光學(xué)基礎(chǔ)知識講座1

1、光學(xué)基礎(chǔ)知識講座作成者：作成日：05-05-1211、什么是光？光是一種物質(zhì)，它同時具有波和微粒（光量子）的雙重性質(zhì)，即光具有波粒二象性光的本性既像宏觀波那樣，有干涉、衍射等波性，又像微觀粒子那樣，一份一份不連續(xù)，具有量子性。 光在傳播過程中往往顯示波動性，光的產(chǎn)生、光與物質(zhì)的相互作用往往顯示粒子性。22、幾何光學(xué)、物理光學(xué)幾何光學(xué)：主要包括光的直綫傳播定律、光的反射和折射定律等。 注意：在此領(lǐng)域，我們把光看成“能夠傳輸輻射能量的幾何線”，稱爲(wèi)“光線”。物理光學(xué)：主要包括光的干涉、衍射和偏振，光和物質(zhì)的相互作用（如光電效應(yīng)）等 33、光的三原色紅、綠 、藍(lán)* 三原色的加色效應(yīng)品綠黃紅白青藍(lán)44

2、、光的速度：光在空氣中的傳播速度： 光在其他介質(zhì)中的速度都小於此速度 （ 光在水中的速度約為空氣中的3/4，在玻璃中的速度比在水中還要慢些。）C=3.0108 m/s 55、各種電磁波的分佈：可見光的波長範(fàn)圍（即人眼所見的範(fàn)圍） 380nm780nm無線電波可見光X射綫紫外綫 射綫紅外綫毫米波宇宙 射綫波長增長紅 橙 黃 綠 青 藍(lán) 紫66、光線傳播的基本定律：* 光的直綫傳播定律： 光在同種均勻介質(zhì)中沿直綫傳播（光在不同介質(zhì)的界面上，或在同種不均勻的介質(zhì)中 不一定沿直綫傳播，可能發(fā)生光的反射和光的折射） 代表性自然現(xiàn)象有： 影、日食、月食、小孔成像等76、光線傳播的基本定律影：是自光源發(fā)出並

3、與投影物體表面相切 的光線在背光面的後方圍成的區(qū)域。本影：光線在投影物體後形成的光線完全不 能到達(dá)的區(qū)域。半影：發(fā)光面較大的光源在投影物體後形成 的只有一部分光照射的區(qū)域。86、光線傳播的基本定律* 光的反射定律： 反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)， 反射光線與入射光線分居在法線的兩側(cè)， 反射角等與入射角。 鏡面反射和慢反射 生活中現(xiàn)象有：平面鏡成像等 96、光線傳播的基本定律* 光的折射定律： 折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)， 折射光線與入射光線分居在法線的兩側(cè)， 入射角正弦與折射角正弦之比為一常數(shù)。 （表達(dá)式： sin i / sin r = 常數(shù)）生活中現(xiàn)象有：水中的筷子不直、

4、捉魚等10折射率（絕對折射率）： 光從真空射入某介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角正弦與折射角正弦之比稱爲(wèi)該種介質(zhì)的折射率。 （表達(dá)式：n= sin i / sin r ） 折射率和光在介質(zhì)中的傳播速度有關(guān)。 故折射率 n= c / v （任何介質(zhì)的折射率大於 1） c-表示光在真空中的速度 v-表示光在該介質(zhì)中的速度 折射率是表示介質(zhì)對光線偏折程度的物理量6、光線傳播的基本定律116、光線傳播的基本定律全反射： 簡單說是光照到兩種介質(zhì)的界面上時，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象。 (此時遵從反射定律） 生活中現(xiàn)象有：海市蜃樓全反射的條件： a 、光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì) b 、入射角大於或等於臨界角 （折

5、射角大於90度時的入射角）127、光的干涉產(chǎn)生干涉的條件： 兩束頻率相同，相差恆定的光束疊加 雙縫干涉薄膜干涉： a 、光照在薄膜上，從膜的前表面和後表面反射回來的光 再次相遇，而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象。 b 、兩列反射波的路程差，等于薄膜厚度的兩倍即：T=2d 由于膜上各處的厚度不同，故各兩列發(fā)射波的路程差不等 T=2d=n (n=1,2) 出現(xiàn)明紋 T=2d=(2n-1)/2 (n=1,2) 出現(xiàn)暗紋 137、光的干涉 生活中薄膜干涉的現(xiàn)象： 水面上的油膜、肥皂泡等在白光下的五彩薄膜干涉的應(yīng)用： a 、檢查精密零件的表面質(zhì)量 M工程中應(yīng)用實例-兩種檢測方法： 接觸法（樣板法）、非接觸法（干涉儀法）

6、 牛頓環(huán)：空氣膜干涉 147、光的干涉 b 、鏡頭的增透膜 CO工程中應(yīng)用實例-膜厚的測定 增透膜的厚度是透射光在薄膜中波長的1/4倍 使薄膜前后兩面的光程差，等于波長的一半 T=2d=(2n-1)/2 (n=1) 出現(xiàn)暗紋 T=2d=/2 故 ： d=/4 根據(jù)能量守恒定律得出增強(qiáng)作用158、光的衍射光的衍射： 光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象產(chǎn)生明顯衍射的條件： 障礙物或小孔的尺寸可以跟光的波長相比光的波長還小169、常用光學(xué)零件介紹平面鏡： a 、平面鏡成像的特點： 等大、正立、對稱、虛像 b 、平面鏡成像的性質(zhì)： 只改變光的傳播方向，不能改變光性質(zhì)179、常用光學(xué)零件介紹球面鏡：

7、 a 、凸面鏡特性： 對光線有發(fā)散作用,擴(kuò)大視場 b 、凹面鏡特性： 把光線會聚于球心189、常用光學(xué)零件介紹全反射棱鏡： -橫截面為等腰直角三角形的棱鏡 垂直于全反射棱鏡任意一面的光線進(jìn)入棱鏡后， 都會在棱鏡的其他面發(fā)生全反射。 生活中的實際運用：車尾燈，路標(biāo)，潛望鏡等199、常用光學(xué)零件介紹透鏡： 關(guān)于透鏡的一些概念： 主軸、光心、焦點、焦距種類： a 、凸透鏡-中心比邊緣厚的透鏡 特性：對光線有匯聚作用 209、常用光學(xué)零件介紹b 、凹透鏡-中心比邊緣薄的透鏡 特性：對光線有發(fā)散作用c 、非球面透鏡（GSL) -非球面各點曲率不同 特性：消除球差和色差， 減輕重量 透鏡成像公式：1/u + 1/v = 1/f 像的長度放大率：m=象高 / 物高= |v| / u2110、常用光學(xué)零件介紹 透鏡成像規(guī)律：2210、常用光學(xué)零件介紹 透鏡成像作圖常用的三條特殊光線： a 、