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光学教程第1章(参考答案)

2025-06-10 05:47:20

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2025-06-10 05:47:20

在学习光学这门学科时,理解基本概念和原理是非常重要的。本章节作为光学的基础部分,涵盖了光的基本性质、几何光学以及物理光学的一些初步知识。下面将对这些知识点进行简要梳理,并提供一些习题的答案供同学们参考。

光的基本性质

光是一种电磁波,具有波动性和粒子性双重属性。它可以在真空中传播,并且速度为c=3×10^8 m/s。当光遇到不同介质界面时会发生反射、折射等现象。例如,根据斯涅尔定律n₁sinθ₁=n₂sinθ₂,我们可以计算光线从一种介质进入另一种介质时的角度变化情况。

几何光学基础

几何光学主要研究光沿直线传播及其在理想化条件下的行为规律。这一部分内容包括了平面镜成像规则、球面镜成像公式(1/f=1/u+1/v)等重要公式。通过这些公式,可以解决关于物距、像距及焦距之间的关系问题。

物理光学简介

与几何光学不同的是,物理光学更关注于光波本身的特性如干涉、衍射等现象。双缝干涉实验展示了如何利用相干光源产生明暗相间的条纹图案;而单缝衍射则说明了当光束经过狭缝后会形成扩展开来的光斑。这些现象都表明了光不仅以直线形式前进还具备一定的空间分布特点。

习题解析

1. 问题:一束平行光垂直照射到一块厚度均匀的平板玻璃上,请问该束光是否会发生偏折?为什么?

解答:不会发生明显偏折。因为虽然光从空气进入玻璃时会发生一次折射,但由于平板玻璃上下表面平行,第二次折射正好抵消了第一次折射的效果,所以整体上看光没有偏离原方向。

2. 问题:假设某物体位于凸透镜前方2倍焦距之外,则该物体所成的像是什么类型的?

解答:此时形成的将是倒立缩小的实像。依据凸透镜成像规律可知,在物距大于两倍焦距的情况下,像距介于焦点与两倍焦距之间,并且像比物小且倒置。

以上仅为本章部分内容概述及部分典型例题解答。希望各位同学能够结合教材深入思考每个知识点背后的本质意义,同时多做练习巩固所学内容。如果还有其他疑问或者需要进一步讨论的地方,欢迎随时交流探讨!

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