经过七天的比拼，我们的光学知识答题竞赛终于落下帷幕，感谢各位积极参与我们的竞赛，首先要恭喜以下各位选手成绩优异，获得奖品，下面公布获奖名单。
获奖名单
长理光学联盟
知识竞答
一等奖工信部电子五所廖文渊45分秒
二等奖
哈尔滨工程大学石小琦45分秒
中山火炬职业技术学院王丽荣45分秒
三等奖
中科院长春光机所谢红钰40分秒
长沙理工大学周鲍基40分秒
让我们再次对获奖选手表示祝贺，我们已经短信联系各位获奖选手，请没有得到通知的选手在后台留言。同时，未得奖选手也不要遗憾，因为大家在参与的同时都对奇妙的光学世界有了更深的认识，让我们为自己点个赞吧！
相信聪明的小伙伴们在参与了光学知识竞答之后一定会有很多疑问：这些现象到底是什么原理？下面我们就选了这次知识竞答中几道有代表性的题目来讲解一下。
第二题
设想一下，我们在海里看到的天空是什么样子的？（多选）
A.方形的
B.圆形的
C.夜晚的星星更加稠密
D.夜晚的星星更加稀疏
答案：BC
解析
光线从空气射入水中，经过水面时要发生折射。空气的折射率n1=1.0，水的折射率n2=1.33，根据斯涅尔折射定律n1sini1=n2sini2。可以算出，当入射角i1=90°时，折射角i2=48.59°。可见，水面上°范围内的入射光线经过水面折射后，在水中收拢在一个顶角大约是75°的锥体内。
由此可以想见，鱼眼睛里的天空被限制在一个小圆圈内，与坐井观天的青蛙眼睛差不多。有所不同的是，前者是一个高度收缩的天空，包括水面以上整个半空间，物空间的角范围丝毫没有减小。可以想象，鱼在晴朗夜间看到的星星比我们看到的要稠密的多，眼睛长在在头顶的鱼，只需向上看，即可看到两岸的景物。
第四题
科幻小说中常常描绘一种隐身术，想要“完全隐身”，需要以下哪些条件？（多选）
A.光强反射率为零
B.光强透射率为%
C.以量子状态存在
D.人体折射率和空气相同
答案：ABD
解析
实现隐身术，仅使人体变得无色透明还不够还必须使人体的光强反射率为零，光强透射率为%。根据菲涅尔反射折射公式，只有人体的折射率和空气一样，才能实现无反射和全透射。
第五题
当你眯小眼睛时，灯泡周围的辐射状光芒有什么变化？
A.光芒更加明显
B.光芒更加微弱
C.光芒在垂直方向和水平方向更强烈
D.光芒在垂直方向和水平方向更微弱
答案：AC
解析
瞪大或眯小眼睛观察灯泡周围的光芒，则有两点明显差别：一是眯起眼睛看到的光芒更加明显，对光束限制越厉害，衍射效应越明显，这正是衍射现象的特点之一；二是眯起眼睛看到的光芒在垂直方向和水平方向比瞪大眼睛时看到的更强烈，这是由于眯上眼睛时合上的眼帘和睫毛构成了一条条水平的和垂直的狭缝，使在垂直和水平方向的衍射效应更加明显。
以上现象说明关于眼瞳是多边孔的解释是可信的。
第六题
隔着山可以听到中波段的电台广播，而电视广播却很容易被山甚至高大的建筑物挡住，这是什么缘故？
A.建筑物有电磁干扰
B.电视广播比电台广播贵
C.电视广播载波波长小，衍射效应明显
D.电台广播的载波波长小，衍射效应不明显
答案：D
解析
这一现象与波的衍射效应有关。衍射效应是否明显，取决于波长与障碍物线度的比值：两者比值较小，则衍射效应不明显；反之，就较为明显。
无线电广播的中波段载波波长为数百米，与山的高度数量级差不多，因此衍射效应比较明显，无线电波不易被挡住。而电视广播的载波是超短波，其波长在米或分米数量级，比山或高大建筑物的高度要小得多。
此时，电磁波的衍射效应很不明显，近乎直线传播，极易被挡住。
第七题
有人说，相干叠加服从波的叠加原理，非相干叠加不服从波的叠加原理，这种说法对吗？
答案：错
解析
波的叠加原理是指波场中各点振动的瞬时值满足线性叠加关系。对非相干波（不满足相干条件），线性叠加的结果反映为强度的线性叠加（叫做非相干叠加）；对相干波（满足相干条件），线性叠加的结果，反映为复振幅的线性叠加，而强度一般不满足线性叠加关系（就叫做相干叠加）。
因此，无论是相干叠加还是非相干叠加，都是对波进行线性叠加的结果，两者都服从波的叠加原理.
第八题
菲涅尔波带片的“物点”和“像点”之间是否有等光程性？
答案：错
解析
菲涅耳波带片的“物点”和“像点”之间不存在等光程性。在“像点”的位置之所以获得亮点，是因为从波带片上各透光的半波带到“像点”的衍射线的光程彼此相差波长λ的整数倍，相干叠加结果的强度极大。
第九题
自然光投射在一对正交的偏振片上，光不能通过，如果第三块偏振片放在它们中间，最后是否有光通过？
答案：不确定
解析
自然光通过偏振片后，被改造成振动平行于透振方向的线偏振光。当线偏振光再入射到偏振片上时，只能透过与偏振片透振方向平行的分量。因此，自然光通过一对正交的偏振片时，其透射光的强度必然为零。
如果在一对正交的偏振片之间插入第三块偏振片，情况就不同了。只要插入的偏振片的透振方向与已知的两正交偏振片中任一透振方向不重合，其出射光强就不为零，因为这时从前一偏振片出射的线偏振光入射到下一偏振片时，都有平行分量能透过。但是如插入的偏振片的透振方向与已知的两正交偏振片之一的透振方向重合，则结果与一对正交偏振片相同，最后出射光强即为零。
可见，在正交偏振片中插入第三块偏振片，出射光强一般不为零，特殊情况下仍为零。
第十题
“衍射”一词旧作“绕射”，站在今天的角度看，你觉得这两个名词有什么区别？
A.衍射现象不仅发生在几何阴影区内，也发生在几何照明区内
B.衍射和绕射都是简单的偏离直线传播的现象
C.衍射伴随着与某种复杂干涉效应相联系的强度重新分布
D.绕射不伴随与某种复杂干涉效应相联系的强度重新分布
答案：ACD
解析
衍射现象不但发生在几何阴影区内，也发生在几何照明区内，即“衍射”不是简单的偏离直线传播的问题，还伴随着与某种复杂干涉效应相联系的强度重新分布。
“绕”，即迂回曲折之意.按照望文生义的理解，“绕射”只指出了偏离直线传播的问题，并未强调强度的重新分布。这样，使用“绕射”一词就不够确切了。当然，当描述波遇到障碍物的传播问题时，给“绕射”一词赋予特定的含义，把“绕射”理解成“衍射”也未尝不可。
第十一题
蝙蝠在飞行时是利用超声波来探测前面的障碍物的，他们为什么不用对人们来说是可闻的声波。
A.超声波的速度大于声速
B.蝙蝠接受声波更容易被其他声波干扰
C.超声波波长比声波短，定位效果更好
答案：C
解析
根据衍射反比关系，在障碍物限度确定的条件下，波长越短，衍射效应越不明显；而直线传播行为却更加明显。蝙蝠是利用波的反射行为来探测障碍物的。
显然，波长越短，方向性越强，对目标方位的判断越精确。超声波的波长比可听声波短，正好能满足这一要求。
十二题
当你站在湖岸远眺清澈见底的湖面时，看到的是对岸景物的倒影，只有俯视岸边的湖水时，你才能看到水中的游鱼。原因是什么？
A.人的视力有极限，看不见远处的鱼
B.远处景物光线入射角大，总的光强反射率大
C.近处景物光线入射角小，总的光强透射率大
D.远处景物光线入射角大，总的光强透射率大
答案：BC
解析
这个现象与光强反射率和光强透射率有关根据菲涅尔反射和折射公式可知，当界面两侧媒质的折射率不等，并以自然光入射时，随着入射角的增大，总的光强反射率单调上升；而总的光强透射率正好相反，是单调下降的。
由此可见，仅从像的亮暗考虑，观察对岸景物的倒影（反射像），远跳（与大入射角对应）有利；而观察游鱼（折射像），则俯视（与小人射角对应）有利。
十三题
某天文望远镜的口径有3m。可见光的中心波长是nm，对这台望远镜来说，多远距离以外的星体可当作“无限远”看待？（答案请用科学计数法并保留一位有效数字）
答案：8×10^8m
解析
星体可看做”无限远“的条件是，望远镜物镜接收到的是一束平行光，即要求星体距离（相对望远镜的口径）满足远场条件。令ρ=3m，可见光中心波长λ=nm，并在远场条件不等式的数量级比较中取50倍估算，则远场距离应取z=50×ρ^2/λ=50×（3m）^2/nm≈8×10^8m。
此距离与月地间距离数量级相同，其他星体与地球间的距离约比月地间距离要远，均能满足远场条件，对这台望远镜也是如此。
大家在参与了光学知识竞答之后，对光学世界一定又有了新的认识。希望以后大家可以多观察身边的光学现象，探索光学世界中更多的奥秘哦！
文稿：杨子逸
图文编辑：马海潮
审核：赵然有
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