【中枢教育】原子分子光学方向申请—横扫大神为你解析物理申请
【原子分子光学方向申请—横扫大神为你解析物理申请】
继续深造物理学，各个方向应该如何选择？确定方向后又如何择校？
如何联系教授和领域内的大牛对话？
现在做什么实习/科研能有助于我申请好学校？
别急！
Pivot老师携手北大横扫大神P学长，为你全方位解析物理方向申请！
分享人
P学长
北大2013级元培物理方向本科
原子分子光学方向（AMO）
Princeton, MIT, Harvard & Berkeley物理电子博士全奖
博士将去MIT的ECS学院
现导师是MIT的New clear Science and Engineering方向
内容简介：
1. 物理学分支及其研究方向
2. 理论和实验的区别
3. 申请过程介绍
4. 四年大学时间规划
大家好，我先自我介绍一下吧，我本科是元培学院物理方向的，但是选课一直都是跟着物院选的，所以和物理学院也没有太大的区别。我本科主要有两段科研经历，一是在北大，主要是在光学所做的量子光学方面的理论研究；第二段是在大三的暑假去了美国的UCB做量子计算的理论研究。这两段科研都是比较偏向于实验的实验理论。以后读博士我会去MIT的ECS学院，我的导师是MIT的New clear Science and Engineering方向，以后的研究方向应该是核磁共振的量子模拟，是一个实验研究。
今天主要和大家分享三个方面的内容：
首先是物理学里面的一些比较具体的分支以及其申请的大概情况，包括理论和实验的对比；其次是申请需要的材料和申请的过程；最后是大学四年我比较推荐的学习及留学准备的安排方式。
首先介绍一下物理学和它底下的各个分支。我们都知道物理学的分支有很多，我主要介绍一下本科同学比较关注的一些领域。最火的是凝聚态，它研究的是固体中的一些物理现象，比较典型的就是多体问题，比如说今年获得诺贝尔奖的拓扑材料就属于典型的凝聚态研究，其相关的应用就包括材料学一类。中国的凝聚态我感觉是和其他分支相比最强的一种，所以选择这方面的本科生也非常多，这方面中国的国际地位很高，所以同学们的申请结果也都还不错。然后是AMO方向，全称叫做Atomic, molecular, and optical physics，就是原子分子光物理，
它的研究方向比较杂，包括强场物理，就是飞秒激光这一类的；还有一些生物或者是物理的传感；还有一个新兴的，也比较火爆的领域就是量子光学。我就是做量子光学这个方向的。这个方面最近发展比较迅猛，和应用的联系比较紧密，而且AMO的好处是他在国外会在这种Electrical Engineering -EE，还有Applied Physics，还有Physics三个学院都会有，这个可以申请的方向非常宽，申请结果也是相对来说比较好的。基本上就我身边北大和清华的学生来看，基本上都集中在凝聚态和AMO方向。
其他的一些领域还包括天文，因为美国好的学校基本上只给中国大陆本科生一个名额，所以申请相对来说比较激烈；还有高能物理，高能物理的理论非常难申，因为最近经费不是很多，然后实验方面的申请情况还可以。还有两个交叉学科的研究，一个是大气物理，还有一个是生物物理，这两个方向到国外的话一般都不属于物理学院，但是对应的学院会非常欢迎有物理背景的学生，所以往年的申请情况也挺不错，但是一般做的人不太多。
再给大家详细讲述一下理论和实验的具体的区别，这个可能对于还没有进入科研的同学是不太清楚的，包括我自己当时也是非常盲目，我觉得还是很有必要把它说清楚。
理论主要分为三个方向，一个是纯理论，一个是实验理论，还有一个是计算。纯理论就是研究比较基础的世界的原理，一般需要的理论基础比较高深，因为研究和应用离得比较远，所以在美国经费也不是很多，申请纯理论相对来说困难一些，尤其是像高能物理这种最深奥的理论研究的申请就更加困难。这方面中科大的学生申请会相对容易些，因为中科大的纯理论研究方向在国际上的地位是非常高的。然后是实验理论，我做的就是实验理论，它上手比较容易，因为和实验联系比较紧密不会涉及到特别高深的物理或者数学的基础知识。对于申请来说既可以做理论又可以转到实验，所以申请的方向宽度比较宽，申请也比较容易。基本上你要是做实验理论出身的去做实验或者纯理论，这都不会成为你的一个弱点，但是你需要在申请的时候说清楚你为什么要转方向。比如说我在申请的时候就经常被问到“你本科只做过理论，现在为什么要转方向去做实验？”，我给出的理由就是“因为我想做量子技术，而这方面最终的技术就是把这些东西实现，所以我一直都是想做实验的，但是因为本科的时候机会有限，精力也有限，没有这样的机会，但是我想在博士的时候专门做实验，”基本上我这么一说，对面的教授也都接受。
实验里的还有一个特点是它的工作相对来说比较简单，你完成一个工作可能不需要特别长的时间，很快就能出成果，发表，或者是到会议做报告，这样对于申请也是有极大的帮助的，所以我觉得实验理论对本科生相对来说是一个理论里面不错的选择。
然后还有一个方向就是计算，就是用一些数值和方法来研究物理体系，这个相对来说做的人不是那么的多，但是不管是做实验还是做理论都要涉及到一些相关的计算，所以这个申请道路也很宽，尤其是你要转行，你要去读金融/经济或者是CS的话，做计算是一个非常优秀的背景。然后是实验，实验在上手的也是比较容易的，在动手的过程中去学习，不需要在一开始就要特别高的基础，但是它的工作好不好出就看你的导师了，有的导师喜欢憋一个大新闻，有的导师喜欢刚出一点工作就发表，这个因人而异吧。实验是物理学里面最大的一块，我感觉70%以上的教授都是做实验的，实验在物理学内部的地位也是最高的，就是如果你想发表一个计算或者物理计算的理论一般很难发表在特别高水平的杂志上，那
些一般都只接受实验工作。也正因为如此，它的申请机会也是最多的，因为毕竟本身做实验的课题组就很多，然后每一个实验课题组都需要很多的人，所以机会很多，但是转理论的话相对来说不太容易。
我感觉对于凝聚态来说在申请时会更注重你的实验技术的背景，但是对于AMO光学方向来说好像不是那么的重要。还需要说的一点就是，在大家进入到科研之前，包括我自己，因为学的课程都是理论，原来都只听说过像爱因斯坦这样的理论大家，所以觉得厉害的人都应去做理论，这也是我当初选择理论的一个原因，但后来发现并不是这样的。在物理学内部还是做实验的人最受到重视，他们做出来的成果一般不太受到质疑，但是理论工作的成果会受到各个方面的质疑，这也就是我以后想去做实验的一个重要原因。所以也算是对还没有选定科研方向或者是想要转科研方向的同学一个提醒吧，还是要多多重视一下实验。
关于物理本身就说这么多，然后说一下申请相关的事情。
首先，本科学物理的人大概有这么几个出路，一个最主要的就是在相关领域做研究，一般都会读PhD,当然主要还是去读物理的PhD，相关的领域也会有电子、应用物理和材料学，比如说AMO和EE联系就很紧密，这就是我为什么能够申请到MIT的EE的原因。凝聚态和材料联系也非常紧密。还有就是做交叉学科，比如大气和生物的可以转到环境学院或者生物学院做相关的研究，这个从往年的申请结果来看也是没有问题的，而且申请也比较理想。如果完全不做物理的话一般会选择金融、经济，或者是CS-计算机。CS或者金融/经济的话直接读博士可能会困难一些，一般对于从物理转过去的会先读一个硕士，读两年，然后有些可以直接读博士或者就直接工作了。申请硕士方面，物理背景的同学我觉得甚至比本科是金融或者计算机的同学还要有优势一些。
然后说一下大家可能最关心的，申请相关的材料以及他们的重要性。因为美国的学校提交材料的要求比较多，又没有一个比较明确的定量的要求，所以申请材料的重要性也很模糊，我是根据自己的申请，还有一些学长的经验，还有和很多国外的老师的沟通总结出来的一个大概的排序。最最最重要的是三封推荐信，三份推荐信要特别注意这三个推荐人的结构，比如说我的推荐信，一个是来自于北大本科生科研的导师，还有一个是来自暑期科研UCB的导师，还有一个是我元培学院的学术导师，前两个人可以证明我的科研能力，最后一个人证明我的学业上的能力。所以我觉得我这三位推荐人的结构排布还是比较合理的。然后，还有一种比较强的结构排布就是三封都来自科研，一个是本科生科研，一个是暑期科研，一个是毕业设计，三个导师写三封推荐信。这里面需要注意一点是来自科研的推荐信要比来自课程的推荐信重要。当然如果你有两封非常好的科研老师的推荐信，第三封来自一位课程老师的话也不会是什么问题。但是如果两封，甚至三封推荐信都是来自教课程的老师，这可能就会成为你的弱点了。你要是申请美国学校的话，他们肯定比较相信美国教授对于学生的判断，尤其是美国比较好的学校对学生的判断。所以，一般来说学生做暑期科研就是为了这个目的——能够要到一个美国教授的推荐信，这封推荐信的作用是决定性的，可以说几乎有百分之一百的作用。如果你别的方面做的特别优秀，但是你的暑期科研做的不好，你的导师认为你没有这方面的能力去读博士，那可能申请结果就会很糟糕，我们身边也有很多这样的例子。相反，如果你的GPA，或者论文发表都不是很理想，但是你有一封很强的美国教授的推荐信，那么学校也会认真考虑一下的。
其次重要的是论文发表。如果你有一封一作或者是二作的论文发表，证明你经历过一个完整的科研的过程，对于科研的工作规范非常清楚，如果你成为博士的话很快就可以展开工作，出成果，对于这一点，国外的教授也是非常高兴的。我个人认为文章的一作和二作是比较重要的，再后面的作者可能就不是很重要，没有什么含金量了。第三重要的是你的成绩单，每个学校看重的程度不一样，但是可以肯定的一点是他们第一轮要筛掉一批申请者，这个时候GPA就占了很重要的一部分。我个人认为你即便是通过了第一个层次的筛选，到了教授那一关也会比较看重GPA。然后是GRE Sub，物理的专业考试，这个对于中国学生来说基本上都可以拿到满分，但是在这种情况下大家不要认为它就不重要。对于国外的学生GRE满分990分，考到900分以上是非常困难的，所以这个成绩是你的一个很重要的亮点，尤其是当你的GPA不高，或者你来自于一个不是很知名的学校，人家对你的GPA没有概念的时候，如果你可以拿出一个很好的GRE Sub的分数，人家就可以认可你在学业方面的成就。
再接下来讲一下可能低年级同学比较关心的GRE和TOEFL的成绩，这两个成绩主要起到一个门槛的作用，什么意思呢，就是说在第一轮它会筛掉一大部分人，但是在之后的审理中是不会有人看的。因为物理是理科，所以对于分数的要求一般也比较低。GRE Verbal一般要求在150以上，写作（我是3分）3.5以上问题都不大。需要注意的是有一些学校对于TOEFL口语有明确的严格的分数线，比如说芝加哥大学的物理学院就要求口语是24+，耶鲁对于口语要求是26+（2017年要求），所以如果没有达到线的话可能就直接被淘汰，不会被考虑了。需要特别提醒的是GRE Sub 和GRE General的成绩有效期都是5年，这个没有问题。TOEFL 的成绩有效期是2年，但是，有一些学校会要求你是在入学前两年考的，也就是说你申请前18月之内考的TOEFL。这个一定要注意，如果考的太早的话是不行的。我就是在临近申请的时候才注意到这一点，比如说Berkeley 和 Stanford 都要求是18个月内考的，但是我是在21个月内考的，这就搞的我最后时间非常紧张，很被动，所以在这里我也提醒大家一定要注意这一点。
然后还需要提交的是CV-个人简历和PS-个人陈述。CV基本上就是把之前的经历罗列一下，一般也没有特别多的新意，就是方便看你材料的人对你有一个大概的了解。PS的话，我认为重要性不是很大（当然分学校分导师），我的暑期科研导师就跟我说他从来不打开别人的PS去看。当然有一个例外就是，假如你从本科到博士要转一个方向，比如说你从理论转到实验，或者说是从一个领域转到另一个领域，这时候你就要在PS中给出充分的理由来支持你的转型，说明你不是做的不好，而是你有特殊的追求。申请者要把自己的每一项都尽量做好，不要有一项特别低来成为自己的弱点，因为在大家都很好的情况下你要是有一项弱点就会很可能被刷下去。
下面跟大家说一下美国学校审核这些材料的过程，应该主要的学校基本上都是这样一个主要的过程。首先是你的材料会被小秘筛查，根据你的GPA和GT成绩会筛掉一大半的人。通过筛查的人会被提交到招生委员会的手里，这是由一个学院的不同方向的导师组成的一个委员会，大家会把通过初审的学生的材料大概看一下，筛选出来比较优秀的学生，然后把材料发给相关研究领域的教授，这个可能就是根据你填写的自己比较感兴趣的导师，然后由这些教授再来仔细看你的申请材料，对你进行一个打分，或者对你进行推荐。然后招生委员会再来汇总这个打分并且做出最终的决定。因为中国国情比较复杂，很多外国的教授对中国的教育模式不是很了解，所以很多学校都会找专门的中国的导师/教授来看中国学
生的申请材料。
接下来跟大家说一下物理方向美国比较好的大学吧。最好的就是我们所说的六大，就是前六所学校，他们在物理的各个方向基本上都是最好的，他们之间难分伯仲，就要看具体的研究方向了。六大分别是东部三所-普林斯顿大学，MIT
和Harvard。西部三所是-Cal Tech,Stanford和 UCB.除此以外还有密歇根大学安娜堡分校，康奈尔大学，耶鲁大学，UCSB，还有芝加哥大学，在物理方面都是非常强的大学，我认为是仅次于六大的水平。这两年北大/清华的学生申请基本上都在这些学校里面，所以申请情况还是比较理想的。尤其是女生，学物理的比较少，物以稀为贵，所以在申请时有比较大的优势，所以女同学一定不要放弃物理这个领域，申到六大的概率非常大。
下面说一下大学四年我是怎么过的以及给大家的一些建议。当然每个人有不同的追求，有不同的学习方式，每个人采取的路线可以不一样。我觉得我选择的道路是一条比较中庸，比较平稳，比较容易达到的道路，所以跟大家分享一下。首先是从大一到大二上学期，这段时间一定要学好基础课程，最好能够把英语考试都搞定。上好基础课程就是首先基础课程的数量要足够，对于物理来说你要把四大普物多上一些；其次也要努力提高自己的GPA，保持一个较好的GPA对于以后你申请的压力也会小很多。其中最重要的一门课叫做《量子力学》，无论你是做凝聚态还是做AMO，“量子力学”都是一门基础的语言。我觉得其他的学不好
都没有关系，都可以做科研，都可以在做科研的过程中学习，但是如果量子力学没有学好的话，可能到课题组交流起来都很困难，所以量子力学是最重要的基础。对于其他课程没有必要都全部学完再去做科研。比如说有的人说我要去做AMO
是不是要把《原子物理》《激光物理》《量子光学》等课程都学完才可以去做？我认为是没有必要的。我的导师也跟我说过等你把那些课程都学明白再来做科研黄花菜都凉了，这些知识都可以在做的过程中学习，只要你掌握了量子力学这门语言的话，其他东西在做的过程中学习起来是非常快的。
对于英语考试我的建议是从最基础的背单词开始，我大一就是花了一年的时间来记单词才去参加TOEFL/GRE考试的。大二下就要开始进入实验室做科研了，一直持续到大三的结束，在这个过程中我建议大家不要选太多太难的课程，这是我的一个惨痛的教训，我在刚进入实验室那个学期还是保持了大一选课的那种强度，选了很多研究生的专业课，搞得我非常疲惫，结果就是GPA也不高，做科研也没有太多的精力，所以那学期就是非常的糟糕。我建议大家在做科研时就把精力集中在科研上，不要觉得自己能力非常强，能同时做好很多事情，一般来说是不太能够干好的。在做科研的时候遇到问题不要怕，要多和导师聊，遇到问题也是一种进展，不要认为只有做出了结果、得出了结论报告才是好的事情，才可以和导师报告。在做科研的过程中遇到任何问题都可以和导师谈，在发现问题解决问题的过程中逐渐进步。
大三的下半学期就要开始准备去美国的暑期科研了，这个时候只要心无旁骛地做好科研，最后取得一份比较好的推荐信就可以了。针对找科研项目我不建议采用那种广抛的方式，就是写一封邮件改一个名字然后发给一两百个教授的方式，这样万一你收到的回复率很高的话就会搞得自己很被动，万一得罪了这些人，后面申请审核也还是他们处理的话就得不偿失了。这样而且这种方式你也不太能够细致的了解每一个实验室的风格，如果你选择了一个很坑的导师的话可能对你的申请不但没有帮助反而会有很大的阻碍。
大四上学期可以换一个课题组做毕业设计，但我还是留在了原来本研的课题
做继续做原来的事情，然后开始准备申请材料，网申，套磁，这些事情尽量早做，不要出现失误，这些虽然不会决定你的水平，但是如果出现失误的话就会搞得很着急。关于套磁，对于物理方向，尤其是六大来说套磁的作用不是很大，我套六大当时基本上都没有人理我，但是申请的情况还可以。可能那些教授平时都比较忙，没有时间根据你个人的情况给你一个细致的回复，一般都会在提交完申请后看到材料了，按照程序做这个决定。但是对于六大以外的学校他们还是很愿意在申请之前和你聊一聊的，我觉得这样还是比较好的，申请之前聊一聊，这样在你申请面试时也不会紧张，而且聊的好的话可以有一些学校保底，在以后的申请过程中会比较踏实一些。
好了，我要分享的就是以上这些了，祝各位学弟学妹们在申请中能够事半功倍，马到成功。
问答环节
1.：申请时怎样给自己定位？GPA和排名哪个更重要？
答：肯定是排名的绝对值更高一些，因为每个学校的GPA评分标准不一样，所以排名靠前的优势更大一些。如果排名能占到前20%，申请一般应该没什么问题。
2.：排名20%，TOEFL/GRE成绩不高怎么办？
答：根据经验，GPA20%肯定没问题，我不知道你说的TOEFL/GRE成绩不高是怎么个不高的定义是什么，按照我刚才说的过了筛选的门槛应该不成问题。如果TOEFL/GRE没有过门槛还是尽量多考几次把它过了，毕竟这是个门槛。
3.：请问能介绍一下美国amo方向的教授吗？
答：AMO方向的教授太多了，我说的这些学校都有他们专门AMO研究方向，每个学院都有十个教授左右，我不太可能一一列举出来，你要想了解他们可以去登录他们的网站找到相关教授的介绍。
4.：学长你刚才说申请中审核材料的时候会请中国老师来审核，具体是什么情况呢？
答：那个是我在UCB做暑研的时候一个中国老师跟我说的，他们会把中国学生的材料交给中国老师去审，当然这也只是初审，不是最终的决定；另一个同学在Stanford也听说过这样的事情。所以作为中国人能够有机会和那里的中国教授去聊一聊可能是对你有帮助的。
5.：请问AMO容易出成果吗？
答：我觉得能不能出成果不太好一概而论吧，总体来说AMO的理论和实验的要求都不是那么高，肯定比高能理论要好出一些，但是具体也看导师；有些凝聚态的话他们找材料出成果也是非常快的，或者做Rpas那种测量成果出的也非常快。
6.：学长请问您花了多少查询想申请的教授和学校？从什么时候开始?怎样给自己申请定位？
答：首先在找暑期科研的时候你应该把相关的教授相关的项目都看一遍，首先你可以列一个单子，协商相关的导师的姓名、主页、电话、研究方向和一些你感兴趣的情况，然后把这个单子保留着，这样在你申请之前会省很多事情。我大概是从暑期回来就开始干这个事情了，也没有花特别多的精力，因为看起来也不是很慢，基本上就六大的教授需要仔细看看，好好准备一下，其他的基本就看一两个教授，填教授的时候有的填就行了。
关于这个问题我推荐一个同学的一个比较好的方式吧。他看文章时首先会点进去所有相关的课题组去看他们发表的文章，他收藏了可能十几个课题组，没事的时候就会点进去看看他们有没有新的文章发表，我觉得这个对于你了解科研动态，进行方向性的套磁都非常有帮助。可能没有直接回答你这个你这个问题，但是建议至少提前两个月开始着手准备。
物理光学梁铨廷答案
第一章光的电磁理论 在真空中传播的平面电磁波，其电场表示为Ex=0，Ey=0，Ez=，（各 量均用国际单位），求电磁波的频率、波长、周期和初相位。 解：由Ex=0，Ey=0，Ez=，则频率υ= ==×1014Hz，周期T=1/υ=2×10-14s， 初相位φ0=+π/2（z=0，t=0），振幅A=100V/m，波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m。 .一个平面电磁波可以表示为Ex=0，Ey=，Ez=0，求： （1）该电磁波的振幅，频率，波长和原点的初相位是多少（2）波的传播和电矢量的振动取哪个方向（3）与电场相联系的磁场B的表达式如何写 解：（1）振幅A=2V/m ，频率υ=Hz，波长λ==，原点的初相位φ0=+π/2；（2）传播沿z轴，振动方向沿y 轴；（3）由B=，可得By=Bz=0，Bx= .一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为Ey=0，Ez=0，Ex=， 试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。 解：（1）υ===5×1014Hz； （2）λ=； （3）相速度v=，所以折射率n= 写出：（1）在yoz平面内沿与y轴成θ角的方 向传播的平面波的复振幅；（2）发散球面波和汇聚球面波的复振幅。 解：（1）由，可得 ； （2）同理：发散球面波 ， 汇聚球面波 。 一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向传播。其频率为Hz，电场振幅为m ，如果该电磁波的振动面与xy平面呈45o，试写出E ，B表达式。解：，其中 = = = ， 同理：。 ，其中 = 。 一个沿k方向传播的平面波表示为 E=，试求k 方向的单位矢。 解：， 又， ∴=。
证明当入射角=45o时，光波在任何两种介质分界面上的反射都有。 证明： = === 证明光束在布儒斯特角下入射到平行平面玻璃片的上表面时，下表面的入射角也是布儒斯特角。证明：由布儒斯特角定义，θ+i=90o ， 设空气和玻璃的折射率分别为和，先由空气入射到玻璃中则有，再由玻璃出射到空气中，有， 又，∴， 即得证。 平行光以布儒斯特角从空气中射到玻璃 上，求：（1）能流反射率和；（2）能流透射率和。 解：由题意，得， 又为布儒斯特角，则=.....① ..... ② 由①、②得，，。 （1）0， ， （2）由，可得， 同理，=。 证明光波在布儒斯特角下入射到两种介质的分界面上时，，其中。 证明：，因为为布儒斯特角，所以， =，又根据折射定律，得，则，其中，得证。 利用复数表示式求两个波 和 的合成。 解： = = = =。 两个振动方向相同的单色波在空间某一点产生的振动分别为和 。若Hz，V/m ，8V/m，，，求该点的合振动表达式。 解：= = = =。 求如图所示的周期性三角波的傅立叶分析表达式。解：由图可知， ， =， =）=，（m为奇数），，
光学 原子物理
光学原子物理 一、基本概念 （一）光的干涉 条件：频率相同, 振动方向相同，相位差恒定。 现象：两个相干光源发出的光在相遇的空间相互叠加时，形成明暗相间的条纹。1．双缝干涉相干光源的获取：采用“分光”的透射法。 当这两列光源到达某点的路程差： Δγ＝kλ(k=0,1,2……)出现亮条纹 Δγ＝（2k＋１）λ／2 (k=0,1,2……)暗条纹 条纹间距Δx=(L/d) λ（明纹和暗纹间距） ·用单色光作光源，产生的干涉条纹是等间距； ·用白光作光源，产生彩色干涉条纹，中央为白色条纹； 2．薄膜干涉：相干光源的获取，采用“分光”的反射法 由薄膜的前后两个表面反射后产生的两列相干光波叠加形成的干涉现象： ·入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹 ·入射光是白光，可形成彩色干涉条纹。 3．光的干涉在技术上的应用 （1）用干涉法检查平面（等间距的平行线） （2）透镜和棱镜表面的增透膜，增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4 （二）光的衍射 光离开直线路径绕到障碍物阴影里的现象为称光的衍射现象。
*产生明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于光波波长或和光波波长差不多。 *现象：（１）泊松亮斑（２）单缝衍射 ·单色光通过单缝时，形成中间宽且亮的条纹，两侧是明暗相间的条纹，且条纹宽度比中间窄； ·白光通过单缝时，形成中间宽的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹。 （三）光的电磁说 １．电磁波谱 a．将无线电波，红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线按频率由小到大（或波长从长到短）的顺序排列起来，组成电磁波谱； b．·无线电波是LC振荡电路中自由电子周期性运动产生 ·红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受激发后产生； ·伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生； ·γ射线是原子核受到激发后产生。 ２．光谱与光谱分析 光 谱 *由于每种元素都有自己的特征谱线，明线光谱或吸收光谱都含有这些特征谱线，故可根据明线光谱或吸收光谱分析，鉴别物质或确定它的化学组成。
(完整版)初二物理光学练习题(附答案)-副本
一、光的直线传播、光速练习题 一、选择题 1.下列说法中正确的是（） A.光总是沿直线传播 B.光在同一种介质中总是沿直线传播 C.光在同一种均匀介质中总是沿直线传播 D.小孔成像是光沿直线传播形成的 2.下列关于光线的说法正确的是( ) A.光源能射出无数条光线 B.光线实际上是不存在的 C.光线就是很细的光束 D.光线是用来表示光传播方向的直线 3.一工棚的油毡屋顶上有一个小孔，太阳光通过它后落在地面上形成一个圆形光斑，这一现象表明( ) A.小孔的形状一定是圆的 B.太阳的形状是圆的 C.地面上的光斑是太阳的像 D.光是沿直线传播的 4.如果一个小发光体发出两条光线，根据这两条光线反向延长线的交点，可以确定( ) A.发光体的体积 B.发光体的位置 C.发光体的大小 D.发光体的面积 5.无影灯是由多个大面积光源组合而成的，下列关于照明效果的说法中正确的是（） A.无影灯没有影子 B.无影灯有本影 C.无影灯没有本影 D.无影灯没有半影 不透明体遮住光源时，如果光源是比较大的发光体，所产生的影子就有两部分，完全暗的部分叫本影，半明半暗的部分叫半影 6．太阳光垂直照射到一很小的正方形小孔上，则在地面上产生光点的形状是( ) A．圆形的B．正方形的 C．不规则的D．成条形的 7．下列关于光的说法中，正确的是( ) A．光总是沿直线传播的B．光的传播速度是3×108 m/s C．萤火虫不是光源D．以上说法均不对 二、填空题 9．在射击时，瞄准的要领是“三点一线”，这是利用____的原理，光在____中传播的速度最大．排纵队时，如果看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，队就排直了，这可以用____来解释． 10.身高1.6m的人以1m/s的速度沿直线向路灯下走去，在某一时刻，人影长1.8m，经2s，影长变为1.3m，这盏路灯的高度应是___m。 11.在阳光下，测得操场上旗杆的影长是3.5m。同时测得身高1.5m同学的影子长度是0.5m。由此可以算出旗杆的高度是__ _m。 二、光的反射、平面镜练习题 一、选择题 1.关于光的反射，正确的说法是（） A.反射定律只适用于平面镜反射 B.漫反射不遵循反射定律 C.如果甲从平面镜中能看到乙的眼睛，那么乙也一定能通过平面镜看到甲的眼睛 D.反射角是指反射线和界面的夹角 2.平面镜成像的特点是( ) A.像位于镜后，是正立的虚像 B.镜后的像距等于镜前的物距 C.像的大小跟物体的大小相等 D.像的颜色与物体的颜色相同 3.如图1两平面镜互成直角，入射光线AB经过两次反射后的反射光线为CD，现以两平面镜的交线为轴，将两平面镜同向旋转15°,在入射光方向不变的情况下，反射光成为C′D′，则C′D′与CD关系为( )
物理光学第二章答案
第二章光的干涉作业 1、在杨氏干涉实验中，两个小孔的距离为1mm，观察屏离小孔的垂直距离为1m，若所用光源发出波长为550nm和600nm的两种光波，试求： （1）两光波分别形成的条纹间距； （2）两组条纹的第8个亮条纹之间的距离。 2、在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为100cm，当用一片折射率为1.61的透明玻璃贴住其中一小孔时，发现屏上的条纹系移动了0.5cm，试决定该薄片的厚度。 3、在菲涅耳双棱镜干涉实验中，若双棱镜材料的折射率为1.52，采用垂直的激光束（632.8nm）垂直照射双棱镜，问选用顶角多大的双棱镜可得到间距为0.05mm 的条纹。 4、在洛埃镜干涉实验中，光源S1到观察屏的垂直距离为1.5m，光源到洛埃镜的垂直距离为2mm。洛埃镜长为40cm，置于光源和屏的中央。（1）确定屏上看见条纹的区域大小；（2）若波长为500nm，条纹间距是多少？在屏上可以看见几条条纹？ 5、在杨氏干涉实验中，准单色光的波长宽度为0.05nm，
平均波长为500nm ，问在小孔S 1处贴上多厚的玻璃片可使P ’点附近的条纹消失？设玻璃的折射率为1.5。 6、在菲涅耳双面镜的夹角为1’，双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm 和1m 。设光源发出的光波波长为550nm ，试决定光源的临界宽度和许可宽度。 7、太阳对地球表面的张角约为0.0093rad ，太阳光的平均波长为550nm ，试计算地球表面的相干面积。 8、在平行平板干涉装置中，平板置于空气中，其折射率为1.5，观察望远镜的轴与平板垂直。试计算从反射光方向和透射光方向观察到的条纹的可见度。 9、在平行平板干涉装置中，若照明光波的波长为600nm ，平板的厚度为 2mm ，折射率为 1.5，其下表面涂上高折射率（1.5）材料。试问：（1）在反射光方向观察到的干涉圆环条纹的中心是亮斑还是暗斑？（2）由中心向外计算，第10个亮环的半径是多少？（f=20cm ）（3）第10个亮环处的条纹间距是多少？ P P ’
5052高一物理光学原子物理测试题
《光学、原子物理》测试题 一、选择题 1、某介质的折射率为2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪个光路图是正确的? 图1 2.如图2所示是光电管使用的原理图.当频率为ｖ ０的可见光照射到阴极Ｋ上时，电流表中有电流通过，则（） 图2 （Ａ）若将滑动触头Ｐ移到Ａ端时，电流表中一定没有电流通过 （Ｂ）若将滑动触头Ｐ逐渐由图示位置移向Ｂ端时，电流表示数一定增大 （Ｃ）若用紫外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过 （Ｄ）若用红外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过 3、物体从位于凸透镜前3f处逐渐沿主轴向透镜靠近到1.5f处的过程中，像和物体的距离将( ) (A)逐渐变小； (B)逐渐变大； (C)先逐渐增大后逐渐变小； (D)先逐渐变小后逐渐变大. 4.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图3所示，它曾由 航天飞机携带升空，将来安装在阿尔法国际空间站中，主要使 命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子 相等，带电量与正粒子相等但相反，例如反质子即为，假 若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，通过 ＯＯ'进入匀强磁场Ｂ２而形成的4条径迹，则( ) 图3
(Ａ)1、2是反粒子径迹 (Ｂ)3、4为反粒子径迹 (Ｃ)2为反α粒子径迹 (Ｄ)4为反α粒子径迹 5、某原子核A 先进行一次β衰变变成原子核B ，再进行一次α衰变变成原子核C ，则： (A)核C 的质子数比核A 的质子数少2 (B)核A 的质量数减核C 的质量数等于3 (C)核A 的中子数减核C 的中子数等于3 (D)核A 的中子数减核C 的中子数等于5 6、在玻尔的原子模型中,比较氢原子所处的量子数n =1及n =2的两个状态,若用E 表示氢原子的能量,r 表示氢原子核外电子的轨道半径,则: (A) E 2>E 1,r 2>r 1 (B) E 2>E 1,r 2 第一章光的电磁理论 1.1在真空中传播的平面电磁波，其电场表示为 Ex=0，Ey=0，Ez=(102)Cos[π×1014(t?x c )+π 2 ]， （各量均用国际单位），求电磁波的频率、波长、周期和初相位。 解：由Ex=0，Ey=0，Ez=(102)Cos[π×1014(t? x c )+π 2 ]，则频率υ= ω 2π =π×1014 2π =0.5×1014Hz，周 期T=1/υ=2×10-14s，初相位φ0=+π/2（z=0，t=0），振幅A=100V/m， 波长λ=cT=3×108×2×10-14=6×10-6m。 1.2.一个平面电磁波可以表示为Ex=0， Ey=2Cos[2π×1014(z c ?t)+π 2 ]，Ez=0，求：（1） 该电磁波的振幅，频率，波长和原点的初相位是多少？（2）波的传播和电矢量的振动取哪个方向？（3）与电场相联系的磁场B的表达式如何写？ 解：（1）振幅A=2V/m，频率υ=ω 2π=2π×1014 2π = 1014Hz，波长λ=c υ=3×108 1014 =3×10?6m，原点的 初相位φ0=+π/2；（2）传播沿z轴，振动方向沿y轴；（3）由B=1 c (e k???? ×E?)，可得By=Bz=0， Bx=2 c Cos[2π×1014(z c ?t)+π 2 ] 1.3.一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为 Ey=0，Ez=0，Ex=102Cos[π×1015(z 0.65c ?t)]，试求：（1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。 解：（1）υ=ω 2π=π×1015 2π =5×1014Hz； （2）λ=2π k =2π π×1015/0.65c =2×0.65×3×108 1015 m= 3.9×10?7m=390nm； （3）相速度v=0.65c，所以折射率n=c v =c 0.65c ≈1.54 1.4写出：（1）在yoz平面内沿与y轴成θ角的k?方向传播的平面波的复振幅；（2）发散球面波和汇聚球面波的复振幅。 解：（1）由E?=A exp(ik??r )，可得E?= A exp?[ik(ycosθ+zsinθ)]； （2）同理：发散球面波E?(r，t)=A r exp?(ikr)= A1 r exp?(ikr)， 汇聚球面波E?(r，t)=A r exp?(?ikr)= A1 r exp?(?ikr)。 1.5一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向传播。其频率为4×1014Hz，电场振幅为14.14V/m，如果该电磁波的振动面与xy平面呈45o，试写出E，B 表达式。 解：E?=E y e y???? +E z e z??? ，其中 E y=10exp[i(2π λ x?2πυt)] =10exp[i(2πυ c x?2πυt)] =10exp[i(2π×4×10 14 3×108 x?2π×4×1014t)] =10exp[i(8 3 ×106π)(x?3×108t)]， 同理：E z=10exp[i(8 3 ×106π)(x?3×108t)]。 B? =1 c (k0???? ×E?)=?B y e y???? +B z e z??? ，其中 B z=10 3×108 exp[i(8 3 ×106π)(x?3×108t)]=B y。 1.6一个沿k方向传播的平面波表示为 E=100exp{i[(2x+3y+4z)?16×105t]}，试求k 方向的单位矢k0。 解：|k?|=√22+32+42=√29， 又k?=2e x??? +3e y???? +4e z??? ， ∴k0???? = √29x ??? +3e y???? +4e z??? )。 1.9证明当入射角θ1=45o时，光波在任何两种介质分界面上的反射都有r p=r s2。 证明：r s=sin(θ1?θ2) sin(θ1+θ2) =sin45ocosθ2?cos45osinθ2 sin45ocosθ2+cos45osinθ2 =cosθ2?sinθ2 cosθ2+sinθ2 =1?tanθ2 1+tanθ2 r p= tan(θ1?θ2) tan(θ1+θ2) =(tan45o?tanθ2)/(1+tan45otanθ2) (tan45o+tanθ2)/(1?tan45otanθ2) =(1?tanθ2 1+tanθ2 ) 2 =r s2 3.13 波长为589.3nm 的钠黄光照在一双缝上，在距离双缝100cm 的观察屏上测量20个条纹共宽2.4cm,试计算双缝之间的距离。 解：设孔距l ，观测屏到干涉屏的距离为d ，条纹间距为e,所用光波的波长为λ； 条纹间距24 1.220mm l mm = = 根据d e l λ=可知：589.310.491.2d nm m l mm e mm λ?= == 3.18 在菲涅尔双面镜试验中，若单色光波长为500nm ，光源和观测屏到双面镜棱线的距离 分别为0.5m 和1.5m ，双面镜的夹角为10-3弧度：（1）、求观察屏上条纹间距。（2）、问观察屏上最多可以看到多少条两纹。 菲涅耳双面镜 l 解：根据已知条件， 条纹间距等于()933 500100.5 1.51101220.510 d e m mm s λα---??+===?=?? 能看到条纹的区域为P1P2，设反射镜棱至观察屏的距离为B 可以看出 ()312 102tan 2 1.5tan 1800.00333.1415926PP B m mm α-?? ==???== ??? 可看到条纹数：12 331 PP N e = == 3.21 在很薄的楔形玻璃板上用垂直入射光照射，从反射光中看到相邻暗纹的间隔为5mm ， 已知光的波长为580nm ，波的折射率为1.5mm ，求楔形角。 解：相邻条纹的间距2e n λ θ ≈ 知： 953 58010 3.861022 1.5510m rad ne m λ θ---?≈==???? 3.24 为了测量一条细金属丝的直径，可把它夹在两块玻璃片的一段，如图所示，测得亮条 光学、原子物理知识总结 光学 一、光的折射： 1、折射定律：折射光线与入射光线、发现处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 表达式：r i n sin sin = 2、折射现象中，光路可逆。 3、折射率： 物理意义：反应介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时，偏折大。 （1）r i n sin sin = 为比值定义。由介质本身的光学性质和光的频率决定。 （2）v c n =，任何介质的折射率总大于1。 （3）r i n sin sin =中i 总是真空中光线与法线的夹角。 4、几个典型的折射光路 （1）平行玻璃砖的光路 两面平行的玻璃砖，出射光线和入射光线平行，且光线发生了侧移。 （2）球形玻璃砖的光路 （3）平行玻璃砖的光的侧移距离 如图所示，由题意可知，O 2A 为偏移距离Δx ，有：Δx ＝d cos r ·sin(i －r ) n ＝sin i sin r 若为同一单色光，即n 值相同．当i 增大时，r 也增大，但i 比r 增大得快， sin(i －r )＞0且增大，d cos r ＞0且增大。 若入射角相同，则：Δx ＝d sin i (1－cos i n 2－sin 2i )即当n 增大，Δx 也增大 结论： （1）同种单色光的侧移距离随入射角的增大而增大 （2）不同种单色光的折射率大的侧移距离大 二、全反射 1、条件：① 光从光密介质射入光疏介质。 ② 入射角大于等于临界角。 2、临界角：n C 1 sin = ，C 为折射角为900时的入射角。 B A i 30° 120° r ′ O A E B C D O ′ 60° M 波动光学习题 光程、光程差 1.在真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的透明介质中从A 沿某路径传播到B ，若A 、B 两点相位差为3π，则此路径AB 的光程为 (A) 1.5 λ． (B) 1.5 λ/ n ． (C) 1.5 n λ． (D) 3 λ． ［ A ］ 2.在相同的时间内，一束波长为λ的单色光在空气中和在玻璃中 (A) 传播的路程相等，走过的光程相等． (B) 传播的路程相等，走过的光程不相等． (C) 传播的路程不相等，走过的光程相等． (D) 传播的路程不相等，走过的光程不相等． ［ C ］ 3.如图，S 1、S 2是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为r 1和r 2．路径S 1P 垂直穿过一块厚度为t 1，折射率为n 1的介质板，路径S 2P 垂直穿过厚度为t 2，折射率为n 2的另一介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 (A) )()(111222t n r t n r +-+ (B) ])1([])1([211222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r --- (D) 1122t n t n - ［ B ］ 4.如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e ，并且 n 1＜n 2＞n 3，λ1为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反 射光在相遇点的相位差为 (A) 2πn 2e / ( n 1 λ1)． (B)[4πn 1e / ( n 2 λ1)] + π． (C) [4πn 2e / ( n 1 λ1) ]+ π． (D) 4πn 2e / ( n 1 λ1)． ［ C ］ 5.真空中波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明媒质中，从A 点沿某一路径传播到B 点，路径的长度为l ．A 、B 两点光振动相位差记为?φ，则 (A) l ＝3 λ / 2，?φ＝3π． (B) l ＝3 λ / (2n )，?φ＝3n π． (C) l ＝3 λ / (2n )，?φ＝3π． (D) l ＝3n λ / 2，?φ＝3n π． ［ ］ 6.如图所示，波长为λ的平行单色光垂直入射在折射率为n 2的薄膜上，经上下两个表面反射的两束光发生干涉．若薄膜厚度为e ，而 且n 1＞n 2＞n 3，则两束反射光在相遇点的相位差为 (A) 4πn 2 e / λ． (B) 2πn 2 e / λ． (C) (4πn 2 e / λ) +π． (D) (2πn 2 e / λ) -π． ［ A ］ P S 1S 2 r 1 n 1 n 2 t 2 r 2 t 1 n 1 3λ1 n 1 3λ v= 物理光学习题 第一章波动光学通论 、填空题(每空 2分) 1、. 一光波在介电常数为￡,磁导率为卩的介质中传播，则光波的速 度 【V 1】 【布儒斯特角】 t ],则电磁波的传播方 向 ____________ 。电矢量的振动方向 _______________ 【x 轴方向 y 轴方向】 4、 在光的电磁理论中，S 波和P 波的偏振态为 __________ ，S 波的振动方向为 ______ ， 【线偏振光波 S 波的振动方向垂直于入射面】 5、 一束光强为I 0的自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片的透振方向夹角为 45°则通 过两偏振片后的光强为 ____________ 。 【I 0/4】 6、 真空中波长为入。、光速为c 的光波，进入折射率为 n 的介质时，光波的时间频率和波长 分别为 ______ 和 ________ 。 【c/入o 入o /n 】 7、 证明光驻波的存在的维纳实验同时还证明了在感光作用中起主要作用是 __________ 。 【电场E 】 &频率相同，振动方向互相垂直两列光波叠加，相位差满足 _____________ 条件时，合成波为线偏 振光波。 【0或n 】 9、 会聚球面波的函数表达式 ____________ 。 A -ikr 【E(r) e 】 r 10、 一束光波正入射到折射率为 1.5的玻璃的表面，则 S 波的反射系数为 _____________ , P 波 2、一束自然光以 入射到介质的分界面上，反射光只有 S 波方向有振动。 13 10 3、一个平面电磁波波振动表示为 E x =E z =0, E y =cos[2 一、原子的核式结构 卢瑟福根据α粒子散射实验观察到的实验现象推断出了原子的核式结构．α粒子散射实验的现象是：①绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进；②极少数α粒子则发生了较大的偏转甚至返回．注意，核式结构并没有指出原子核的组成． 二、波尔原子模型 玻尔理论的主要内容： 1．“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态． 定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中的电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约． 2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波(光子)，其频率由两个定态的能量差值决定hν＝E m －E n ． 3．“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值． 三、原子核的衰变及三种射线的性质 1．α衰变与β衰变方程 α衰变：X A Z →42Y A Z --＋42He β衰变：X A Z →1Y A Z +＋01e - 2．α和β衰变次数的确定方法 先由质量数确定α衰变的次数，再由核电荷数守恒确定β衰变的次数． 3．半衰期(T )：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间． 4．特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关． 5．规律：N ＝N 01()2 t T ． 6．三种射线 射线 α射线 β射线 γ射线 物质微粒 氦核 42He 电子01e - 光子γ 带电情况 带正电(2e ) 带负电(－e ) 不带电 速度 约为110 c 接近c c 贯穿本领 小(空气中飞行几厘米) 中(穿透几毫米厚的铝板) 大(穿透几厘米厚的铅板) 电离作用 强 次 弱 四、核能 1．爱因斯坦质能方程：E ＝mc 2． 2．核能的计算 (1)若Δm 以千克为单位，则： ΔE ＝Δmc 2． (2)若Δm 以原子的质量单位u 为单位，则： ΔE ＝Δm ×931.5 MeV ． 3．核能的获取途径 (1)重核裂变：例如 235 92U ＋10n →13654Xe ＋9038Sr ＋1010n (2)轻核聚变：例如 2 1H ＋31H →42He ＋10n 聚变的条件：物质应达到超高温(几百万度以上)状态，故聚变反应亦称热核反应． 二、考查衰变、裂变、聚变以及人工转变概念 ●例2 现有三个核反应： ①24 11Na →2412Mg ＋____； ②23592U ＋10n →14156Ba ＋9236Kr ＋____；③21H ＋31H →42He ＋____． 完成上述核反应方程，并判断下列说法正确的是( ) A ．①是裂变，②是β衰变，③是聚变 重要概念和规律 1．原子核式结构学说（卢瑟福） 实验基础α粒子散射实验——用放射源发出的α粒子穿过金箔，发现绝大多数α粒子按原方向前进，少数α粒子发生较大的偏转。极少数发失大角度偏转。个别被弹回．基本内容在原子中心有一个带正电的核（半径约10-15～10-14m），集中了几乎全部原子质量、带负电的电子在核外绕核旋转（原子半径约10-10m）。困难问题按经典理论，电子绕核旋转将辐射电磁波，能量会逐渐减小，电子运行的轨道半径不断变小，大量原子发出的光谱应该是连续光谱。 2．玻尔理论（玻尔）实验基础氢光谱规律的研究。基本内容（三点假设）（1）原子只能处于一系列不连续的、稳定的能量状态（定态），其总能量En（包括动能和电势能）与基态总能量量的关系为En=E1/n2（n＝1、2、3……）。（2）原子在两个定态之间跃迁时，将辐射（或吸收）一定频率时光子；光子的能量为hν=E初-E终。（3）电子绕核运行的可能轨道是不连续的。各可能轨道的半径rn=n2r1基态轨道半径r1。（n=1、2、3……）。困难问题无法解释复杂原子的光谱． 3. 放射现象（贝克勒尔） 三种射线（1）α射线氦原子核流。v≈c/10。贯穿本领很小。电离作用很强。 （2）β射线高速电子流。v≈c。贯穿本领强，电离作用弱。 （3）γ射线波长很短的电磁波。v=c。贯穿本领很强，电离作用很弱。 衰变规律遵循电量、质量（和能量）守恒。 α衰变、β衰变、γ衰变（γ衰变是伴随着α衰变或β衰变同时发生的）。 半衰期放射性元素的原子读有半数发生衰变所需要的时间。由核内部本身因素决定．跟原子所处的物理状态或化学状态无关．公式 4．原子核的组成 实验基础 （1）质子发现（1919年，卢瑟福） 147N + 24He → 817O + 11H （2）中子发现（1932年，查德威克） 49Be + He → 612C + 01n 基本内容原子核由质子和中子（统称核子）组成．原子核的质量数等于质子数与中子数之和．原子核的电荷数等于质子数。各核子间依靠强大的核力来集在核内。 5．放射性同位素质子数相同、中子数不同，具有放射性的原子。 实验基础用α粒子盖击铝核首先实现用人工方法得到放出性同位素磷（1934年，约里奥? 第一章 波动光学通论 作业 1、已知波函数为：?? ? ???-?=-t x t x E 157 105.11022cos 10),(π，试确定其速率、波长和频率。 2、有一张0=t 时波的照片，表示其波形的数学表达式为 ?? ? ??=25sin 5)0,(x x E π。如果这列波沿负 x 方向以2m/s 速率运动， 试写出s t 4=时的扰动的表达式。 3、一列正弦波当0=t 时在0=x 处具有最大值，问其初位相为多少？ 4、确定平面波：?? ? ??-+ + =t z k y k x k A t z y x E ω14314 214 sin ),,,(的传播方向。 5、在空间的任一给定点，正弦波的相位随时间的变化率为 s rad /101214?π，而在任一给定时刻，相位随距离 x 的变化是 m rad /1046?π。若初位相是 3 π ，振幅是10且波沿正x 方向前进， 写出波函数的表达式。它的速率是多少？ 6、两个振动面相同且沿正x 方向传播的单色波可表示为： )](sin[1x x k t a E ?+-=ω，]sin[2kx t a E -=ω，试证明合成波的表达式可 写为?? ??? ???? ? ??+-?? ? ???=2sin 2cos 2x x k t x k a E ω。 7、已知光驻波的电场为t kzcoa a t z E x ωsin 2),(=，试导出磁场),(t z B 的表达式，并汇出该驻波的示意图。 8、有一束沿z 方向传播的椭圆偏振光可以表示为 )4 cos()cos(),(00π ωω--+-=kz t A y kz t A x t z E 试求出偏椭圆的取向 和它的长半轴与短半轴的大小。 9、一束自然光在30o 角下入射到空气—玻璃界面，玻璃的折射率n=1.54，试求出反射光的偏振度。 10、过一理想偏振片观察部分偏振光，当偏振片从最大光强方位转过300时，光强变为原来的5／8，求 (1)此部分偏振光中线偏振光与自然光强度之比； (2)入射光的偏振度； (3)旋转偏振片时最小透射光强与最大透射光强之比； (4)当偏振片从最大光强方位转过300时的透射光强与最大光强之比． 11、一个线偏振光束其E 场的垂直于入射面，此光束在空气中以45o 照射到空气玻璃分界面上。假设n g =1.6，试确定反射系数和透射系数。 12、电矢量振动方向与入射面成45o 的线偏振光入射到两种介质得分界面上，介质的折射率分别为n 1=1和n 2=1.5。（1）若入射角为50o ，问反射光中电矢量与入射面所成的角度为多少？（2）若入射角为60o ，反射光电矢量与入射面所成的角度为多少？ 13、一光学系统由两片分离的透镜组成，两片透镜的折射率分别为1.5和1.7，求此系统的反射光能损失。如透镜表面镀 第四节光学、原子物理 一、知识结构 (一)光学 1. 2. 3.掌握光的折射规律及其应用；了解全反射的条件及临界角的计算，理解棱镜的作用原 4.明确透镜的成像原理和成像规律，能熟练应用三条特殊光线的作用和物像的对应关系 5. 6.掌握光的电磁学说的内容；明确不同电磁波产生的机理和各种射线的特点和作用。理 7.掌握光电效应规律，理解光电效应四个实验的结论，了解光的波粒二象性的含义。 (二) 1. 2. 3.掌握α、β、γ 4. 例1 下列成像中，能满足物像位置互换(即在成像处换上物体，则在原物体处一定成像)的是( ) A.平面镜成像 B. C.置于空气中的玻璃凸透镜成实像 D.置于空气中的玻璃凸透镜成虚像 【解析】由光路可逆原理，本题的正确选项是C 例2 在“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如下图左所示，若其它操作正确，则测得的折射率将 ( ) A.变大 B.变小 C.不变 D. 【解析】要解决本题，一是需要对测折射率的原理有透彻的理解，二是要善于画光路图。 设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置，画出光路图后可知，即使玻璃砖向上平移一些，如上图右所示，实际的入射角没有改变。实际的折射光线是O1O′1，而 现在误把O 2O ′2作为折射光线，由于O 1O ′1平行于O 2O ′2，所以折射角没有改变，因此折射率不变。 例3 如右图所示，折射率为n ＝2的液面上有一点光源S ， 发出一条光线，垂直地射到水平放置于液体中且距液面高度为h 的平面镜M 的O 点上，当平面镜绕垂直于纸面的轴O 以角速度ω 逆时针方向匀速转动时，液面上的观察者跟踪观察，发现液面上 有一光斑掠过，且光斑到P (1) (2)光斑在P 【解析】光线垂直于液面入射，平面镜水平放置时反射光线沿原路返回，平面镜绕O 逆时针方向转动时经平面镜的反射，光开始逆时针转动，液面上的观察者能得到由液面折射出去的光线，则看到液面上的光斑，从P 处向左再也看不到光斑，说明从平面镜反射P 点的光线在液面产生全反射，根据在P 处产生全反射条件得： ?90sin sin θ＝n 1＝2 1 sin θ＝2 2，θ＝45° (1)因为θ＝45°，PA ＝OA ＝h ，t ＝ω8π＝ω 8π -V ＝ω 8πh ＝π h ω8 (2)光斑转到P 位置的速度是由光线的伸长速度和光线的绕O 转动的线速度合成的，光 斑在P 位置的线速度为22ωh v ＝v 线/cos45°＝22ωh/cos45°＝4ωh 。 例4 如右图为查德威克发现中子的实验示意图，其中 ①为 ，② ，核反应方程 为 【解析】有关原子物理的题目每年高考都有题，但以选 择题和填空题为主，要求我们复习时注意有关的理论提出都是依据实验结果的，因此要注意 每个理论的实验依据 答案：中子流 质子流 94Be+ 42He 126C+ 10n (一) 物理光学作业参考答案 [13-1] 波长nm 500=λ的单色光垂直入射到边长3cm 的方孔，在光轴（它通过孔中心并垂直孔平面）附近离孔z 处观察衍射，试求出夫琅和费衍射区的大致范围。 解：夫琅和费衍射条件为： π<<+z y x k 2)(max 2121 即： m nm y x z 900109.0500 )1015()1015()(122626max 2121=?=?+?=+>> λ [13-3]平行光斜入射到单缝上，证明：（1）单缝夫琅和费衍射强度公式为 2 0)s i n (s i n )]sin (sin sin[??? ???? ???????--=i a i a I I θλπθλπ 式中，0I 是中央亮纹中心强度；a 是缝宽；θ是衍射角，i 是入射角（见图）。 证明：（1 缝上任意点Q 的位矢： 单逢上光场的复振幅为： 因此，观察面上的夫琅和费衍射场为： （其中： ） ) cos ,0,(sin i i k k = )0,,(11y x r = 1sin 1)(~x i ik r k i Ae Ae x E ??== ) sin (sin )]sin (sin sin[)(~1)(~)2(1 1 22)sin (sin )2(11sin 22 sin )2(11221)2(1121 12 11 112111 121i a i a ae z A dx e e z i A dx e e e z i A dx e x E e z i x E z x z ik a a x i ik z x z ik x ik a a x i ik z x z ik x z x ik a a z x z ik --====+---+?--?+--+? ?? θλ πθλπλλλλθθθsin 1≈z x 光学原子物理 智慧点亮人生——走过高三的体悟 学生在温馨、舒适、亲切、向上的环境中学习生活，力求让班级的每一名学生和教师在愉悦的环境中最大的释放自己的聪明才智;“如果学生生活在批评中，他便学会谴责；如果学生生活在敌视中，他便会好斗；如果学生生活在恐惧中，他便会忧心忡忡；如果学生生活在鼓励中，他便学会自信；如果学生生活在受欢迎的环境里，他便学会钟爱别人；如果学生生活在友谊中，他便会觉得生活在一个多么美好的世界里。”是我的教育理念. “赏识学生，严格管理”，是我的工作思路。在进行班级管理的过程中我思考什么样的师生关系是能最大发挥教育功效的，对合作型的师生关系我有深刻的体会；利用班会我和学生沟通,教师和学生的关系是合作关系，合作的前提是——互相欣赏；我在进行管理学生的过程中，一直挖掘学生的优点，但不回避缺点。例如，班级的刘勤谭在我接受班级时，他错误不断，并和老师有很大的抵触情绪。在和他进行过几次交流后，效果很不好；我经过思考后，在很多情况下，谈到刘勤谭，是个聪明的孩子，在班集体劳动中很积极；他发现老师是欣赏他的，在遇到问题时老师在对他严格管理时，他也能欣然接受，并做的很好，有时让老师很感动。我们工作的对象是人，是活生生的、富有个性的学生。作为班主任，要树立以人为本，以学生为本的思想，建立合作型的关系，引导学生做自己生命的主人，做社会的人。要以开放的心态和包容的气度正确对待那些具有鲜明个性的学生，要以博大的爱心和崇高的师德尊重、爱护、关心和引导学生。班主任的工作方式不仅诉诸于行为，而更多地诉诸情感与心理。 师生、生生间的真情是建设良好班级的前提条件。通过谈心与学生真情交流，共同探讨班级问题，一个人出了问题，其他同学都会伸出援手，帮助解决，班级的凝聚力增强了，成为真正的一家人;同学们有了主人翁意识，愿意为这个班付出. 学生到学校接受教育，这不仅仅指学习文化知识，还应该包括学习做人的道理，学习今后再学习、再发展的本领;学生是班级的主体，班级应是学生锻炼各种能力的舞台，而班主任则应是这舞台的顾问、向导。在班级管理方式上，我把班主任管理与学生自我管理有机结合起来，既充分发挥班主任的主导作用，又特别重视学生的主体能动性。在班级管理制度的建设上，坚持班主任把握方向的前提下，使学生逐步学会自我管理，成为班级管理的主人。为了将学生推向舞台，我与学生一起设定众多的岗位，例如，在进入高三后，班级根据需要设立“综合素质管理员”，根据大家的推荐和自我推荐，宋 第四章 光的电磁理论 4－1计算由8(2)exp 610)i y t ??=-+++???? ? E i 表示的平面波电矢量的振动方向、传播方向、相位速度、振幅、频率、波长。 解：由题意：)81063(2t y x i e E x ?++-= ) 81063(32t y x i e E y ?++= ∴ 3-=x y E E ∴振动方向为：j i 3+- 由平面波电矢量的表达式： 3=x k 1=y k ∴传播方向为： j i +3 平面电磁波的相位速度为光速： 8 103?=c m/s 振幅：4)32()2(222200=+-= += oy x E E E V/m 频率：8810321062?=?==π ππωf Hz 波长：πλ== f c m 4－2 一列平面光波从A 点传到B 点，今在AB 之间插入一透明薄片，薄片的厚度 mm h 2.0=，折射率n ＝1.5。假定光波的波长为5500=λnm ，试计算插入薄片前后B 点光 程和相位的变化。 解：设AB 两点间的距离为d ，未插入薄片时光束经过的光程为：d d n l ==01 插入薄片后光束经过的光程为：h n d nh h d n l )1()(02-+=+-= ∴光程差为：mm h n l l 1.02.05.0)1(12=?=-=-=? 则相位差为：ππ λ π δ6.3631.010 550226 =??= ?= - 4－3 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态： （1）)sin(0kz t E E x -=ω，)cos(0kz t E E y -=ω （2）)cos(0kz t E E x -=ω，)4/cos(0πω+-=kz t E E y （3）)sin(0kz t E E x -=ω，)sin(0kz t E E x --=ω 解：（1）∵)2 cos()sin(00π ωω--=-=kz t E kz t E E x ∴2 π ???= -=x y ∴ 为右旋圆偏振光。 （2）4 π ???= -=x y ∴ 为右旋椭圆偏振光，椭圆长轴沿y ＝x （3）0=-=x y ??? ∴ 为线偏振光，振动方向沿y ＝－x 4－4 光束以30°角入射到空气和火石玻璃（n 2＝1.7）界面，试求电矢量垂直于入射面和平行于入射面分量的反射系数s r 和p r 。 解：入射角?=301θ，由折射定律：294.0sin sin 2 1 2== n θθ ∴?=1.172θ ∴305.01.47sin 9.12sin )sin()sin(2121-=? ? -=+-- =θθθθs r 213.01.47tan 9.12tan )tan()tan(2121=? ? =+-= θθθθp r 4－5 一束振动方位角为45°的线偏振光入射到两种介质的界面上，第一介质和第二介质的 折射率分别为n 1＝1和n 2＝1.5。当入射角为50°时，试求反射光的振动方位角。 解：?=501θ，由折射定律：51.0sin sin 2 1 2== n θθ ∴?=7.301θ ∴335.07.80sin 3.19sin )sin()sin(2121-=? ? -=+-- =θθθθs r 057.07.80tan 3.19tan )tan()tan(2121=? ? =+-= θθθθp r ∴877.545tan 057 .0335 .0tan tan -=?-== i p s r r r αα ∴反射光的振动方位角为：?-=34.80r α物理光学课后习题答案汇总.docx
物理光学作业答案
光学、原子物理知识总结
(答案1)波动光学习题
(完整版)物理光学-第一章习题与答案
11高考光学原子物理专题
原子物理光学知识点.doc
物理光学第一章答案..
第四节 光学、原子物理
工程光学物理光学参考答案
最新光学原子物理
物理光学课后答案叶玉堂