崔宏濱-物理系凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

崔宏濱物理系凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)試驗(yàn)室：物理樓221室Tel：3607624Email：hbcui@

第1頁(yè)助教楊正:zyang@趙寧波:nbzhao@第2頁(yè)緒論

細(xì)推物理須行樂(lè)，何用浮名絆此身？——杜甫《曲江二首》之一

人每時(shí)每刻都在呼吸著，所以并不以為呼吸是一個(gè)幸福。但假如不能呼吸了，將會(huì)怎樣？物理學(xué)對(duì)于我來(lái)說(shuō)就像呼吸一樣?！钫?/p>

第3頁(yè)一、關(guān)于物理學(xué)

物理學(xué)是一門(mén)自然科學(xué)，我們重復(fù)學(xué)習(xí)、必須學(xué)習(xí)。這是為何？說(shuō)明物理學(xué)在我們?nèi)松惺鞘种饕?。物理學(xué)有多么主要？莫非是王婆賣(mài)瓜嗎？計(jì)算機(jī)有多么主要？計(jì)算機(jī)是集合了最先進(jìn)科技結(jié)果產(chǎn)品。第4頁(yè)

與其說(shuō)是計(jì)算機(jī)改變了我們社會(huì)，不如說(shuō)是量子力學(xué)，或者Einstein改變了這一切。第5頁(yè)二．物理學(xué)研究方法

1．物理學(xué)是一門(mén)試驗(yàn)科學(xué)

一切結(jié)論都來(lái)自于試驗(yàn)，一切結(jié)論都要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)。2．物理學(xué)理論體系 《自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理》，Newton著 物理學(xué)研究對(duì)象——自然原理。 物理學(xué)理論體系——數(shù)學(xué)，用嚴(yán)格數(shù)學(xué)理論闡述、推導(dǎo)和研究物理學(xué)規(guī)律。 能夠說(shuō)，物理學(xué)就是將自然界原理用數(shù)學(xué)理論加以闡述科學(xué)體系。第6頁(yè)3．物理模型為了概括對(duì)象本質(zhì)和特征，需要建立研究對(duì)象物理模型。所謂模型，就是模擬真實(shí)一個(gè)形象化構(gòu)型。從模型，能夠得出新結(jié)論。結(jié)論必須同試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，“自洽”。新模型建立，標(biāo)志著新理論建立，模型被修正，標(biāo)志著物理學(xué)有了新發(fā)展。

第7頁(yè)三、光是什么？

察其言而觀其行，方能知其人。研究光本質(zhì)，必須從其現(xiàn)象開(kāi)始。現(xiàn)象，則表現(xiàn)在光與物質(zhì)相互作用中。光在與不一樣物質(zhì)相互作用中，表現(xiàn)出不一樣性質(zhì)。能夠用不一樣物理模型對(duì)光進(jìn)行描述。

第8頁(yè)1、光宏觀表現(xiàn)

傳輸定律：均勻介質(zhì)中，光沿直線(xiàn)傳輸反射定律：i’=i折射定律：nsini=n’sini’ 光線(xiàn)模型第9頁(yè)光路可逆原理第10頁(yè)光線(xiàn)假如沿原來(lái)反射和折射方向入射時(shí)，則對(duì)應(yīng)反射和折射光將沿原來(lái)入射光方向。假如物點(diǎn)Q發(fā)出光線(xiàn)經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后在Q’點(diǎn)成像，則Q’點(diǎn)發(fā)出光線(xiàn)經(jīng)同一系統(tǒng)后必定會(huì)在Q點(diǎn)成像。即物像之間是共軛。

QQ’第11頁(yè)幾何光學(xué)中光物理模型用直線(xiàn)或曲線(xiàn)段來(lái)表示光路徑，稱(chēng)為光線(xiàn)光線(xiàn)只表示光路徑，用來(lái)處理光傳輸和成像問(wèn)題，不包括光物理本質(zhì)，是一個(gè)唯象模型。在幾何光學(xué)范圍內(nèi)，無(wú)法定義和研究諸如波長(zhǎng)、頻率、能量和波速等物理量。第12頁(yè)Fermat原理PQ第13頁(yè)費(fèi)馬（Fermat）原理：兩點(diǎn)間光實(shí)際路徑，是光程平穩(wěn)路徑。（1679年）光程：折射率×光所經(jīng)過(guò)旅程，即nS。 普通情況下為折射率路徑積分。平穩(wěn)：極值（極大、極?。┗蚝愣ㄖ怠? 在數(shù)學(xué)上，用變分表示第14頁(yè)橢球面內(nèi)兩焦點(diǎn)間路徑，光程為恒定值第15頁(yè) 在橢球面上一點(diǎn)作相切平面和球面，則經(jīng)平面反射光線(xiàn)中，實(shí)際光線(xiàn)光程最小，經(jīng)球面反射光線(xiàn)中，實(shí)際光線(xiàn)光程最大。第16頁(yè)

拋物面焦點(diǎn)發(fā)出光，反射后變?yōu)槠叫泄?，匯聚在無(wú)窮遠(yuǎn)處，光程為極大值。第17頁(yè)由Fermat原理導(dǎo)出幾何光學(xué)試驗(yàn)定律

（1）光直線(xiàn)傳輸定律在均勻媒質(zhì)中，兩點(diǎn)間光程最短路徑是直線(xiàn)。（2）光反射定律（3）光折射定律

第18頁(yè)（2）

光反射定律P‘是P點(diǎn)關(guān)于Σ面對(duì)稱(chēng)點(diǎn)。P，Q，O’三點(diǎn)確定平面Π。直線(xiàn)QP‘與反射面Σ交于O點(diǎn)。則易知當(dāng)i’=i時(shí)，QO+OP為光程最短路徑。第19頁(yè)QPQ’P’O第20頁(yè)（4）

物像之間等光程性 物點(diǎn)Q與像點(diǎn)Q‘之間光程總是平穩(wěn)，即不論光線(xiàn)經(jīng)何路徑，凡是由Q經(jīng)過(guò)一樣光學(xué)系統(tǒng)抵達(dá)Q’光線(xiàn)，都是等光程。第21頁(yè)幾何光學(xué)定律成立條件

1．

光學(xué)系統(tǒng)尺度遠(yuǎn)大于光波波長(zhǎng)。2．

介質(zhì)是均勻和各向同性。3．

光強(qiáng)不是很大。第22頁(yè)2、光與小尺度物體作用

1678年，Huygens提出光波動(dòng)學(xué)說(shuō)。1801年，T．Young在光經(jīng)過(guò)雙孔試驗(yàn)中，首次觀察到了光干涉現(xiàn)象。1808年，Malus觀察到了光偏振現(xiàn)象，說(shuō)明光是橫波。1865年，Maxwell提出電磁波理論。以后證實(shí)光是電磁波。 光電磁波模型第23頁(yè)第24頁(yè)3、在原子尺度上表現(xiàn)

“紫外災(zāi)難”，1900年由Plank用量子假設(shè)處理。1905年，Einstein用量子假設(shè)成功解釋光電效應(yīng)。光含有波粒二象性，這也是一切量子現(xiàn)象基本屬性。波：幾率波粒：分立能量子，E=hω與幾何光課時(shí)期波動(dòng)性和粒子性根本不一樣

第25頁(yè)四、幾何光學(xué)應(yīng)用——攝影機(jī)單鏡頭反光攝影機(jī)（SLR)旁軸取景器式攝影機(jī)

第26頁(yè)箱式攝影機(jī)第27頁(yè)雙鏡頭反光攝影機(jī)成像鏡頭取景鏡頭底片第28頁(yè)第29頁(yè)第30頁(yè)底片鏡頭毛玻璃反光板五棱鏡第31頁(yè)反光板透反鏡眼睛成像鏡頭鏡頭與反光板機(jī)械聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)焦第32頁(yè)攝影機(jī)幅面與視角135相機(jī)底片：24×36120相機(jī)底片：60×60第33頁(yè)攝影機(jī)鏡頭為了取得高質(zhì)量影像，鏡頭通常由多組球面透鏡組成，能夠消除色差、像差、球差、彗差等。第34頁(yè)第35頁(yè)鏡頭焦距24x36第36頁(yè)鏡頭焦距與像大小第37頁(yè)第38頁(yè)經(jīng)過(guò)增大像距放大圖像在鏡頭與相機(jī)之間加接圈（近攝接圈）第39頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（standard-lens）f：45~55mm第40頁(yè)長(zhǎng)焦鏡頭（tele-lens）f>75mm第41頁(yè)廣角鏡頭（wide-lens）f<40mm第42頁(yè)物距與景深物方景深像方景深

第43頁(yè)第44頁(yè)光圈：調(diào)整曝光量，改變成像質(zhì)量第45頁(yè)第46頁(yè)F數(shù)=1,1.2,1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22……第47頁(yè)221快門(mén)：控制曝光量高速時(shí)，是一條光縫掃過(guò)底片速度1/t：B，