-------------

容器中装有纯水，折射率为1.33，若要使容器窗口没有反射损失，应如何设计其两面的增透膜层？

14. 为了要使硅(n=3.5)表面和白宝石(n=1.7)表面上涂有增透膜，应选择膜层材料的折射率各

为多少？ 15. 证明：光束在某一个介质表面上发生反射和从介质内发生内反射，其对应的布儒斯特角是互补的，即 。

16. 证明：对于一块平行的玻璃平板，当光束从上表面入射而满足布儒斯特角的条件，则透

过平板玻璃而到达下表面上反射时也是满足布儒斯特条件的。 17. 若入射角>临界角，则介质界面的

和

为复数，证明

。

18. 在玻璃棱镜内发生全反射时，透过棱镜底部的倏逝波其强度衰减到1/e的距离称为“趋

肤”深度，写出的表式，设入射角 ，玻璃的折射率为1.5，空气的折射率为1，则趋肤深度为波长的多少倍？

19. 试近似计算ZnZ(n=2.35)和MgF2(n=1.38)所组成的(HL)对总共为9层、13层和17层膜系

在正入射现况下的反射率各为多少？

20. 如果用ZnS—MgF2的介质材料涂制一块能将氦氖激光束()在空气中入射并

偏转的高反射率的反射镜，则H层和L层的几何厚度各为多少？ 21. 试估算设计在应用的ZnS—MgF2为介质材料的(HL)对，在玻璃基板上组成

全介质滤光片的膜系为G(HL)44H(LH)4A的带宽为多少？

22. 设计一副氩离子激光防护眼镜用的膜系(已知眼镜的玻璃材料折射率为n=1.52)，要求对

波长为488 nm的光的透射率不大于0.1%，眼镜玻璃的折射率为n=1.50。

第七章习题

1. 有三块偏振片P1，P2和P3平行放置在光路中，P2和P3的偏振透射方向分别与P1的偏振

透射方向成和，一束光强为I0的自然光垂直入射并通过这三块偏振片，求出射的光强。

2. 试用惠更斯作图法分别求出双折射晶体的光轴在平行于折射表面和垂直于折射表面的

情况下，光束在斜入射时的o光和e光的传播方向。

3. 用正单轴晶体制成一个顶角为的三棱镜，单色的自然光倾斜入射到这一棱镜的一个

斜面上并折射，在晶体的光轴与入射面垂直和与入射面平行的情况下，试画出光束的折射光路图。

4. 一束线偏振光分别入射到1/2波片和1/4波片上，当偏振光的振动方向与波片的快轴成

、、、时，讨论其出射光的偏振态(对正晶体和负晶体分别讨论之)。

5. 单色自然光照射在杨氏双缝干涉实验中，用一块()波片放在双缝中的一个缝前，在

另一个缝前放一块光程补偿玻璃片以抵消波片的基板厚度所引起的光程差(即不考虑波片的基板厚度所引起的光程改变)，则屏上的干涉条纹有何变化？若在屏前再放一块验偏器，并旋转之，则条纹有何种变化？

6. 设取偏器P1、波片和验偏器P2均安排在光路中，P1的光轴沿垂直方向的y轴，1/4波片

的快轴方向与x轴成角，验偏器P2的光轴沿水平方向的x轴，当波片安放在，及时，验偏器后的观察屏上的光强为多少？

7. 一具晶片组合是由正交的偏振片P1、P2和两块石英晶体所构成，其中靠近P1的石英晶

体的光轴与这组合的表面垂直，而另一块为1/2波片，其快轴与P1成某一个角度。求证自然光从P1射向P2的光强与从P2射向P1的光强相等。

8. 利用方解石晶体制备一块1/4波片，若设计在钠黄光下使用，该晶体的厚度为多少？选-------------

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择零阶波片和m=10的多阶波片，则各为多少？若该波片的材料选用石英晶体，其厚度为多少？

9. 试推算(7.09a)一(7.09c)式。

10. 求证斯托克斯参数还可以表述为

， ， ， 。

从上式表示该参数测量4次就可以完成，但没有冗余的数值用于验证。

圆偏振器是由一块取偏器和一块1/4波片叠合在一起所组成的器件，该波片的快轴与取偏器主轴成，光束从取偏器前方入射再经过波片。试分析此圆偏振器能对任何入射的偏振态都转成为圆偏振态的光束，若将该圆偏振器反转，即入射的光束先经过波片再经过取偏器，则不论入射光的是何种偏振态的光束，其出射光束必为直线偏振光。 求证直线偏振态可以由左旋和右旋圆偏振态的相加而组成。

求证两个1/4波片叠加在一起，其快轴同向则等同于一个1/2波片，若其快轴相互垂直则其合成的结果如何？

用斯托克斯参数矩阵和琼斯矢量矩阵写出 (1) 快轴指向方向(即沿x轴方向)的相位延迟波片； (2) 快轴指向方向的相位延迟波片； (3) 快轴指向方向(即沿y轴方向)的相位延迟波片。

若将这三块波片合在一起，证明其效果为引入了相位差并使偏振态转动了。 求证圆偏振态的光束在镜面上反射后，其旋转方向改变，即从左(右)旋改为右(左)旋。

11.

12. 13. 14.

15.

第八章习题

1. 已知某一材料对于某单色光的折射率为2.0，消光系数为6.0，求它在空气中对该单色光

在正入射时的反射率。 2. 频率为的光波在材料中的传播速度为，已知此单色光在该材料中

经过100 mm距离后的光强衰减到原来的1/10，求： (1) 该光在此材料中的波长是什么颜色？

(2) 此材料的吸收系数和消光系数各为多少？

(3) 此材料的表面在空气中对该光在正入射时的反射率为多少？ 3. 已知金属铜对于波长为550 nm的绿光和波长为600 nm的橙黄光，它们的复折射率分别

为1.031+j2.784和0.149+j3.287，求该两种波长的光在空气中正入射到铜表面上的反射率。

4. 已知金属铜对于波长为550 nm绿光的折射率为0.79，在空气中正入射的反射率为70%，

则该正入射的光波在铜内传播多少距离后其强度会衰减到原来的5%。 5. 已知金对于波长为550 nm绿光的复折射率为0.8031+j1.8180，求玻璃(n0= 1.52)上涂有厚

度为100 nm的金膜对该绿光从空气中正入射的透射率？(不计膜内多次反射和干涉效应.) 6. 实验测得某玻璃对汞绿光()和钠黄光(

1.6245和1.6171，试用柯西公式计算其对于波长

)的折射率分别为

的单色光的折射率为多少？

、

和

并用线性插入法算出折射率为n’ 与之比较，哪一个大？大多少？(提示：由于的差别不大，柯西公式中的项可以忽略不计.) 7. 试比较瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射的异同。 -------------

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8. 试根据瑞利散射光强与波长四次方成反比的关系，解释天空的蓝色和朝阳的红色现象。 9. 电光克尔效应和光学克尔效应有何异同？

第九章习题

1. 物体发光的微观机制是什么？热发光和非热发光在发光机制上有没有区别？发射连续

谱的光源是否一定是热发光光源？

2. 试说明共振激励、共振吸收、共振跃迁中“共振”的含义。受激辐射能否理解为共振辐

射？受激辐射在通常情况下为什么是一种罕见的现象？ 3. 分子光谱和原子光谱的主要区别是什么？

4. 把某金属加热到炽热状态所发出的光谱，与该金属的蒸气所发出的光谱是否相同？为什

么？

5. 为什么金属蒸气光源可以比气体放电的光源更亮？

6. 气体放电光源中发出的是一系列波长的光波，为什么说它是一种优良的单色光源？ 7. 一般的半导体整流二极管与半导体发光二极管、半导体激光器的主要区别是什么？ 8. 为了获得pn结半导体二极管发出绿光()，它的禁带宽度应该是多少？ 9. 已知某半导体的禁带宽度为2 eV，用它制成的发光二极管的光波波长约为多少？是什么

颜色？ 10. 某热光源在附近的单位频宽内可发出的平均光子数达到，其光源的温度为多

少？

11. 某白炽钨丝灯的温度为3000 K，其所发射光谱中的最长波长为多少？ 12. 太阳所辐射的峰值波长约，由此可知太阳表面的温度约为多少？在此温度下，其

峰值波长附近的一个腔模内的平均光子数为多少？ 13.

14. 试计算一个光束截面面积为，功率为1 mW，的氦氖激光束的单色

辐出度和单位时间、单位面积、单位立体角和单位频宽内所辐射的平均光子数。 15. 若在室温(T=300 K)时，某原子中的一对能级的粒子数比值为

，则电子在这一对

能级之间的跃迁所对应的波长是多少？它属于电磁波谱中的哪一个波段？ 16.

17. 试计算钠原子中产生黄光()的一对能级在室温下处于热平衡状态时，其上、

下能级粒子数的比。

18. 已知氦氖激光器中两块反射镜的反射率分别为99.9%和99.0%，反射镜之间的距离为0.5

m，若其增益大于损耗的频宽为1 GHz，可以产生几个纵模？每个纵模的相干长度为多少？ 19.

20. 设氩离子激光器输出的基模波长为488 nm，增益大于损耗的频率范围为B = 1000 MHz，

求腔长L=1 m时，光束中包含几个纵模？两相邻波长的间隔是多少？ 21.

22. 一个多模激光器中的各个横模的频率是否相同？它们之间是否相干？各个纵模的频率

是否相同？它们之间是否相反？

23. 为什么一个内腔式激光器输出的激光仍然是线偏振态的光波？其输出激光的偏振态与

外腔式的激光器输出的激光偏振态有何不同？

24. 激光器是一个很优良的单色光源，它为什么还需要加上稳频装置？ 25. 已知一氦氖激光束的腰宽为1 cm，它的焦深为多少？若把它聚焦成的光斑则其焦-------------

-------------

深又为多少？

26. 试从(9.27)式证明，高斯光束中最小的曲率半径等于2z0，位于z=z0处。 27.

28. 某CO2激光器(波长为)的腔长为1 m，高反镜的曲率半径为2 m，输出端为平面

镜。在它前方0.5 m处用一焦距为0.2 m的锗透镜聚焦。问光斑最小处离透镜为多远？此处的光斑直径为多少？

29. 试比较气体激光器、固体激光器、染料激光器获得各类激光器件的特点。 30. 什么是锁模激光器？它有些什么特点？ 31. 已知一钕玻璃激光器()的腔长为10 cm，其输出激光的波长宽度为

，问该激光器经锁模后，其输出激光的强度比未锁模时增加多少倍？

32. 为了对腔长为1 m的激光器进行锁模，在克尔盒上应加上频率为多少的交变电压？如果此激光系统中的增益大于损耗的频宽为，则锁模后的光强比未锁模时约大几倍？

33. 已知某YAG激光器中谐振腔的两块反射镜相距为1 m，反射率为98%，其增益大于损耗

的频宽为B=15 GHz，问：

(1) 该激光器输出激光束的纵模间隔为多少？ (2) 共可输出几个纵模？ (3)

(4) 经锁模后的光强比未锁模时的强度大多少倍？ (5) 每格纵模的相干长度为多少？

第十章习题

1.

2. 一束每秒有个光子的光波(波长为)照射在一光电探测器上，产生了每秒

为个电子的电流，问该探测器的量子效率为多少？响应率为多少？ 3. 某光电探测器对于波长为的辐射最小能在中检测到一个光子，该探测器的最

小检测功率为多少？ 4.

5. 若某光电倍增管光阴极的量子效率为O.8，打拿极的增益为4，并共有8级。光电倍增

管输出端的负载电阻为100 kΩ，当功率为0.1 mW的可见光(平均波长为)入射时，获得的信号电压为多少？ 6.

7. 某光电倍增管的阴极量子效率为0.8，打拿极的增益为4，共有10级。负载电阻为1 MΩ，

若可探测的最小电压为1 μV，该光电倍增管可探测到的最小光强为每秒几个光子？(已

知电子的电荷

.)

。电导率的改变为

，其中P

8. 设某光电导探测器的电阻为Rc ，电导率为

为入射到探测器上的光功率，A、K为已知常量。将此探测器与一负载电阻RL及电压为V的电源串联成一回路，试推导RL两端的电压改变与P的关系，在什么条件下可以认为与P成正比？

9. 试比较各类光电探测器的优缺点。

10. 简述半导体激光器、半导体发光二极管和半导体光敏二极管的异同。 -------------