百科
光学
定义
光学是物理学的重要分支学科。也是与光学工程技术相关的学科。狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics词早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线和γ射线的宽广波段范围内的电磁辐射的产生、传播、接收和显示，以及与物质相互作用的科学，着重研究的范围是从红外到紫外波段。它是物理学的一个重要组成部分。
光学是研究光的行为和性质的物理学科。光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组来描述;同时，光具有波粒二象性，光的粒子性则需要用量子力学来描述。
相关试题
（1）下列说法正确的是_____________。（填写选项前的字母）
（A）用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
（B）如果做振动的质点所受的合外力总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
（C）变化的电场周围不一定产生变化的磁场
（D）狭义相对论认为：在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关
（2）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示，波刚好传到x=3m处。此后x＝1m处的质点比x＝-1m处的质点_____________（选填“先” 、“后”或“同时”）到达波峰位置；若该波的波速为10m/s，经过
时间，在x轴上-3m~3m区间内的波形与t=0时刻的正好相同，则
=_____________。 
（3）被称为“光纤之父”的华裔物理学家高锟，由于在光纤传输信息研究方面做出了巨大贡献，与两位美国科学家共获2009年诺贝尔物理学奖。光纤由内芯和外套两层组成。某光纤内芯的折射率为 
，外套的折射率为
，其剖面如图所示。在该光纤内芯和外套分界面上发生全反射的临界角为60°，为保证从该光纤一端入射的光信号都不会通过外套“泄漏”出去，求内芯的折射率
的最小值。
光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（ ） 
A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
B．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生折射
C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射
D．内芯的折射率比外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是（ ） 
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大光导纤维的内部结构由内芯和外套组成，它们的材料不同，光在内芯中传播，则（ ） A．内芯的折射率比外套大，光在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套小，光在内芯与外套的界面上发生全反射
C．内芯的折射率比外套小，光在内芯与外套的界面上发生折射
D．内芯和外套的折射率相同，外套的材料韧性较强，起保护作用光纤通信是一种现代化的通讯手段，为了研究问题的方便，我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管，如图所示，设此玻璃管长为L，折射率为n，且光在玻璃的内界面上恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，则光通过此段玻璃管所需的时间为（ ） 
A．nL/c
B．n2L/c
C．nL/c2
D．n2L/c2被称为“光纤之父”的华裔物理学家高锟，由于在光纤传输信息研究方面做出了巨大的贡献，与美国科学家共获2009年诺贝尔物理学奖。光纤由内芯和外套两层组成，为计算方便，忽略外套的厚度。一光导纤维全长L=10m，其内芯是由折射率为n=2的材料做成的。
（1）试证明从光纤左端不同入射角射入的光全部能无能量损失的传输到光纤右端。
（2）求在光纤中传播的光所需要的最长时间。
2009年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父，光纤由折射率为n1的内芯和折射率为n2的包层构成，则n1____________n2（填“>” “<”或“=”）。若光导纤维长度为L，光以入射角θ射到内芯与包层的界面上，如图所示，已知光在真空中传播的速度为c，则光在内芯中传播的速度为____________，光信号从光导纤维的一端传播到另一端所需时间为____________。 
被称为“光纤之父”的华裔物理学家高锟，由于在光纤传输信息研究方面做出了巨大贡献，与两位美国科学家共获2009年诺贝尔物理学奖，光纤由内芯和外套两层组成。某光纤内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，其剖面如图所示。在该光纤内芯和外套分界面上发生全反射的临界角为60°，为保证从该光纤一端入射的光信号都不会通过外套“泄漏”出去，求内芯的折射率n1的最小值。 
光导纤维长l，其折射率为n，光从一个端面进入，从另一端面射出，光在光纤中运动的最长时间是多少？ 不定项选择 1966年香港中文大学第三任校长高锟通过光学玻璃纤维实现了远距离传输光信号，这一技术成为电话和互联网等现代通信网络运行的基石，高锟因此荣获了2009年度诺贝尔物理学奖。下列关于“光纤”及其原理的说法中，正确的是（ ） A．光纤通信利用了光的全反射原理
B．光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点
C．实用光导纤维由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
D．当今，在信号的传输领域中，光纤电缆（“光缆”）已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已连接到普通社区如图所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2。若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，下列判断中正确的是（ ） 
A．n1 2，光通过光缆的时间等于 n1L/c
B．n12，光通过光缆的时间大于n1L/c
C．n1>n2，光通过光缆的时间等于n1L/c
D．n1>n2，光通过光缆的时间大于n1L/c不定项选择 2010年世博会在上海举行，为保证通信畅通，各场馆间都铺设了光缆。甲、乙、丙、丁四种介质的折射率如下表所示，现欲从中选出两种介质作为光导纤维的内芯和包层，则下面所列A、B、C、D四种方案中你认为合理的方案是（ ） 
A．内芯：乙，包层：丁
B．内芯：丙，包层：乙
C．内芯：丁，包层：甲
D．内芯：丁，包层：丙不定项选择 光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（ ） 
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用不定项选择 在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部，内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察，光在光导纤维中的传输利用了（ ） A．光的折射
B．光的衍射
C．光的干涉
D．光的全反射由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体。要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多大？ 如图所示，A、B两点之间的距离为s，在两点间连接一直纤维，一束光从光导纤维中间射入，射入的光线在光导纤维与空气的界面恰好发生全反射现象，由A点传输到B点所用的时间为t，求光导纤维所用材料的折射率。 
不定项选择 香港中文大学第三任校长高锟荣获了2009年诺贝尔物理学奖。诺贝尔奖委员会高度评价了高锟的贡献，评委会指出：高锟1966年发现如何通过光学玻璃纤维远距离传输光信号的工作，成为今日电话和高速互联网等现代通信网络运行的基石。下列关于“光纤”及其原理的说法中，正确的是（ ） A．光纤通信具有传输量大、衰减小、抗干扰性强等优点
B．光纤通信、全息照相、数码相机及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
C．实用光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
D．当今，在信号的传输领域中，光纤电缆（“光缆”）已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已连接到普通社区不定项选择 下列说法正确的是（ ） A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（ ） 
A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射
D．内芯的折射率比外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用下列说法正确的是 [ ] A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的2009年10月6日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授予被誉为“光纤之父” 之称的英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯.瑞典皇家科学院说，高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就．下面有关光纤及光学通信说法正确的是 [ ] A．光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小
B．光在光纤中传输利用了全反射的原理
C．光学通信是一种以光波为传输媒质的通信方式，光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光，但红外线光和紫外线光属不可见光，它们都不可用来传输信息
D．光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比无线电波的频率低，波长比无线电波的波长长，在真空中传播的速度大小都约为3.00×108m/s不定项选择 关于对光现象的解释，下列说法中正确的是（ ） A．自然光斜射到玻璃表面时，反射光和折射光都是偏振光
B．水面上的薄膜呈现彩色是光的衍射现象
C．光纤导光利用了光的全反射
D．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的干涉现象不定项选择 下列说法正确的是（ ） A．光的偏振现象说明光是纵波
B．全息照相利用了激光相干性好的特性
C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说明中正确的是 
[ ] A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大
D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大下列说法中正确的是 [ ] A．光传播时，若遇到的障碍物的尺寸比光的波长大很多，衍射现象十分明显，此时不能认为光沿直线传播
B．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的色散现象
C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来他又用实验证实电磁波的存在不定项选择 光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务，目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，下列说法正确的是（ ） A．光纤通信利用光作为载体来传递信息
B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理
C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝下面是四种与光有关的事实：
①用光导纤维传播信号
②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度
③一束白光通过三棱镜形成彩色光带
④水面上的油膜呈现彩色
其中，与光的干涉有关的是（ ）A．①④
B．②④
C．①③
D．②③如图所示的长直光纤，柱芯为玻璃，外层以折射率较玻璃低的介质包覆。若光线自光纤左端 
进入，与中心轴的夹角为θ，则下列有关此光线传播方式的叙述，正确的是
[ ] A．不论θ为何值，光线都不会发生全反射
B．不论θ为何值，光线都会发生全反射
C．θ足够小时，光线才会发生全反射
D．θ足够大时，
光线才会发生全反射不定项选择 以下说法正确的是（ ） A．光纤通信是利用了全反射的原理
B．无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照射时发生了薄膜干涉
C．惠更斯原理只能解释波的传播方向，无法说明衍射现象与狭缝或障物大小的关系
D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波的存在如图所示，一种光导纤维内芯折射率n1，外层折射率为n2，一束光信号与界面成α角由内芯射向外层，要在界面上发生全反射，必须满足什么条件 
[ ] A．n1>n2，α大于某一值
B．n1<n2，α大于某一值
C．n1>n2，α小于某一值
D．n1<n2，α小于某一值不定项选择 下列说法正确的是（ ） A．光传播时，若遇到的障碍物的尺寸比光的波长大很多，衍射现象十分明显，此时不能认为光沿直线传播
B．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象
C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．雨后天边的七色彩虹是光的色散现象不定项选择 光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务，目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，下列说法正确的是（ ） A．光纤通信利用光作为载体来传递信息
B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理
C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的________现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向________，且入射角等于或大于________。 如图所示，AB为一长L＝30 km的光导纤维，一束光线从端面A射入，在侧面发生全反射，最后从B端面射出．已知光导纤维的折射率n＝1.35，光线从纤维内侧面向外射出时，临界角的正弦值为0.9，设在侧面发生全反射的光线从A端传播到B端所需时间为t，则下列说法正确的是 
[ ] A.t的最小值是1.35×10-4 s
B.t的最大值是1.5×10-4 s
C.t的最大值大于1.5×10-4 s
D.以上说法都不正确如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置，一束偏振光射入光纤，由于温度的变化，光纤的长度、芯径、折射率发生变化，从而使偏振光的透振方向发生变化，光接收器接收的光强度就会变化．设起偏器和检偏器透振方向相同，关于这种温度计的工作原理，正确的说法是 
[ ] A．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越大
B．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收到的光强度就会越小，表示温度变化越大
C．到达检偏器的光的透振方向变化越小，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小
D．到达检偏器的光的透振方向变化越大，光接收器所接收的光强度就会越小，表示温度变化越小下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是正确的（ ） A．用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理 B．光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波 C．通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致 D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄 2010年世博会在上海举行，为保证通信畅通，各场馆间都铺设了光缆．甲、乙、丙、丁四种介质的折射率如右表所示，现欲从中选出两种介质作为光导纤维的内芯和包层，则下表中所列A、B、C、D四种方案中你认为合理的方案是（ ） 介质 甲 乙 丙 丁 折射率 1.70 1.89 1.60 1.38 光导纤维是由“纤芯”和“包层”两个同心圆柱体组成的，中心部分是纤芯，纤芯以外的部分称为包层．光从一端进入，另一端传出．下列说法正确的是（ ） A．纤芯的折射率小于包层的折射率 B．增大光从端面入射的入射角，在端面处可能发生全反射 C．若红光和紫光都恰能在纤芯和包层分界面上发生全反射，那么红光在纤芯中传播所用的时间较短 D．光纤通信利用了激光相干性好的特点 光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是（ ） A．光纤通信利用光作为载体来传递信息 B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理 C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理 D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝 下列说法正确的是（ ） A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理 B．在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 C．光导纤维是由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小，光在内芯与外套的界面上发生全反射 D．“CT”机是利用X射线从不同角度照射人体，计算机对其投影进行分析，给出人体组织照片 光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是（ ） A．内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射 D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用 光导纤维是由“纤芯”和“包层”两个同心圆柱体组成的，中心部分是纤芯，纤芯以外的部分称为包层．入射光从一端进入，另一端传出．下列说法正确的是（ ） A．纤芯的折射率小于包层的折射率 B．增大光从端面入射的入射角，在端面处可能发生全反射 C．不同频率的光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同 D．若红光以如图所示角度入射，恰能在纤芯和包层分届面上发生全反射，则改用紫光以同样角度入射时，将会从另一端射出 下面是四种与光有关的事实：
①用光导纤维传播信号
②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度
③一束白光通过三棱镜形成彩色光带
④水面上的油膜呈现彩色
其中，与光的干涉有关的是（ ）
的亮线。由于电子通过磁场区的时间很短，可以认为在每个电子通过磁场区的过程中磁感应强度不变。已知电子的电荷量为e，质量为m，不计电子之间的相互作用及所受的重力。求：
