第一篇：非線性光學(xué)復(fù)習(xí)總結(jié)（本站推薦）

一.非線性基本概念 線性極化率的基本概念:

一、電場的復(fù)數(shù)表示法：

E(r,t)=1/2E(r,ω)exp(-iωt)+c.c.(1)E(r,t)=Re{E(r,ω)exp(-iωt)}(2)E(r,t)=1/2E(r,ω)exp(-iωt)(3)

以上三者物理含義是一致的，其嚴格數(shù)學(xué)表示是（1）式。（注意是數(shù)學(xué)表達式，所以這種表示法主要還是為了運算的方便，具體那些系數(shù)、共軛神馬的物理意義是其次的，不用太糾結(jié)。）

稱為復(fù)振幅，不存在。1/2是歸一化系數(shù)。

對于線性算符，可采用（3）式進行簡化計算，然后加c.c.或Re{ }即可 對非線性算符，必須采用（1）式的數(shù)學(xué)形式計算

二、因果性原理：某時刻的電場只能引起在此時刻以后介質(zhì)的響應(yīng)，而對此時刻以前的介質(zhì)響應(yīng)沒有貢獻。也可以這樣說，當光在介質(zhì)中傳播時，t時刻介質(zhì)所感應(yīng)的極化強度P(t)不僅與t時刻的光電場有關(guān)，也與此前的光電場有關(guān)。（先有電場E，后有極化P）

與此相關(guān)的是時間不變性原理：在某時刻介質(zhì)對外電場的響應(yīng)只與此前所加電場的時間差有關(guān)，而與所取的時間原點無關(guān)。

于是，極化強度表達的思路即是先找到時刻t之前附近的一段微小時間t-τ=dτ內(nèi)電場的作用，再對從電場產(chǎn)生開始以來的時間進行積分，求得總的效應(yīng)。

τ時刻電場，影響其后的極化：t時刻的極化，來自其前面時刻的電場貢獻：

代表頻率為的簡諧振動，的頻率僅是數(shù)學(xué)描述，物理上

或t時刻的極化，來自前面

時刻的電場貢獻：

三、線性極化率：

其中

四、介電常數(shù)（各向同性介質(zhì)）：

五、色散：由于因果性原理，導(dǎo)致

必然是頻率的函數(shù)，即介質(zhì)的折射率和損耗都隨光波長變化，稱為色散現(xiàn)象。正常色散：折射率隨波長增加而減小。

六、KK關(guān)系:

以上兩式為著名的KK色散關(guān)系，由K-K關(guān)系課件，只要知道極化率的實部和虛部中任何一個與頻率的函數(shù)關(guān)系（光譜特性）就可通過此關(guān)系求出另外一個。

線性極化率張量

同樣滿足真實性條件：,所以，這兩式是線性極化率的KK關(guān)系。

七、極化率的一維諧振子經(jīng)典模型:沒希望考了。非線性極化率的基本概念:

一、非線性極化強度：即與電場強度成二次、三次等冪次方關(guān)系的電極化強度。下圖是課件里的標準寫法

并不需要這么寫就是了，可以寫成下圖所示，這是張量形式。

二、非線性極化率：對于二階和頻ω3=ω1+ω2，P(2)(ω1+ω2)=ε0Dχ(2)(-ω1-ω2,ω1,ω2):E(r,ω1)E(r,ω2)。課件里介紹了很多方法求解極化強度和極化率，但都是近似求解，表達式又那么復(fù)雜??所以一般可以用這種表達式表示極化率的關(guān)系式。

三、張量性質(zhì)：把上面所說的張量形式寫成各分量的形式（標量形式）后

可看出極化率分別是二階、三階、四階張量，分別有9、27、81個分量。

可以這么粗略的理解：極化率與極化強度和電場強度相關(guān)，極化強度有3個分量，電場強度有3、32、33個分量，所以組合起來就是上面那么多個分量了。

四、簡并因子D：作用是使得非線性極化率的值對幾種不同的同階非線性光學(xué)效應(yīng)能互相銜接，而不致發(fā)生突變。D來源于本征對易性，是光場部分的簡并，因為不同頻率光場在產(chǎn)生極化時不應(yīng)該有不同的地位，尤其當幾個光場頻率相等時，這幾個光場是不可分辨的。對n階非線性，如果有m個相同頻率，和波矢相關(guān)，要考慮方向的，例如四波混頻，則簡并度D=n!/m!

極化率的性質(zhì):

五、真實性條件:ω的復(fù)共軛關(guān)系。保證P和E都是實函數(shù)。a．對線性極化

所以：b．對非線性極化

六、本征對易性：光場ω的次序交換。

各光場頻率在極化率表達式中的次序可以互換而不改變極化率。二階非線性過程：

三階非線性過程：

七、完全對易性:光場和信號場（即極化場）的ω次序交換。在遠離共振區(qū)的條件下（，介質(zhì)是無損耗的）

.可以這樣看：當介質(zhì)對光場不會產(chǎn)生不可逆（吸收損耗等）的作用，整個過程就可類似于光線可逆來看。二階非線性過程：（）

之間任意交換不變，共6種

三階非線性過程：（24種）

之間任意交換不變，共

八、時間反演對稱性:-ω=ω

線性

所以線性極化率是對稱張量。

九、空間對稱性：介質(zhì)的晶格對稱性導(dǎo)致的。

晶格周期性排列導(dǎo)致空間對稱性，這種對稱性體現(xiàn)在物理性質(zhì)上，就是晶體的物理性質(zhì)的對稱性。對極化率來說，空間對稱性使得極化率張量的分量之間存在一定關(guān)系，相等、反號或等于零，使獨立元素減少。

這里值得注意的是二階極化強度，與物質(zhì)直接相關(guān)的是極化率，反演對稱性即是說χ在對稱操作下不變，-P=P，所以P=0。通過反演操作可知，對具有反演中心的晶類，偶數(shù)階的非線性極化率為零。

二.光的傳播及耦合波方程 光在晶體中的傳播:

一、各向同性與各向異性: 1)各向同性與各向異性：

各向同性介質(zhì)即指介電常數(shù)在各方向上是相等的，光在各向同性介質(zhì)中傳播：D與E方向相同，且垂直于光波的傳播方向k，能流方向I與k一致。

光在各向異性介質(zhì)中傳播的特點是：光波的傳播方向(k)與能流方向(I=E×H)不同，其間有一個夾角。因為在介質(zhì)中電感應(yīng)強度D垂直于光波傳播方向，電場E總是垂直于能留傳播方向，因此D和E之間具有夾角。事實上不太大，對于大多數(shù)晶體

二、單軸晶體和雙軸晶體：

單軸晶體：介電常數(shù)和折射率有這種關(guān)系D方向平行，非尋常光的E、D不平行。

雙軸晶體：介電張量三個主值都不相等的晶體有兩個光軸，稱為雙軸晶體。

三、o光和e光, 滿足n???的光波，其折射率與光波傳播方向無關(guān)，稱為尋常光（o光），折射率為n0。光波的折射率與光波的傳播方向有關(guān)，稱為非常光（e光），折射率表示為n=n（θ）2。，尋常光的E、四、e光的折射率：n(θ=π/2)=?角。1//2，n(θ=0)=(??)1/2=n0 ,這個方向稱為光軸方向。

221cos?sin?=ne.。所以寫成2?2?2。e光的能流方向和波矢方向的夾角稱為走離

nnnoe

五、走離效應(yīng)：即離散效應(yīng)。由于光在雙折射晶體中傳播的方向與光軸的夾角不等于0°或90°時，e光的能流方向和波矢方向不是同一的，o、e光會逐漸分開。因此由角度相位匹配方法（見 十二 相位匹配角計算）得到的θm不等于90°時，產(chǎn)生的倍頻光與基頻光在空間上會離散開來。

耦合波方程:

六、慢變包絡(luò)近似,：可忽略在一個波長范圍內(nèi)振幅的變化，或者說在波長量級的距離內(nèi)光波振幅的變化非常慢（隨z的變化是慢變）。是對振幅空間緩慢變化的近似：

七、準單色近似：振幅時間慢變近似。

假設(shè)波的振幅隨時間緩慢變化（隨t的變化是慢的），即滿足以下近似

八、Manley-Rowe關(guān)系：

??d?I?d?Id?I12312?????????，其中I??cnEi0ii，i=1,2,3??????dz??dz?212?3???dz??是光強即電磁場輻射能流率。它表明了相互作用中三個光電場光子數(shù)的變化關(guān)系，兩個光子湮滅產(chǎn)生一個光子是和頻和倍頻過程，一個光子湮滅產(chǎn)生兩個光子是參量產(chǎn)生過程。也是在無損耗介質(zhì)中非線

?I?I?con性相互作用的能量守恒關(guān)系，可寫成：I，初始時光電場的總光強。公式推導(dǎo)時，123電場和極化強度采用的是復(fù)數(shù)表達形式，三個耦合波方程的極化率系數(shù)由對稱性可知是相等的。

?Eni?nNLi?kz?Pne?z2?0cn作為二階三階非線性作用的出發(fā)點，從耦合波方程：和極化強度PNL就可以導(dǎo)出各種效應(yīng)和關(guān)系。

石順祥和錢士雄的書上采用的相位相反??不知老師有提過沒，不要給判錯了。此處采用錢士雄的，?k?k3?k1?k2，要大大的寫出來，不然可能會誤解。n1E1*dE1i?2?**i?kz??E1E2E3e?1dzc

（1）

*n2E2dE2i?2?**i?kz??E1E2E3e?2dzc

（2）*n3E3dE3i?2?*-i?kz??E1E2E3e?3dzc

（3）

相位匹配:

九、第一類與第二類相位匹配：

第一類相位匹配：兩基頻光取同樣的偏振方向，稱為第一類相位匹配，其偏振性質(zhì)對負單軸晶體表為o+o→e，對正單軸晶體表為e+e→o。

第二類相位匹配：取兩基頻光的偏振方向相互垂直：一束為o光，一束為e光。其偏振性質(zhì)對負單軸晶體可表為o+e→o，對正單軸晶體可表為o+e→o。

十、臨界和非臨界

臨界相位匹配：角度相位匹配。臨界相位匹配可以推廣到和頻過程，同樣可以有第I類和第II類兩種匹配，匹配角計算復(fù)雜一些：

非臨界相位匹配：溫度相位匹配，通過溫度控制折射率的微小改變，使θm在某一溫度時達到90°。

十一、影響相位匹配的因素

1.走離效應(yīng)：通過調(diào)整光傳播方向的角度實現(xiàn)相位匹配時，參與非線性作用的光束選取不同的偏振態(tài)，就是的有限孔徑內(nèi)的光束之間發(fā)生分離。對于第一類相位匹配：降低倍頻光的功率密度，擴大孔徑。對于第二類相位匹配，影響倍頻效率（基波分別為o光和e光，當它們在空間上完全分離時，就不能產(chǎn)生二次諧波）。薄晶體可以改善；非臨界相位匹配可以避免。2.輸入光發(fā)散引起相位失配（光束發(fā)散角）：實際上光束都不是理想均勻平面波，而是具有一定的發(fā)散角。根據(jù)傅里葉光學(xué)，任一非理想的平面波都可視為具有不同方向波矢的均勻平面波的疊加。而具有不同波矢方向的平面波不可能在同一相位匹配角方向引入了附加的，方向達到相位匹配。波矢k偏離z

正比于發(fā)散角。光束聚焦可以提高光強，有利于倍頻效率，但細光束的發(fā)散角變大，會降低倍頻效率。需要提高光束的亮度（單位立體角內(nèi)的能流密度）

3.輸入光束的譜線寬度引起相位失配（光譜寬度）：任何一束光都是具有一定譜線寬度的非理想單色波，所有頻率分量不同不可能在同一個匹配角下達到相位匹配。其他光譜分量偏離加的，引起附正比于光譜寬度；短脈沖容易實現(xiàn)高功率和高光強；超短脈沖還有色散展寬效應(yīng)，降低了峰值功率，影響效率。

十二、相位匹配角的計算：調(diào)節(jié)入射光波矢與晶體光軸之間的夾角θ，通過改變e光折射率n(θ)使之滿足???k3?k1?k2?0。記?、耦惡廷蝾惖南辔黄ヅ錀l件，代入e光折射率表達式中即可求出角度。倍頻光處在低折射率的偏振方向上。負單軸Ⅰ類是

ne?2?,?m??no???，Ⅱ類是ne?2?,?m??1?ne??,?m??no????2，如上表。1/2系數(shù)的出現(xiàn)是因為基頻光兩折射率不相同。

三.二階非線性過程

都是圍繞能量和動量守恒

倍頻:

一、有效倍頻系數(shù)：（這部分還是看書好，具體參數(shù)不用深究了，記住結(jié)果就好了。）KDP晶體(負單軸晶體)，屬于2m晶體，→e

二、最佳相位匹配：就在滿足相位匹配角條件下，選擇光線傳播方位角使有效倍頻系數(shù)最大。KDP晶體的Ⅰ型最佳是（匹配角41°，方位角45°）。有匹配條件和

使得

最大。匹配角

為非零元素。負單軸晶體（）第一類相位匹配，o+o的數(shù)值決定，即由材料本身的波長決定。

混頻和參量過程:

三、和頻, 光學(xué)和頻可以用于頻率上轉(zhuǎn)換，就是借助近紅外的強泵浦光（頻率率）轉(zhuǎn)換成可見光（頻率），把入射的紅外弱信號光（頻）。光學(xué)和頻是一種產(chǎn)生較短波長相干輻射的有效手段。和頻轉(zhuǎn)換??效率?32sin?gL??1

轉(zhuǎn)換效率相關(guān)：小信號：當相互作用超過一個相干長度（gL=pi/2時的L值），更長的介質(zhì)對增加效率也是沒用的，所以需要滿足相位匹配條件；轉(zhuǎn)換效率取決于介質(zhì)中基頻光的強度，采用聚焦可以提高基頻光的強度；選取合適的基頻光偏振方向，可以獲得大的倍頻系數(shù)增加效率。能量與動量守恒關(guān)系：差頻（前兩個）、和頻極化強度：，四、差頻 輸入，得到和的過程稱為光學(xué)差頻過程?？捎糜陬l率下轉(zhuǎn)換。理論上和和頻沒多大差別。，能量與動量守恒關(guān)系：

五、頻率上轉(zhuǎn)換 輸入和，得到

稱為和頻過程。當作為泵浦光，作為信號光，得到，稱為參量上轉(zhuǎn)換。

六、參量放大（OPA）

在類似于差頻的過程中，隨傳輸距離的增加，泵浦光的能量逐漸轉(zhuǎn)移到信號光中去，使之放大，同時產(chǎn)生閑頻光，這種過程與微波波段的參量放大類似，故稱光學(xué)參量放大。（利用參量轉(zhuǎn)換實現(xiàn)弱信號的放大，稱為參量放大。OPA特點是可調(diào)諧，信噪比高。）

七、光學(xué)參量振蕩器（OPO）

由于單次通過的光參量放大倍數(shù)較小，為提高能量轉(zhuǎn)換效率，可把參量放大器置于諧振腔內(nèi)。使頻率為（和）的光在腔內(nèi)振蕩增強，當頻率為的泵浦光的能量超過某一閥值時，非線性相互作用的增益克服腔內(nèi)損耗，即可產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率為（和）的光振蕩輸出，這一過程稱為參量振蕩，這種裝置稱為光學(xué)參量振蕩器。（利用參量放大實現(xiàn)激光振蕩輸出，稱為參量振蕩。OPO特點是連續(xù)可調(diào)諧，光束質(zhì)量高。）

線性電光效應(yīng): 作用于介質(zhì)的是光電場和直流場或低頻場。

八、非線性極化強度

九、有效折射率：

一堆，見石順祥版教材P115

十、介電常數(shù)：可以將介電常數(shù)按E的冪次方展開，然后由D=ε·E+PNL對應(yīng)E的同次冪系數(shù)得到?2???,0?(???)eff?????2????，取極化強度高次冪就可以得到非線性光電效應(yīng)，如克爾效應(yīng)。

十一、Pockel盒

利用Pockel效應(yīng)制成的電光效應(yīng)元件,由透明晶體在選定的加壓方向設(shè)置電極而成。有時為防潮、防塵將調(diào)制晶體密封在有石英或光學(xué)玻璃窗的盒內(nèi),故有此稱。

四.三階非線性過程-參量過程

非參量過程：與相位匹配無關(guān)，進行中有關(guān)相位總是自行匹配，Δk恒等于零。非線性介質(zhì)在于光相互作用后的終態(tài)和初態(tài)不同，與極化率的虛部相關(guān)。

參量過程：與相位匹配相關(guān)，需要采取措施才能實現(xiàn)相位匹配。相互作用后介質(zhì)仍回到初態(tài)，不考慮損耗時只與極化率實部相關(guān)。耦合波方程和極化強度（矢量表述）：

引入有效極化率，化為標量表述：

光Kerr效應(yīng)χ(3)(ω;ω,ω,-ω): 克爾效應(yīng)：外加電場導(dǎo)致折射率改變。折射率該變量正比于電場的平方，也稱為非線性電光效應(yīng)。線偏振光經(jīng)過外加電場的介質(zhì)變成橢圓偏振光。

光克爾效應(yīng)：光電場直接引起的折射率變化（即非線性折射率）的效應(yīng)，其折射率變化大小與光電場的平方成正比，即。這種效應(yīng)屬于三階非線性光效應(yīng)，被稱為光學(xué)克爾效應(yīng)，或簡稱為克爾效應(yīng)。具有克爾效應(yīng)的介質(zhì)稱為克爾介質(zhì)。

?3????;?',??',??E???E??'?P?3?????6?0?eff2

一、非線性折射率

二、自作用和互作用克爾效應(yīng)

自作用光克爾效應(yīng)：利用頻率為的信號光自身的光強引起介質(zhì)折射率變化，同時用同一束信號光直接探測在該頻率下的非線性極化率實部或非線性折射率的大小。

互作用光克爾效應(yīng)：演示這種光克爾效應(yīng)，需要兩種光：泵浦光——引起折射率變化的強光；信號光——探測介質(zhì)折射率變化大小的弱光。也就是用頻率不同（）或偏振方向不同的強泵浦光引起介質(zhì)折射率變化，同時用頻率為的弱信號光探測介質(zhì)非線性極化率實部或非線性折射率的大小。

極化強度分別如下：

三、自聚焦

當外加光電場的頻率與入射光電場的頻率相同時，即本身也能產(chǎn)生自作用效應(yīng)，使得介質(zhì)折射率會疊加上與光強相關(guān)的非線性折射率，即光的自聚焦效應(yīng)。（同自作用克爾效應(yīng)）穩(wěn)態(tài)自聚焦：介質(zhì)的響應(yīng)時間遠小于入射激光的脈沖寬度，可作穩(wěn)態(tài)處理。動態(tài)自聚焦：入射激光是短脈沖時，必須考慮光束參量隨時間的變化。

?3????;?,??,??，折射率對應(yīng)其實部。?極化率：

近軸近似：徑向坐標遠小于光束半徑

四、Z-Scan 不僅可用單光束測量，而且可以用同一裝置測出非線性極化率的實部和虛部，即非線性吸收系數(shù)和非線性折射率。

① 焦點前后光強的劇烈變化體現(xiàn)了非線性過程的變化，反映在遠場的通過率上

② 小孔時測量非線性折射率系數(shù)，判斷自聚焦和自散焦。（先不加樣品側(cè)得PI，加上樣品測得PT，計算出歸一化透射率T(z)=PT/PI。然后讓樣品研光束傳播方向在焦點前后連續(xù)移動，可測得歸一化透射率T(z)隨z變化的曲線，從而確定樣品非線性折射率的大小和性質(zhì)。）

開孔是測量非線性吸收，判斷飽和吸收還是反飽和吸收。

三倍頻：χχ(3)(3ω;ω,ω,ω)：(3)(3ω;ω,ω,ω):

非線性系數(shù)小，相位匹配困難，效率低，通常采用“倍頻+和頻”兩步得到三倍頻。在金屬氣體中利用共振增強使增大。

四波混頻：χ(3)(ω4;ω1,ω2,ω3):

五、簡并四波混頻

四個波頻率相等稱為簡并四波混頻。如果共線退化為光kerr效應(yīng)。一般實驗取反向參量放大式：，三個同頻率的基頻光在三階極化率的作用下產(chǎn)生同頻的光

六、相位匹配方式，包括其他差頻方式

七、相位共軛概念

1)沿z方向傳播，頻率為的光波電場一般可表為如下復(fù)數(shù)加其復(fù)數(shù)共軛的形式，即，如果該光波入射一個系統(tǒng)，其輸出光電場的復(fù)振幅電場復(fù)振幅的復(fù)共軛

是原光，，則稱輸出光波是輸入光波的相位共軛波。其光電場表示為

八、原理和產(chǎn)生方法

原理：上式中k取+號，原光波的前向相位共軛波，傳播方向相同，振幅為復(fù)共軛，波陣面用的空間分布與原光波成鏡像對稱。k取-號，原光波的后向相位共軛波，傳播方向相反，振幅為復(fù)共軛，波陣面用的空間分布與原光波相同，為原光波的時間反演波。產(chǎn)生方法：全息術(shù)，四波混頻，SBS（受激布里淵散射）

三階非線性過程-非參量過程 受激Raman散射;

一、原理, 由介質(zhì)內(nèi)部原子、分子的振動或轉(zhuǎn)動，也是一種非彈性散射，散射光頻率與入射光頻率不同，頻移量較大，相應(yīng)于振動能級差。散射光頻率下移者（紅移），稱為斯托克斯散射光；散射光頻率上移者（藍移），稱為反斯托克斯散射光。

二、特點, ① 高輸出強度：可與泵浦光相當，轉(zhuǎn)換效率60%以上，個別可以到100%。② 高方向性：空間發(fā)散角與入射光相當，可以近衍射極限。③ 高單色性：與入射光相當，甚至更窄。④ 脈沖寬度短：一般可以短于泵浦脈沖。

⑤ 明顯的閥值性：以上特性在一定泵浦閥值以上才發(fā)生。⑥ 多級散射：經(jīng)常可以看到多級的級聯(lián)的散射。相位特性：與泵浦光有固定的相位關(guān)系。

三、相位匹配關(guān)系：，能量守恒：相位關(guān)系是：

v下標的是拉曼頻率，即介質(zhì)振動調(diào)制頻率。

四、非線性極化強度

斯托克斯散射光?s：

反斯托克斯散射光?a：一級反斯托克斯可以認為是一級斯托克斯散射光和入射激光通過三階非

?3???as;?p,?p,??s??EpEpEs*P?3???as??3?0?R線性極化強度，所以

實部反映相位調(diào)制，虛部反映強度變化。虛部小于零，g為增益因子，斯托克斯散射光按指數(shù)增長。

受激Brillouin散射;

五、原理, 在激光的電場作用下，通過電致伸縮效應(yīng)，使介質(zhì)發(fā)生周期性密度和介電常數(shù)的變化，而導(dǎo)致入射光與聲波場間發(fā)生相干散射過程。

六、特點, 以反向散射為主。（其余同BRB）

七、相位匹配關(guān)系：下標b代表聲子，p為入射光。，八、非線性極化強度

()

雙光子吸收;

九、原理, 當頻率為和的兩束光波通過非線性介質(zhì)時，如果

與介質(zhì)的某個躍遷頻率接近，就會發(fā)現(xiàn)兩束光同時衰減，這是因為介質(zhì)同時吸收兩個光子所致，這種現(xiàn)象稱為雙光子吸收。

P?3?????6?0??3????1,?2,??2,?1?E??2?E??1?2

十、特點, 不同于一般的線性吸收，它依賴于另一光場的存在，是種非線性吸收。

十一、相位匹配關(guān)系

?2??1??1??2，?k2?k1?k1?k2

十二、非線性極化強度

五.其他非線性現(xiàn)象 光纖中的非線性效應(yīng):

一、單模與多模光纖

在 V<2.405時,在光纖中只能存在一個基模，稱為單模光纖。

二、群速度色散（GVD）

?1?將傳播常數(shù)β對某個頻率ω展開，一階系數(shù)是

d?1?d??g，vg是群速度。二階系數(shù)為?3d2n?2?2?c2d?2。也即群速度色散系數(shù)。GVD就是不同波長成分傳播群速度不同。

三、自相位調(diào)制

一堆方程??簡言之就是非線性折射率作用后，光脈沖在光纖中的傳播將保持原有脈沖形狀不變，只是在相位上產(chǎn)生了與強度有關(guān)的相移。

四、光孤子

在具有反常色散特性的光纖中，SPM效應(yīng)產(chǎn)生正的啁啾。由于?2?0，GVD會產(chǎn)生負的啁啾，故對SPM效應(yīng)起補償作用，使得光脈沖在光纖中傳播時會保持一個無啁啾的脈沖。因此產(chǎn)生了光孤子。

題目：

選擇題：1/3, 多項選擇=判斷對錯, 圍繞基本概念,原理,性質(zhì)等 問答題：1/3, 名詞解釋和回答問題, 圍繞基本概念,原理,性質(zhì)等 計算題: 1/3, 公式推導(dǎo)和簡單計算等，最終計算式列出即可(Manley-Rowe關(guān)系和相位匹配角計算)考概念和理解, 不用背公式, 需要用到的公式都會給出.需要記憶的公式: 非線性極化率表達式；簡并系數(shù)計算； 單軸晶體中o光和e光的折射率公式； 慢變包絡(luò)近似, 準單色近似, 傍軸近似；

晶體是負單軸

第二篇：鄭州大學(xué)電子線路非線性部分復(fù)習(xí)總結(jié)

第一章

1.（變壓器乙類推挽 乙類互補推挽）2.乙類互補推挽放大電路工作原理

【乙類工作時，為了在負載上合成完整的正弦波，必須采用兩管輪流導(dǎo)通的推挽電路】 3.實際電路問題（小題）（交越失真產(chǎn)生的原因及補救的措施）

【由于導(dǎo)通電壓的影響，造成傳輸電路傳輸特性的起始段彎曲，在正弦波的激勵下，輸出合成電壓波形將在銜接處出現(xiàn)嚴重失真，這種失真稱為交越失真】 【在輸入端為兩管加合適的正偏電壓，使它們工作在甲乙類狀態(tài)】 4.互補推挽電路提出的原因，解決了什么樣的問題

【當乙類功率管工作時，只在半個周期導(dǎo)通為了在負載上合成完整的正弦波，必須采用兩管輪流導(dǎo)通的推挽電路】

5.單電源供電的互補推挽電路中，電容起到了什么作用，怎么等效成雙電源供電 【與雙電源供電電路比較，僅在輸出負載端串接一個大容量的隔直流電容Cl，VCC 與兩管串接，若兩管特性配對，則 VO = VCC/2，CL 實際上等效為電壓等于 VCC/2 的直流電源】

6.傳輸線變壓器傳輸信號的時候采用了什么樣的方法

【傳輸線變壓器，低頻依靠變壓器磁耦合方式傳輸信號，高頻依靠傳輸線電磁能交換方式傳輸信號，所以高頻受限于傳輸線長度，低頻受限于初級繞組電感量】 7.整流器的作用

【整流器：電網(wǎng)提供的50Hz交流電—直流電。整流電路的功能是將電力網(wǎng)提供的交流電壓變換為直流電壓】

8.計算：利用傳輸線變壓器，端電壓相等，兩端電流大小相等方向相反這樣的準則計算傳輸線變壓構(gòu)成的阻抗變換器的阻抗比

第二章

丙類諧振功率放大器 1.電路結(jié)構(gòu)

【ZL —— 外接負載，呈阻抗性，用 CL 與 RL 串聯(lián)等效電路表示

Lr 和 Cr ——匹配網(wǎng)絡(luò)，與 ZL 組成并聯(lián)諧振回路

調(diào)節(jié) Cr 使回路諧振在輸入信號頻率

VBB——基極偏置電壓，設(shè)置在功率管的截止區(qū)，以實現(xiàn)丙類工作】

2.偏置條件

【基極偏置電壓，是靜態(tài)工作點設(shè)置在功率管的截止區(qū)，以實現(xiàn)丙類（導(dǎo)通小于半個周期）工作】 3.工作原理

【輸入完整正余弦波形，ib和ic為脈沖波形，要求輸出為同頻率正余弦電壓，所以在輸入、輸出端要有諧振回路，使ib和ic電流變?yōu)榛妷?，實現(xiàn)無失真輸出】 4.諧振回路的作用

【選 頻： 利用諧振回路的選頻作用，可將失真的集電極電流脈沖變換為不失真的輸

出余弦電壓

阻抗匹配： 調(diào)節(jié) Lr 和 Cr , 諧振回路將含有電抗分量的外接負載變換為諧振電阻Re，實現(xiàn)阻抗匹配】

5.直流供電

【因為丙類功率諧振放大器是放大高頻信號，對于高頻信號的直流供電來說，應(yīng)該引入高頻扼流圈和濾波電容，進行高低頻信號隔離，提高穩(wěn)定性】 6.諧振功率放大器工作狀態(tài)

【欠壓、臨界和過壓狀態(tài)（波形形貌）】

7.諧振功率放大器外部特性 【負載特性

放大特性（可以構(gòu)成線性放大器，作為線性功放和振幅限幅器）調(diào)制特性（運用到基極、集電極調(diào)制電路，實現(xiàn)調(diào)幅作用）】

第三章

1.正弦波振蕩器

【反饋振蕩器、負阻振蕩器】 2.反饋振蕩器結(jié)構(gòu)組成

【由主網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的閉合環(huán)路】 3.閉合環(huán)路成為反饋振蕩器的三個條件

【(1)起振條件——保證接通電源后從無到有地建立起振蕩(2)平衡條件——保證進入平衡狀態(tài)后能輸出等幅持續(xù)振蕩

(3)穩(wěn)定條件——保證平衡狀態(tài)不因外界不穩(wěn)定因素影響而受到破壞】 4.三點式正弦波振蕩器組成法則

【交流通路中三極管的三個電極與諧振回路的三個引出端點相連接，其中，與發(fā)射極相接的為兩個同性質(zhì)電抗，而另一個（接在集電極與基極間）為異質(zhì)電抗】 5.判斷能否產(chǎn)生正弦振蕩的方法

【(1)是否可能振蕩——首先看電路供電是否正確；二是看是否滿足相位平衡條件(2)是否起振——看是否滿足振幅起振條件(3)是否產(chǎn)生正弦波——看是否有正弦選頻網(wǎng)絡(luò)】 6.3.2.3例題（不看例2）7.對于各個類型的振蕩電路的優(yōu)勢

【晶體振蕩器優(yōu)勢：將石英諧振器作為振蕩器諧振回路，就會有很高的回路標準性，因此有很高的頻率穩(wěn)定度】

8.實現(xiàn)負阻振蕩器利用的是什么【平均負增量電導(dǎo)】 9.平均負增量電導(dǎo)在正弦波振蕩器當中實現(xiàn)的作用

【當正弦電壓振幅增加時，相應(yīng)的負阻器件向外電路提供的基波功率增長趨緩。這個特性在振蕩器中起到自動穩(wěn)定振蕩幅度的作用】

第四章

1.頻譜搬移電路種類

【振幅調(diào)制電路 振幅解調(diào) 混頻電路】 2.頻譜搬移電路的頻譜結(jié)構(gòu)

【頻譜搬移：將調(diào)制信號頻譜不失真地搬回零頻附近】

3.頻譜的搬移過程(假設(shè)為雙邊帶)【

】

4.普通調(diào)幅 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅 抑制載波的單邊帶調(diào)幅

雙邊帶（DSB）調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)包括 【上、下邊頻分量：反映調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)

載波分量：僅起著通過乘法器將調(diào)制信號頻譜搬移到兩邊的作用，本身并不反映調(diào)制信號的變化。傳輸前可抑制掉，以節(jié)省發(fā)射機的發(fā)射功率】

圖 4-1-6 雙邊帶調(diào)制信號(a)波形

(b)頻譜

雙邊帶調(diào)制 —— 這種僅傳輸兩個邊頻的調(diào)制方式稱為抵制載波的雙邊帶調(diào)制。簡稱雙邊帶調(diào)制

從調(diào)幅信號的頻譜結(jié)構(gòu)可知，唯有其上下邊頻分量才反應(yīng)調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)，而載頻分量僅起著通過相乘器講調(diào)制信號搬移到Wc兩邊的作用，本身并不反映調(diào)制信號的變化，因此，從傳輸信息的觀點來看，占有絕大部分功率的載頻分量是無用的，如果在傳輸前將它抑制掉，那么就可在不影響傳輸信息的條件下，大大節(jié)省發(fā)射機的發(fā)射功率，這種僅傳輸兩個邊頻的調(diào)制方式稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)制。單邊帶（SSB）調(diào)制信號

(a)

(b)圖 4-1-7 采用濾波法的單邊帶調(diào)制電路組成模型(a)組成模型

(b)v(t)頻譜

從傳輸信息的觀點來看，還可以進一步將其中一個邊帶抑制掉，這種僅傳輸一個邊帶的調(diào)制方式稱為單邊帶調(diào)制。

優(yōu)點：節(jié)省發(fā)射功率；頻譜寬度壓縮一半，BWSSB = Fmax

各自特點，頻譜結(jié)構(gòu)，解決了什么問題 普通調(diào)幅———邊帶調(diào)幅 5.線性時變器件適宜構(gòu)成頻譜搬移電路的原因

盡管線性時變器件輸出電流中存在眾多無用組合頻率分量，但它們的頻率均遠離有用信號頻率，可用濾波器將其濾掉。所以，盡管這些組合頻率分量無用，但也無害。6.混頻器干擾（有哪些）及避免方法

干擾哨聲 將產(chǎn)生較強干擾哨聲的信號頻率移到接收頻段之外 寄生通道干擾 加大寄生通道干擾信號與有用輸入信號之間的頻率間隔

雙邊帶調(diào)制的下邊帶反映的是調(diào)制信號頻譜的倒置，這對傳輸信息是無關(guān)緊要的，因此，7.混頻器指標 噪聲系數(shù)

1dB 壓縮電平

(PS/Pn)iNF?10lg(PI/Pn)o定義：比線性增長低 1 dB 時所對應(yīng)的輸出中頻功率電平，用 PI1dB 表示。意義：PI1dB 所對應(yīng)的輸入信號功率 PS 是混頻器動態(tài)范圍的上限電平?；祛l失真

由于非線性，混頻器件輸出電流中將包含眾多組合頻率分量，其中，可能有某些合

頻率分量的頻率十分靠近中頻，中頻濾波器無法將它們?yōu)V除。

它們疊加在有用中頻信號上，引起失真，稱混頻失真，它將嚴重影響通信質(zhì)量。8.檢波方式及用途

二極管包絡(luò)檢波（只能對普通調(diào)調(diào)制信號檢波）

同步檢波（雙邊帶信號）

9.為什么二極管包絡(luò)檢波適合大信號，峰值檢波，并說明串并區(qū)別

小信號：為保證檢波器不失真，檢波器輸入調(diào)幅電壓 vS 須足夠大，使檢波器始終工作在大信號檢波狀態(tài)。

峰值檢波：因為充電的時候，充電時間與rl乘c有關(guān)，充電時間短，很快到達峰值，所以是峰值檢波。

串并聯(lián)區(qū)別：串聯(lián)負載效應(yīng)比較小，通常用串聯(lián)。10.檢波不產(chǎn)生失真條件

大信號檢波，帶寬必須大于負載調(diào)制信號的最高頻率，惰性失真

為了避免產(chǎn)生惰性失真，必須在任何一個高頻周期內(nèi)，C 通過 RL 的放電速度大于等于包絡(luò)的下降速度。

負峰切割失真 減小交、直流負載電阻的差別。

第五章

1.調(diào)頻的類型

直接調(diào)頻 和 間接調(diào)頻（通過調(diào)相實現(xiàn)調(diào)頻的方法）2.可變相移法調(diào)相電路 變?nèi)莨苷{(diào)相電路 3.直接調(diào)頻的實現(xiàn)方法（用變?nèi)莨軐崿F(xiàn)）4.間接調(diào)頻分類

矢量合成法、可變相移法和可變時延法。5.調(diào)頻特性非線性造成的后果 6.擴展最大頻偏的方法

先利用倍頻器增大調(diào)頻波的最大頻偏，然后利用混頻器將調(diào)頻波的載波頻率降低到規(guī)定的數(shù)值

7.為什么限幅鑒頻器一般是聯(lián)用的 8.斜率鑒頻器

9.相位鑒頻器

10.脈沖計數(shù)式鑒頻器

第六章

1.反饋控制電路分為以下三類 自動電平控制電路 自動頻率控制電路

自動相位控制電路(鎖相環(huán)路)2.鎖相環(huán) 輸出頻率計算（大題）

第三篇：光學(xué)歷年總結(jié)

北京大學(xué)工學(xué)院光學(xué)試題2013年04月07日 23:03:44

我把所有能收集到的題目就亂亂的都貼在一起了~ 版本1：

1.寫出惠更斯-菲涅爾原理的內(nèi)容及基爾霍夫衍射積分公式

2.寫出光柵的結(jié)構(gòu)因子和單元因子。與投射式光柵相比，反射式閃耀光柵的優(yōu)點是： 3.寫出Abbe干涉成像原理的內(nèi)容及其意義

4.澤尼克相襯顯微鏡（1）研究對象是什么（2）用4f系統(tǒng)和矢量圖解法畫出工作原理（Ps：這個是他上課講了但是書上和ppt上都沒有的東西……）（3）寫出步驟（4）能否將 零級譜光強完全去除，為什么？

5.波帶片如圖所示（只露出第2、4條半波帶）：（1）寫出各焦點的位置（2）為何會有 多個焦點？（3）用螺旋式曲線求主焦點和左側(cè)第一次焦點的光強（4）為何對于圓孔在軸 線上會有亮暗分布，而圓屏則軸線上各點均是亮點？

6.Apple公司新出的Iphone4，分辨率為326像素/英寸（25.4mm），據(jù)負責人Steven說已超過了人眼的分辨率，請問是否事實如此。人眼的極限分辨率是多少？瞳孔直徑2~8mm，接受的波長范圍400~750nm（Ps：可能具體數(shù)字不準確……）。將該Iphone4放到多遠處可看清每個像素？

7.用波長為λ的平行光和球面光全息照相得到余弦光柵底片，其透過率函數(shù)為t(x,y)=t 0 + t1*cosk(x^2+y^2)/2Z.現(xiàn)用與水平面夾角為θ向右下入射的波長為2λ的平行光照射 該余弦光柵，問衍射場的組成及特點。

8.寫出透鏡的空間極限頻率與儀器分辨本領(lǐng)的關(guān)系，物放在焦面F處。

9.一臺光柵光譜儀，兩個凹面鏡的焦距均為30cm，接收用CCD寬度為2cm，分2000個像素。接收的波長范圍是650~750nm，問光柵應(yīng)如何選?。咳羧肷涔獾膶挾葹?cm，應(yīng)怎樣選擇透鏡以符合其分辨率？

10.根據(jù)惠更斯原理，畫出平行光正入射到負晶體上，晶體內(nèi)和晶體外的o光e光傳播方向、偏振方向和波前。光軸方向為與水平面夾角α。

11.兩偏振片垂直放置，中間放有光程差（n0-ne）d=λ/2的晶片，初始時光軸平行第一 個偏振片放置，然后晶片以ωt的角速度旋轉(zhuǎn)。I0的自然光垂直入射到第一個偏振片上，求I1（透過第一個偏振片的光）I2（透過晶片的光）及I3（透過第二個偏振片的光）。

版本2：

期中也是，考了好多概念和應(yīng)用的題，不難不復(fù)雜，但是要是原理不清，很可能想不清楚 做不對（比如本人……）

Ps：光學(xué)本身很妙，但是上wsf的光學(xué)，一定隨著他講課的進度及時自學(xué)，否則到考試前 再自學(xué)恐怕內(nèi)容太多來不及……ppt和藍皮書結(jié)合看還是不錯的。別的不說啥了，大家懂 得，想選光學(xué)的學(xué)弟學(xué)妹們先去試聽一節(jié)再說。好自為之……

版本3： 填空題： 簡述惠更斯原理 兩束光相干的三個條件 兩種干涉裝置及舉例 傍軸條件和遠場條件

解答題

1、畫出邁克爾孫星體干涉儀的簡圖，說明其巧妙性。

2、近視眼能不能看清等傾條紋？能不能看清等厚條紋？

3、已知波長，求光頻率（這個比較簡單……）

4、一個凸透鏡在中間，左右是兩個焦面。左焦面上有OQ兩點源，O在光軸上，Q在光軸上方a處。寫出兩點波前函數(shù)（透鏡前和透鏡后，一共4個）和右焦面接受屏上的干涉條紋形狀、間距。

5、凸透鏡劈兩半的那個干涉裝置。畫出干涉區(qū)域，求兩像點連線中垂面接受屏上的干涉條紋形狀、零級亮斑位置。

6、（比較怪誕的題）邁氏干涉儀裝置的變型。但是n和h都是T的函數(shù)。已知dn/dT和dh/dT，還有初始時的n、h、λ，吞吐了80個條紋，求最后的溫度。（主要是計算怪異……據(jù)說是270多度？）

7、楊氏干涉裝置中光源寬度的問題。求極限寬度、極限縫距（和前面一問條件不同）和在第二問條件下縫距變?yōu)?/3時的襯比度。

8、已知相關(guān)數(shù)據(jù)，求邁氏干涉儀的測長精度、量程、訊號頻率。

9、（書上習(xí)題的翻版）工件上有條溝，已知等厚干涉圖樣、條紋間距和條紋偏離距離，求溝深。

版本4：（送分題部分）

光場時間相干性和空間相干性的反比公式 惠更斯-菲涅爾原理的表述、做圖、積分式 阿貝成像原理的表述、意義

四種光波的成分分析（一種平面，兩種球面，一種球面加平面）費馬定律的表述 用費馬定律推導(dǎo)折射定律

（大題部分）

1、類似于對切透鏡，但是只有上半部分。即平行光照射，一個凸透鏡的上半部分在光軸 上，遠處在3F處有個屏，求干涉條紋和一些性質(zhì)。

2、等厚干涉檢驗驗規(guī)是否等高、平整。和紅書上那題類似。

3、已知電視機對角線長度，長寬比，分辨率，人眼直徑，光波長，求在多遠距離之外看電視比較合適。

4、全息圖。把一平面波和一球面波（波長相等）的波前記錄下來作為衍射光柵，用另一種波長是前兩波一半的球面波去重現(xiàn)，求重現(xiàn)波。

5、衍射重復(fù)單元。結(jié)構(gòu)單元是單縫，間距分別為a、2a、a、2a、……求衍射場。

6、平行光照射透射光柵。具體不記得了。但就是關(guān)于光柵性質(zhì)的簡單計算。（結(jié)果我還 是算錯了……ft）

7、兩個相同的余弦光柵垂直疊加。求頻譜面上出現(xiàn)幾個譜斑。然后是濾波：只需要cos（2πf（x+y））成分，畫圖說明怎么濾掉。

8、偏振片干涉。沒做完，不說了。

版本5：

1.岸上一個信號發(fā)射器，發(fā)出電磁波，水面船上一個信號接收器。已知兩者高度，電磁波波長。在一個距離D接收器收到加強信號，在D-80米處又收到。求D以及下一次收到加強信號的位置。

2.和現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)4.18題類似。

版本6：

1、惠更斯-菲涅爾原理的內(nèi)容、積分式與圖示說明，并利用積分式說明為什么太陽看起 來是均勻發(fā)光的圓盤

2、阿貝成像原理的內(nèi)容與意義

3、反射閃耀光柵相比投射光柵的優(yōu)點

4、相襯顯微鏡的原理

5、布儒斯特角相關(guān)，說明對于平行玻璃板，上表面反射光為線偏振光時，下表面反射 光的偏振狀態(tài)

6、布拉格衍射相關(guān)，說明尋找晶體衍射斑的方法及原因；以及微波衍射中，給定波長 時設(shè)計合適的晶面間距使得觀察效果較好---------概念與計算的分割線-----------------

7、給定星體角間距，求望遠鏡的最小口徑及對應(yīng)的放大倍數(shù)

8、全息圖相關(guān)，給定物光、參考光、與成像時的入射光，求屏函數(shù)與出射場的成分

9、單縫衍射中，將下半部分以折射率為n，厚度為d的啥（名字不記得了）覆蓋，（其 實就是增加(n-1)d的光程），求新的衍射場，并在給定縫寬a與(n-1)d的條件下畫出光強 分布圖

10、透射光柵相關(guān)，給條件求光柵常數(shù)d、縫寬a、總長度D并說明衍射場情況11、4f系統(tǒng)相關(guān)，求正交密接的全同余弦光柵在頻譜面上的光斑形狀，并設(shè)計濾波器使 得像場與cos(2πf(x+y))成正比。

12、利用四分之一波晶片，求自然光與圓偏振光的混合光中兩者的比例

13、偏振光相關(guān)，叫歐啥棱鏡（名字又不記得了），畫光路圖并計算出射光夾角，類似 小紅本習(xí)題指導(dǎo)3-14題，但光軸方向不同

第四篇：光學(xué)實驗總結(jié)

2011年第一學(xué)期光學(xué)實驗心得體會

生命科學(xué)學(xué)院

09級生科3班

余振洋

200900140156 2011/6/1

這個學(xué)期即將過去，而光學(xué)實驗也已經(jīng)全部結(jié)束了。老實說，雖然我是一名學(xué)習(xí)生物科學(xué)的理科生，但這卻是我第一次正真意義上的接觸到各種光學(xué)儀器，第一次深入了解不同的光學(xué)原理。因此在實驗過程中，當每一次面對不同的儀器和不同的方法時，都需要一個了解和熟悉的過程，這也使得實驗的過程顯得不是那么的順利，但總體來說還算平穩(wěn)，自己也從中收獲了很多。

在這個學(xué)期中，我跟隨著四位不同的老師，學(xué)習(xí)和體驗了六個不同的光學(xué)實驗，分別是：應(yīng)用最小偏向角法測定三棱鏡的折射率；單色儀的調(diào)節(jié)與定標；偏振光的產(chǎn)生、檢驗及強度測定；小型旋光儀的結(jié)構(gòu)、原理及使用；測量牛頓環(huán)直徑并計算曲率半徑；利用雙棱鏡干涉法測He—Ne激光波長。每做完一個實驗，第一感想都是相同的：其實實驗本身很簡單，只要能夠?qū)嶒炘碛屑氈律钊氲牧私?，在過程中足夠細心，很多之前出現(xiàn)過的問題和狀況是完全可以避免的。

與此同時，對于我們所使用的這本《實驗光學(xué)》教材，它在內(nèi)容的編排上也有其獨到之處。與以往的實驗指導(dǎo)教材不同，它并不是將每次實驗所涉及的實驗?zāi)康?、原理、實驗儀器的操作、實驗步驟堆在一起列舉出來，而是首先將所有的實驗原理、實驗儀器的操作列舉在了書的前面，而將從中發(fā)散思維而設(shè)計的實驗的簡潔的實驗內(nèi)容與之分開羅列。這樣一來，在進行實驗預(yù)習(xí)的時候就需要自己查閱課本及相關(guān)資料，再將它們串聯(lián)起來。這個過程中就需要對本次實驗所涉及的相關(guān)內(nèi)容進行查詢，了解設(shè)計實驗的背景及相關(guān)資料，從而更好的認識到這次實驗的目的及原理所在，學(xué)習(xí)前輩學(xué)者設(shè)計實驗的思路及科學(xué)的思考問題和解決問題的方法，并且對其進行思考，從而有所發(fā)現(xiàn)，加深了對科學(xué)實驗重要性的了解，明確了物理實驗課程的地位，作用和任務(wù)。

在試驗操作過程中，也培養(yǎng)了自己的動手能力，將學(xué)到的實驗理論知識應(yīng)用到實踐能力，提高了將實驗理論和實際的實驗過程相結(jié)合的能力，對以后的實驗操作及理論知識的學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)，有很大的促進作用。

在對實驗結(jié)果分析的過程中，掌握了測量誤差的基本知識，學(xué)會了正確處理實驗數(shù)據(jù)的能力。這之中包括：測量誤差的基本概念，直接測量量的不確定度計算，間接測量量的不確定度計算以及處理實驗數(shù)據(jù)的一些重要方法。鍛煉了分析問題及解決問題的綜合能力，從實驗過程所遇到的困難中，分析問題的癥結(jié)所在，并從以往所學(xué)到的知識原理中尋找解決措施，從失敗的實驗結(jié)果中分析原因并找出解決方法，從成功的實驗結(jié)果中分析成功的的關(guān)鍵所在，總結(jié)經(jīng)驗，以便下次實驗的成功。

下面再對光學(xué)實驗提出一點建議： 1． 關(guān)于實驗儀器：

在整個的實驗過程中，我想所有的同學(xué)包括老師們都知道，有些儀器在操作上并不是那么的準確，甚至是有問題的。而我們學(xué)生在使用時，事先并不知情，往往是做到第一組數(shù)據(jù)出來后或者已經(jīng)進行到一半了才發(fā)現(xiàn)儀器的問題，這樣不僅浪費了時間，也有可能打擊同學(xué)們的積極性。不管是儀器老化還是維護技術(shù)的問題，我希望老師們能定時地做一次儀器檢測，能調(diào)整的盡量調(diào)整，不能調(diào)整的，就在旁邊做一個標注，說明這臺儀器有問題，建議同學(xué)不要使用。

2.關(guān)于老師的教學(xué)方式：

我在一個學(xué)期的時間里接觸到了四位老師，也體驗到了不同的教學(xué)方式。但這之中，我覺得能帶給我們更多啟發(fā)的是教我們“應(yīng)用最小偏向角測定三棱鏡的折射率”的那位老師（不好意思，由于只接觸了一次，我沒能記住他的名字）。這位老師在講解實驗原理時，會把我們叫到一塊兒，然后根據(jù)黑板上的圖示，挨個提問我們。在我們說出自己對實驗原理的理解后，老師會在此基礎(chǔ)上進行正確的講解并補充相應(yīng)的細節(jié)。這一整個環(huán)節(jié)后，大家對實驗原理就有了透徹的理解，也為接下來實驗過程的順利進行打好了基礎(chǔ)。而雖然其他幾位老師也都將實驗原理及操作方法講的很仔細，但畢竟只是單方向的輸入，而且同時也不能排除有些同學(xué)壓根就沒預(yù)習(xí)，即使老師講了以后也沒搞懂，最后單純只是依樣畫葫蘆湊出實驗數(shù)據(jù)了事，我想這樣純粹是浪費時間。而且我們組的成員都覺得，在那位老師和我們一起熟悉了實驗原理后，各自都或多或少獲得了一些啟發(fā)性的東西，這樣的話，該實驗的意義便提高了一個層次了。3.關(guān)于實驗報告：

每次做完實驗，我們都會寫一份實驗報告，并在最后附上實驗數(shù)據(jù)和針對數(shù)據(jù)的分析以及討論。但是我們并不知道我們所回答的課后習(xí)題是否正確，而且也不知道我們所總結(jié)的實驗收獲是否完整，也無法了解其余同學(xué)的總結(jié)。所以希望老師們能在每次實驗后將批改完的報告發(fā)給我們，以便我們進行自我修正，并提高自己的報告水平。有必要的話，還可以適當進行講解，加深對實驗的認識。4．關(guān)于實驗內(nèi)容：

由于時間有限，而實驗的內(nèi)容又很多，所以每個同學(xué)每學(xué)期只被安排做6個實驗，所以很多好的、經(jīng)典的物理光學(xué)實驗，我們都沒有機會去做，不免讓人感到遺憾。比如說全息照相，當我聽那些做過的同學(xué)講其中的奧妙和樂趣時，心里那個羨慕啊。但是好像我們在大學(xué)階段就再也無法接觸到光學(xué)實驗了，所以真的很遺憾。對于這點，我也沒有很好的辦法，畢竟我們不是本專業(yè)的學(xué)生，所以只能在這兒發(fā)一下小感慨了。

總之，我在基礎(chǔ)光學(xué)實驗中，學(xué)到了許許多多的東西，我在今后的學(xué)習(xí)生活中，一定會把它們用上的。最后，再一次對給予我們細致認真講解和啟發(fā)性指導(dǎo)的老師表達誠摯的謝意。

第五篇：新概念光學(xué)各章復(fù)習(xí)答案

復(fù)習(xí)提綱

第一章

光和光的傳播

說明：灰色表示錯誤。

§1、光和光學(xué)

判斷選擇練習(xí)題：

1.用單色儀獲得的每條光譜線只含有唯一一個波長；

2.每條光譜線都具有一定的譜線寬度；

3.人眼視覺的白光感覺不僅與光譜成分有關(guān)，也與視覺生理因素有關(guān)；

4.汞燈的光譜成分與太陽光相同，因而呈現(xiàn)白光的視覺效果；

§2、光的幾何傳播定律

判斷選擇練習(xí)題：

1.光入射到兩種不同折射率的透明介質(zhì)界面時一定產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象；

2.幾何光學(xué)三定律只有在空間障礙物以及反射和折射界面的尺寸遠大于光的波長時才成立；

3.幾何光學(xué)三定律在任何情況下總成立；

§3、惠更斯原理

1.光是一種波動，因而無法沿直線方向傳播，通過障礙物一定要繞到障礙物的幾何陰影區(qū)；

2.惠更斯原理也可以解釋波動過程中的直線傳播現(xiàn)象；

3.波動的反射和折射無法用惠更斯原理來解釋；

§4、費馬原理

1）費馬定理的含義，在三個幾何光學(xué)定理證明中的應(yīng)用。

判斷選擇練習(xí)題：

1.費馬原理認為光線總是沿一條光程最短的路徑傳播；

2.費馬原理認為光線總是沿一條時間最短的路徑傳播；

3.費馬原理認為光線總是沿一條時間為極值的路徑傳播；

4.按照費馬原理，光線總是沿一條光程最長的路徑傳播；

5.費馬原理要求光線總是沿一條光程為恒定值的路徑傳播；

6.光的折射定律是光在兩種不同介質(zhì)中的傳播現(xiàn)象，因而不滿足費馬原理。

§5、光度學(xué)基本概念

1）

輻射通量與光通量的含義，從輻射通量計算光通量，視見函數(shù)的計算。

2）

計算一定亮度面光源產(chǎn)生的光通量。

3）

發(fā)光強度單位坎德拉的定義。

判斷選擇練習(xí)題：

1.人眼存在適亮性和適暗性兩種視見函數(shù)；

2.明亮環(huán)境和黑暗環(huán)境的視見函數(shù)是一樣的；

3.昏暗環(huán)境中，視見函數(shù)的極大值朝短波（藍色）方向移動；

4.明亮環(huán)境中，視見函數(shù)的極大值朝長波（綠色）方向移動；

5.1W的輻射通量在人眼產(chǎn)生1W的光通量；

6.存在輻射通量的物體必定可以引起人眼的視覺；

7.在可見光譜范圍內(nèi)，相同的輻射通量，眼睛對每個波長的亮度感覺都一樣；

8.在可見光譜范圍內(nèi)，相同的輻射通量，眼睛對波長為550nm光輻射的亮度感覺最強；

9.理想漫射體的亮度與觀察方向無關(guān)；

10.不同波長、相同輻射通量的光輻射在人眼引起的亮度感覺可能一樣；

填空計算練習(xí)題：計算結(jié)果要給出單位和正負

1、波長為400nm、500nm、600nm、700nm的復(fù)合光照射到人眼中，已知這些波長的視見函數(shù)值分別為0.004、0.323、0.631、0.004，若這些波長的輻射通量分別為1W、2W、3W、4W，則這些光在人眼中產(chǎn)生的光通量等于-------------。

2、若鈉燈是點光源，輻射波長是590nm，該波長的視見函數(shù)值為0.757，若單位立體角內(nèi)的輻射通量是2W，則該光源的發(fā)光強度等于-------------。

3、大街上用高壓鈉燈作為照明光源，輻射波長是590nm，該波長的視見函數(shù)值為0.757，若在20平方米的照射面積上的輻射通量是50W，則大街上平均照度等于-------------。

4、一個理想漫射體受到照度為100勒克司的輻射，則它的反射光產(chǎn)生的亮度等于-------------。

第二章

幾何光學(xué)成像

1）

折射球面成像的有關(guān)計算和作圖；反射球面成像的有關(guān)計算和作圖；

2）

證明若干個折射球面的橫向放大率等于各個折射球面橫向放大率的乘積；

3）

證明拉格朗日——亥姆霍茲定理；

4）

薄透鏡成像的有關(guān)計算和作圖；密接透鏡組焦距的計算；

5）

影響照相機景深的因素的公式推導(dǎo)；

6）

顯微鏡和望遠鏡視角放大率公式的推導(dǎo)。作圖

§1、成像

判斷選擇練習(xí)題：

1.只有實物才能通過光具組成像，虛物無法通過光具組成像；

2.共軛點之間的每條光線的光程是不同的；

3.成像過程中光傳播的光程總是正的；

4.物方空間和像方空間在空間上嚴格以透鏡所在平面為分界線；

5.經(jīng)過光具組成像，實物一定成實像，虛物一定成虛像；

6.實物可以成虛像，虛物可以成實像；

7.物方空間和像方空間在空間上可以重疊；

8.實像可以用眼睛觀察，虛像無法用眼睛觀察；

§2、共軸球面組傍軸成像

判斷選擇練習(xí)題：

1.除了幾個特殊共軛點外，共軸球面光具組（平面鏡除外）只能近似成像；；

2.實際中不存在嚴格成像的光具組；

3.只要是傍軸光線，就可以嚴格成像；

§3、薄透鏡

判斷選擇練習(xí)題：

1.凸透鏡一定成實像，凹透鏡一定成虛像；

2.密接透鏡的焦距等于兩個密接透鏡焦距之和；

§4、理想光具組理論

判斷選擇練習(xí)題：

1.理想光具組可以嚴格成像；

2.理想光具組也只能近似成像；

3.經(jīng)過物方節(jié)點入射的光線一定從像方節(jié)點平行射出；

4.理想光具組中，垂直光軸的同一平面內(nèi)橫向放大率相等；

§5、光學(xué)儀器

判斷選擇練習(xí)題：

1.顯微鏡和望遠鏡都是用來提高觀察物體相對于眼睛的視角；

2.尺寸大的物體經(jīng)過人眼后所成的像一定大于尺寸小的物體經(jīng)過人眼后所成的像；

3.對于照相機，拍攝近處物體時，景深大；拍攝遠處物體時，景深小；

4.照相機的光闌大小影響景深的大小，光闌小，景深?。还怅@大，景深大；

5.顯微鏡成實像，望遠鏡成虛像；

填空計算練習(xí)題：計算結(jié)果要給出單位和正負

1、一個焦距為10cm凸透鏡和一個焦距為－20cm凹透鏡構(gòu)成一個密接透鏡，則密接透鏡的焦距等于-------------。

2、兩個凸透鏡和一個凹透鏡構(gòu)成一個沒有球差的密接透鏡，若兩個凸透鏡的焦距分別為10cm和20cm，凹透鏡透鏡的－5cm，則密接透鏡的焦距等于-------------。

3、提高顯微鏡放大率的途徑有-------------、-------------、-------------。

4、某個人近視，所戴眼鏡的焦距等于－0.25m，相當于度數(shù)是-------------。

5、某個人近視，所戴眼鏡是400度，眼鏡所用透鏡的焦距是-------------。

6、某個人遠視，所戴眼鏡的焦距等于0.5m，相當于度數(shù)是-------------。

7、某個人遠視，所戴眼鏡是度200度，眼鏡所用透鏡的焦距是-------------。

8、對于軸上物點，傍軸條件可以表示為-------------。

9、對于軸外物點，傍軸條件可以表示為-------------。

10、一個放大鏡的焦距等于2.5cm，它的放大倍數(shù)等于-------------。

11、一個顯微鏡的物鏡和目鏡的焦距分別為50mm、30mm，兩個透鏡的距離等于400mm，它的視角放大率等于-------------。

12、一個望遠鏡的兩個凸透鏡的焦距分別為225mm、45mm，它的視角放大率等于-------------。

F1’

F2

F1

F2’

第三章

干涉

1)

線光源極限寬度的計算、襯比度計算

2)

等傾干涉條紋的特點、光程差計算

3)

雙線譜線疊加光強襯比度的證明，單一譜線疊加光強襯比度的證明；最大光程差計算；

4)

空間相干性和時間相干性的總結(jié)和理解;

5)

多光束干涉光強半峰寬度的證明，第k級亮紋的角寬度計算；第k級縱模的譜線寬度計算；單模頻率間隔計算；可分辨最小波長間隔的計算；推導(dǎo)證明分辨的最小波長間隔剛好等于F-P干涉儀的單模線寬；F-P干涉儀的色分辨本領(lǐng)計算。

§2、光場的空間相干性

判斷選擇練習(xí)題：

1.在點光源照明的光場中，各點都是完全相干的；

2.單色點光源照明的光場中，各點都是完全相干的；

3.只有理想點光源和理想線光源才能觀察到干涉條紋；

4.面光源照明的光場中，也可以獲得清晰、穩(wěn)定的干涉條紋；

5.單一譜線點光源照明的光場，一定可以獲得清晰、穩(wěn)定的干涉條紋；

6.面光源照明的光場中，一定無法獲得清晰、穩(wěn)定的干涉條紋；

§4、等傾干涉

判斷選擇練習(xí)題：

1.擴展光源對等傾干涉條紋的觀察是有害的；

2.擴展光源有利于等傾干涉條紋的觀察；

3.等傾干涉條紋中心條紋級次高，邊緣干涉條紋級次低；

4.等傾干涉條紋中心條紋級次低，邊緣干涉條紋級次高；

§5、光場的時間相干性

判斷選擇練習(xí)題：

1.原子每次發(fā)光產(chǎn)生的每個波列的長度是有限的，只有一個波長；

2.波列長度是有限的意味著光是非單色的；

§6、多光束干涉

判斷選擇練習(xí)題：

1.邁克耳遜干涉儀的條紋比法布里——珀羅干涉儀的條紋細銳；

2.F-P干涉條紋中心條紋級次高，邊緣干涉條紋級次低；

3.F-P干涉儀可以分析任意寬波長范圍而不會產(chǎn)生光譜重疊現(xiàn)象；

4.參加到干涉效應(yīng)里來的光束數(shù)目越多，干涉條紋的銳度越大；

5.在法布里——珀羅干涉儀中，高反射率不利于透射條紋觀察；

填空計算練習(xí)題：計算結(jié)果要給出單位和正負

1、兩個波長分別是600nm和600.0001nm，要用反射率等于0.95的F-P干涉儀器把它們分辨開來，F(xiàn)-P干涉儀兩個界面的間隔等于-------------。

2、證明：在F-P干涉儀中，干涉條紋的半峰寬度等于；第k級縱模的譜線寬度等于；可分辨的最小波長間隔等于；

3、He-Ne激光器的波長等于632.8nm，譜線寬度等于0.0001nm，它的波列長度等于-------------；一次測量長度的量程等于-------------。

4、一條譜線的寬度等于Hz，該譜線的波列持續(xù)時間等于-------------。

第四章

衍射

1)

理解巴比涅原理；

2)

菲涅耳圓孔衍射和圓屏衍射的半波帶分析和矢量分析方法；菲涅耳波帶片的有關(guān)計算：主焦距，波帶片各個半徑；

3)

單縫衍射的分析；

4)

多縫衍射的分析：主極大的位置，零點位置，主極大半角寬度，缺級；

5)

光柵光譜儀的性質(zhì)：譜線的套數(shù)；色散本領(lǐng)和色分辨本領(lǐng)；量程和自由光譜范圍；

6)

閃耀光柵的兩種照明方式，相應(yīng)的閃耀波長的計算；

§1、光的衍射現(xiàn)象

判斷選擇練習(xí)題：

1.根據(jù)巴比涅原理，互補屏產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象是一樣的；

2.根據(jù)巴比涅原理，互補屏產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象是互補的；

§2、菲涅耳圓孔衍射和圓屏衍射

判斷選擇練習(xí)題：

1.用菲涅耳波帶片可以產(chǎn)生比自由傳播強得多的光強；

2.波帶片與透鏡一樣，對于一個波長，只有一個焦點；

3.單獨一個半波帶在光軸上某點產(chǎn)生的光強比自由傳播在該點產(chǎn)生的光強大；

4.圓孔的菲涅耳衍射條紋中心一定是亮點；

5.圓屏的菲涅耳衍射條紋中心一定是暗點；

§3、夫瑯禾費單縫衍射和矩孔衍射

判斷選擇練習(xí)題：

§5、夫瑯禾費多縫衍射和光柵

判斷選擇練習(xí)題：

1.光柵的縫間干涉增強的地方一定出現(xiàn)亮紋；

2.光柵上的衍射單元越多，光柵的色分辨本領(lǐng)越大；

3.光柵光譜儀的光譜與棱鏡光譜儀一樣，只有一級光譜；

4.光柵的縫間干涉因子受到單縫衍射因子的調(diào)制；

5.光柵的縫間干涉增強的地方可以出現(xiàn)暗紋；

6.光柵光譜儀的鄰級光譜可能會發(fā)生重疊；

7.棱鏡光譜儀也會產(chǎn)生鄰級光譜重疊現(xiàn)象；

8.光柵光譜儀不會產(chǎn)生鄰級光譜重疊現(xiàn)象；

9.光柵的角色散本領(lǐng)與光柵常數(shù)的大小有關(guān)，與光柵單元數(shù)目無關(guān)；

10.光柵的色分辨本領(lǐng)與光柵單元數(shù)目和光譜的級別有關(guān)，與光柵常數(shù)無關(guān)；

填空計算練習(xí)題：計算結(jié)果要給出單位和正負

1、一個光柵有10000個衍射單元，相鄰主極大間有---9999----------個暗紋位置，又有----9998---------個次極大；

2、一個光柵的光柵常數(shù)等于0.8μm，則最大待測波長等于----0.8μm

---------。

3、光柵光譜儀工作波段的上限波長是800nm，考慮到自由光譜范圍的限制，對一級光譜而言，該光譜儀工作波段的下限波長是-----400nm

--------。

4、兩個波長分別為589nm和589.6nm，使用寬度為15cm、每毫米內(nèi)有1200條縫的光柵，在一級光譜中，每條譜線的半角寬度等于---------。

5、一個寬度為15cm、每毫米內(nèi)有1200條縫的光柵，在可見光波段的550nm處，此光柵能分辨的最小波長差等于---0.003nm

--------。

6、采用閃耀角等于30°閃耀光柵，要把波長為0.5μm的光出現(xiàn)在1級閃耀波長的位置，光柵的刻槽密度（即每毫米多少條刻槽）等于—2000/mm------。

7、一個波帶片有100個半波帶，序號為偶數(shù)的波帶不透光，其余都透光，則軸上場點的強度是自由傳播光強的—(50.5)2------倍。

8、照明波長等于1.06um，R=1m,b=4m，計算前4個波帶的半徑。

9、縫寬都等于a,縫間距離分別是d,2d,3d，計算該衍射屏的夫瑯禾費衍射強度分布公式。

第六章

偏振

1)

五種偏振態(tài)光的檢測；如何獲得五種偏振態(tài)的光。

2)

菲涅耳反射和折射公式，振幅反射率、透射率，光強反射率、透射率，能流反射率、透射率

3)

雙折射和作圖。正晶體、負晶體，三種偏振晶體棱鏡；波晶片；

4)

偏振光的干涉；

5)

旋光現(xiàn)象；旋光片的結(jié)構(gòu)與波晶片比較；旋光現(xiàn)象的解釋

作業(yè)題：2，6，9，11，22，31，33，43，46，47，48。

§1、光的橫波性與光的五種偏振態(tài)

判斷選擇練習(xí)題：

1.只用偏振片無法區(qū)分自然光和圓偏振光；

2.偏振片可以區(qū)分自然光、部分偏振光和線偏振光；

3.自然光可以分解為兩種偏振方向相互垂直的、相位差固定的偏振光；

4.圓偏振光以分解為兩種偏振方向相互垂直的、相位差固定的偏振光；

§2、光在電介質(zhì)表面的反射和折射

判斷選擇練習(xí)題：

1.偏振光在界面反射或者折射時，P分量和S分量可以相互轉(zhuǎn)化；

2.線偏振光經(jīng)過兩種不同折射率介質(zhì)界面時，一定存在反射光；

3.偏振光在界面反射或者折射時，P分量和S分量是相互獨立；

4.自然光經(jīng)過電介質(zhì)表面反射或折射后偏振保持不變。

5.反射光的振幅一定小于入射光的振幅；

6.透射光的振幅可以大于入射光的振幅；

7.光經(jīng)過電介質(zhì)表面必定產(chǎn)生反射；

8.光經(jīng)過電介質(zhì)表面必定產(chǎn)生折射；

§3、雙折射

判斷選擇練習(xí)題：

1.o光和e光都不是線偏振光；

2.o光和e光都是相對相對于介質(zhì)而言的；

3.真空中，o光和e光的傳播速度不相等；

4.雙折射效應(yīng)是天然物質(zhì)所特有的現(xiàn)象，用人工方法無法使各向同性物質(zhì)的物質(zhì)產(chǎn)生雙折射效應(yīng)；

5.波晶片的光軸垂直其界面，旋光片的光軸平行其界面；

6.在介質(zhì)傳播中，o光可以轉(zhuǎn)換為e光，e光可以轉(zhuǎn)換為o光，§4、晶體光學(xué)器件

判斷選擇練習(xí)題：

1.線偏振光與橢圓偏振光偏振性質(zhì)不同，因而無法相互轉(zhuǎn)化；

2.無法將橢圓偏振光可以轉(zhuǎn)化為線偏振光；

3.o光從一種透明介質(zhì)進入另一種透明介質(zhì)后一定還是o光；

4.o光從一種透明介質(zhì)進入另一種透明介質(zhì)后可以轉(zhuǎn)化為e光；

§5、偏振光的干涉

判斷選擇練習(xí)題：

1.偏振方向相互垂直的偏振光一定無法產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。

§6、旋光現(xiàn)象

判斷選擇練習(xí)題：

1.氯霉素的療效與旋光性無關(guān)；

2.旋光效應(yīng)是天然物質(zhì)所特有的現(xiàn)象，用人工方法無法使無旋光性質(zhì)的物質(zhì)產(chǎn)生旋光效應(yīng)；

3.左、右旋圓偏振光可以分解為線偏振光的疊加，線偏振光卻不可能分解為左、右旋圓偏振光的疊加；

4.只有線偏振光存在折射率，圓偏振光沒有折射率；

5.線偏振光通過晶體后，一定還是線偏振光；

6.線偏振光通過晶體后，可以轉(zhuǎn)化為圓偏振光；

填空計算練習(xí)題：計算結(jié)果要給出單位和正負

1.石英制成的旋光片厚度等于3mm，對波長589nm的光旋光率等于21.8°·mm-1，該波長的光沿光軸方向經(jīng)過旋光片，相對于入射光的振動面，出射光的振動面轉(zhuǎn)動的角度等于-------65.4°--------------------。