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工程光學習題解答(第1章).pdf

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第一章1.舉例說明符合光傳播基本定律的生活現象及各定律的應用。答:(1)光的直線傳播定律影子的形成;日蝕;月蝕;均可證明此定律。應用:許多精密的測量,如大地測量(地形地貌測量),光學測量,天文測量。(2)光的獨立傳播定律定律:不同光源發出的光在空間某點相遇時,彼此互不影響,各光束獨立傳播。說明:各光束在一點交會,光的強度是各光束強度的簡單疊加,離開交會點后,各光束仍按各自原來的方向傳播。2.已知真空中的光速c?3×108m/s,求光在水(n=1.333)、冕牌玻璃(n=1.51)、火石玻璃(n=1.65)、加拿大樹膠(n=1.526)、金剛石(n=2.417)等介質中的光速。解:v=c/n(1)光在水中的速度:v=3×108/1.333=2.25×108m/s(2)光在冕牌玻璃中的速度:v=3×108/1.51=1.99×108m/s(3)光在火石玻璃中的速度:v=3×108/1.65=1.82×108m/s(4)光在加拿大樹膠中的速度:v=3×108/1.526=1.97×108m/s(5)光在金剛石中的速度:v=3×108/2.417=1.24×108m/s*背景資料:最初用于制造鏡頭的玻璃,就是普通窗戶玻璃或酒瓶上的疙瘩,形狀類似“冠”,皇冠玻璃或冕牌玻璃的名稱由此而來。那時候的玻璃極不均勻,多泡沫。除了冕牌玻璃外還有另一種含鉛量較多的燧石玻璃(也稱火石玻璃)。3.一物體經針孔相機在屏上成像的大小為60mm,若將屏拉遠50mm,則像的大小變為70mm,求屏到針孔的初始距離。解:6050700l706050??ll?l=300mm4.一厚度為200mm的平行平板玻璃(設n=1.5),下面放一直徑為1mm的金屬片。若在玻璃板上蓋一圓形紙片,要求在玻璃板上方任何方向上都看不到該金屬片,問紙片最小直徑應為多少?解:本題是關于全反射條件的問題。若要在玻璃板上方看不到金屬片,則紙片最小尺寸應能夠擋住金屬片邊緣光線達到全反射的位置。?90?h(1)求?角:nsin?=n’sin90?1.5sin?=1?=41.81?(2)求厚度為h、?=41.81?所對應的寬度l:l=htg?=200×tg41.81?=179mm(3)紙片最小直徑:dmin=d金屬片+2l=1+179×2=359mm
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