光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)講座1課件

光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)講座作成者：作成日：05-05-12光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)講座作成者：11、什么是光？光是一種物質(zhì)，它同時(shí)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(dòng)性，光的產(chǎn)生、光與物質(zhì)的相互作用往往顯示粒子性。1、什么是光？光是一種物質(zhì)，它同時(shí)具有波和微粒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

2、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3

3、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)

3、光的三原色

紅、綠、藍(lán)品綠黃紅白青藍(lán)44、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=3.0×108m/s4、光的速度：光在空氣中的傳播速度：C=3.0×108m/55、各種電磁波的分佈：可見光的波長(zhǎng)範(fàn)圍（即人眼所見的範(fàn)圍）

380nm~780nm無線電波可見光X射綫紫外綫γ

射綫紅外綫毫米波宇宙射綫波長(zhǎng)增長(zhǎng)紅橙黃綠青藍(lán)紫5、各種電磁波的分佈：可見光的波長(zhǎng)範(fàn)圍（即人眼所見的範(fàn)圍）無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6、光線傳播的基本定律：*光的直綫傳播定律：76、光線傳播的基本定律影：是自光源發(fā)出並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。6、光線傳播的基本定律影：是自光源發(fā)出並與投影物體表面相切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

6、光線傳播的基本定律*光的反射定律：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：sini/sinr=常數(shù)）生活中現(xiàn)象有：水中的筷子不直、捉魚等6、光線傳播的基本定律*光的折射定律：10折射率（絕對(duì)折射率）：光從真空射入某介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，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=sini/sinr）

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(duì)光線偏折程度的物理量6、光線傳播的基本定律折射率（絕對(duì)折射率）：6、光線傳播的基本定律116、光線傳播的基本定律全反射：簡(jiǎn)單說是光照到兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，光線全部被反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象。(此時(shí)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（折射角大於90度時(shí)的入射角）6、光線傳播的基本定律全反射：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=nλ(n=1,2……)出現(xiàn)明紋

△T=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2……)出現(xiàn)暗紋7、光的干涉產(chǎn)生干涉的條件：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(shí)例-----兩種檢測(cè)方法：

接觸法（樣板法）、非接觸法（干涉儀法）

牛頓環(huán)：空氣膜干涉

7、光的干涉生活中薄膜干涉的現(xiàn)象：147、光的干涉

b、鏡頭的增透膜

CO工程中應(yīng)用實(shí)例-----膜厚的測(cè)定增透膜的厚度是透射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4倍

使薄膜前后兩面的光程差，等于波長(zhǎng)的一半△T=2d=(2n-1)λ/2(n=1)出現(xiàn)暗紋

△T=2d=λ/2故：d=λ/4

根據(jù)能量守恒定律得出增強(qiáng)作用7、光的干涉b、鏡頭的增透膜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(zhǎng)相比光的波長(zhǎng)還小8、光的衍射光的衍射：169、常用光學(xué)零件介紹平面鏡：

a、平面鏡成像的特點(diǎn)：

等大、正立、對(duì)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)9、常用光學(xué)零件介紹平面鏡：179、常用光學(xué)零件介紹球面鏡：

a、凸面鏡特性：

對(duì)光線有發(fā)散作用,擴(kuò)大視場(chǎng)

b、凹面鏡特性：

把光線會(huì)聚于球心9、常用光學(xué)零件介紹球面鏡：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(huì)在棱鏡的其他面發(fā)生全反射。生活中的實(shí)際運(yùn)用：車尾燈，路標(biāo)，潛望鏡等9、常用光學(xué)零件介紹全反射棱鏡：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(diǎn)、焦距種類：

a、凸透鏡-----中心比邊緣厚的透鏡

特性：對(duì)光線有匯聚作用

9、常用光學(xué)零件介紹透鏡：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(duì)光線有發(fā)散作用c、非球面透鏡（GSL)----非球面各點(diǎn)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(zhǎng)度放大率：m=象高/物高=|v|/u9、常用光學(xué)零件介紹b、凹透鏡-----中心比邊緣薄的透鏡2110、常用光學(xué)零件介紹透鏡成像規(guī)律：10、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、

平行于主軸的光線經(jīng)透鏡折射后通過焦點(diǎn)（或反向延長(zhǎng)線通過焦點(diǎn)）