā)光原子（分子）所發(fā)出的輻射的多普勒頻移引起的。晶格缺陷加寬：處于缺陷部位的激活離子的能級發(fā)生位移，導(dǎo)致處于晶體不同部位的激活離子的發(fā)光中心頻率不同，產(chǎn)生非均勻加寬。6、簡述折射率橢球的兩個(gè)重要性質(zhì)？折射率橢球方程是？折射率橢球的兩個(gè)重要性質(zhì)：與波法線k相應(yīng)的兩個(gè)特許折射率和,分別等于這個(gè)橢圓的兩個(gè)主軸的半軸長。與波法線k相應(yīng)的兩個(gè)特許偏振光D的振動(dòng)方向和，分別平行于ra和rb。折射率橢球方程：8、什么是“片堆”？簡述利用“片堆”產(chǎn)生線偏振光的工作過程？ 片堆是

29、由一組平行平面玻璃片疊加在一起構(gòu)成的，將一些玻璃放在圓筒內(nèi)，使其表面法線與圓筒軸構(gòu)成布儒斯特角。工作過程：當(dāng)自然光沿圓筒軸以布儒斯特角入射并通過片堆時(shí)，因透過片堆的折射光連續(xù)不斷地以相同的狀態(tài)入射和折射，每通過一次界面，都從折射光中反射部分垂直紙面分量，最后使通過片堆的透射光接近為一個(gè)平行入射面振動(dòng)的線偏振光。10、什么是尖峰振蕩效應(yīng)？有什么特點(diǎn)，如何獲得短脈沖或者超短短脈沖？ 尖峰振蕩效應(yīng)：固體脈沖激光器輸出的不是一個(gè)平滑的光脈沖，而是一群寬度只有量級的短脈沖序列。特點(diǎn)：脈寬量級；尖峰能增大，尖峰數(shù)增加，但峰值不增高；尖峰形狀：衰減型，周期性無規(guī)則。一個(gè)尖峰脈沖的形成和消失，可以由激光系統(tǒng)反

30、轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度的增減變化來解釋；調(diào)Q技術(shù)短脈沖，鎖模技術(shù)超短脈沖12、什么是基模高斯光束？什么是消失波？消失波具有哪些特點(diǎn)？基模高斯光束是波動(dòng)方程在激光器諧振腔邊界下的一種特解；透入到第2個(gè)介質(zhì)很薄的一層內(nèi)的波，是一個(gè)沿著垂直界面的方向振幅衰減，沿著界面方向傳播的一種非均勻波，稱為消失波。特點(diǎn)：消失波是一種沿x軸方向傳播的行波，相速度消失波振幅沿著界面的法線方向按指數(shù)方式衰減等相面上沿z方向各點(diǎn)的振幅不相等，因此消失波是一種非均勻的平面波。另外，由菲涅耳公式可以證明，消失波電矢量在傳播方向的分量E2x不為0，說明消失波不是一種橫波。由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)的能量入口處和返回能量的出口處不在同一點(diǎn)，

31、相隔大約半個(gè)波長，在入射面內(nèi)存在一個(gè)橫向位移，此位移為古斯-漢欣位移。24、幾種線偏振光的標(biāo)準(zhǔn)的歸一瓊斯矢量是什么？右旋橢圓偏振光和左旋橢圓偏振光及其瓊斯矢量的表示式？x方向振動(dòng)的線偏振光： ；y方向振動(dòng)的線偏振光：；45°方向振動(dòng)的線偏振光：；振動(dòng)方向與x軸成角的線偏振光：。左旋圓偏振光：，瓊斯矢量的表示式為；右旋圓偏振光：，瓊斯矢量的表示式為。27、什么是喇曼散射和瑞利散射？喇曼散射的譜線與瑞利散射譜線的特點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？喇曼散射：光通過介質(zhì)時(shí)由于入射光與分子運(yùn)動(dòng)相互作用而引起的頻率發(fā)生變化的散射，又稱喇曼效應(yīng)。 特點(diǎn)：.在每一條原始的入射光譜線旁邊都伴有散射線.這些頻率差的數(shù)

32、值與入射光波長無關(guān)，只與散射介質(zhì)有關(guān)。.每種散射介質(zhì)有它自己的一套頻率差瑞利散射：亭達(dá)爾等最早對微粒線度不大于(1/51/10)的渾濁介質(zhì)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，研究規(guī)律叫亭達(dá)爾效應(yīng)。這些規(guī)律后來被瑞利在理論上說明，所以又叫瑞利散射。 特點(diǎn)：.散射光強(qiáng)度與入射光波長的四次方成反比，即 .散射光強(qiáng)度隨觀察方向變化.散射光具有偏振性，并與觀察角度有關(guān)。 不同點(diǎn)：瑞利散射散射光頻率與入射光相同，而喇曼散射除有與入射光頻率相同的頻率外，其兩側(cè)還伴有頻率為，···，···的散射線存在。28、布儒斯特角、布喇格角，全反射臨界角和偏振棱鏡的有效孔徑角

33、的物理意義是什么？ 布儒斯特角：當(dāng)光以某一特定角度1=B入射時(shí)，Rs和Rp相差最大，且Rp =0，在反射光中不存在p分量。此時(shí)，根據(jù)菲涅耳公式有2+B =90°，即該入射角與相應(yīng)的折射角互為余角。利用折射定律，可知該特定角度滿足，則該角稱為布儒斯特角。布喇格角： 通常將這個(gè)條件稱為布喇格衍射條件，把上式稱為布喇格方程，稱為布喇格角。全反射臨界角：光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，存在一個(gè)臨界角c ，當(dāng)1>c時(shí)，光波發(fā)生全反射。偏振棱鏡的有效孔徑角：入射光束錐角的限制范圍2m, 為偏振棱鏡的有效孔徑角 (m是和'中較小的一個(gè)) 。29、（當(dāng)光源接近接收器時(shí)它的頻率變高，而當(dāng)光源

34、遠(yuǎn)離接收器時(shí)它的頻率變低）是光學(xué)多普勒效應(yīng)。30、什么是法拉第旋光效應(yīng)？有什么特性，主要的應(yīng)用是什么？法拉第旋光效應(yīng)：當(dāng)線偏振光沿著磁化強(qiáng)度方向傳播時(shí)，由于左右圓偏振光在鐵磁體中的折射率不同，使偏振面發(fā)生偏轉(zhuǎn)角度。特性：法拉第效應(yīng)的旋光方向取決于外加磁場方向，與光的傳播方向無關(guān)，即法拉第效應(yīng)具有不可逆性。主要應(yīng)用：光隔離器三、基本概念（選擇）1、和描述的是（沿+z或-z方向）傳播的光波。2、牛奶在自然光照射時(shí)成白色，由此可以肯定牛奶對光的散射主要是（米氏散射）。3、早上或晚上看到太陽是紅顏色，這種現(xiàn)象可以用（瑞利散射）解釋。4、天空呈藍(lán)色，這種現(xiàn)象可以用（瑞利散射）解釋。5、對右旋圓偏振光，（

35、逆著光傳播的方向看，E順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)）。6、對左旋圓偏振光，（逆著光傳播的方向看，E逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)）。7、光波的能流密度S正比于（電場強(qiáng)度E和磁場強(qiáng)度H）。8、瓊斯矩陣表示的是（x方向振動(dòng)的線偏振光的標(biāo)準(zhǔn)歸一化瓊斯矢量形式）。9、光在介質(zhì)中傳播時(shí)，將分為o光和e光的介質(zhì)屬（單軸晶體）。10、光束經(jīng)渥拉斯頓鏡后，出射光只有一束，入射光應(yīng)為（線偏振光或入射光束錐角大于偏振棱鏡的有效孔徑）。11、由A、B兩只結(jié)構(gòu)相同的激光器發(fā)出的激光具有非常相近的強(qiáng)度、波長及偏振方向，這兩束激光（不相干光）。12、如果線偏振光的光矢量與1/4波片光軸夾角為45度，那么該線偏振光通過1/4波片后一定是（圓偏振光）。13、一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃，設(shè)入射角等于布儒斯特角則在界面的反射光為（完全偏振光）。14、對于完全非