光学课件

1、应用光学 教师 戚焕筠 课程课序号 01233103100,你工作、生活中的光学现象研究,问题讨论：1.美丽的万花筒； 2. 校园路口的凸面镜； 3. 清晨照镜子时的疑惑。,在孩子们的眼中，万花筒里的“花”， 就如同梁祝化身的彩蝶、武则天眼中的牡丹、 翩翩而来的百花仙子。 一种“花”离去，从此几十年难再重现。,因为有了光，世界充满了温暖 因为有了光，我们的生活变得五彩缤纷 因为有了光,走进应用光学,序 言,一、关于“应用光学”光学基础学科：研究光的产生、光的本 质及光和物质相互作用。波动光学、物理光学。光学应用学科：把光的理论和规律。

2、1 光学材料,光学材料的概念,是指能够与光直接发生相互作用的物质如对光的振幅（光强）、相位、频率、波长（红外光 0.7300um，可见光 380780nm，紫外光30380nm）、速度 （c=2.99792458m/s）、振动态（偏光、旋光） 、传输方向、光子数广义讲：所有的物质都和光有相互作用狭义讲：应用于光学系统中对光信息进行处理的材料更简要讲：能够对光具有高透射或高反射特性或对光信息某一特性具有改变作用的材料,1.1光学材料种类,通常分为四大类：玻璃晶体光学塑料特种光学材料,1.1.1玻璃,通常按主要组成来分： （1）单元系统玻璃 1）石英玻璃（SiO2。

3、上篇 几何光学与成像理论,关于光-波、粒二相性,10-14 :宇宙射线 10-12 :射线 10-10 : x 射线 10-7 :紫外线 10-6 :可见光3.8-77.8-7 10-5 :红外线 10-4 :毫米波 10-3 :厘米波 10-2102 :无线电,第一章,第一章 几何光学基本定律与成像概念,第一章,第一节几何光学基本定律,一、光波与光线 1、光的本质 光波是一种电磁波 2、光的颜色 人眼根据光波长不同而感知 单色光与复色光,第一章,3、光点、光线与波面 发光点发出的光抽象为携带能量并带有方向的几何线称为光线 某时刻振动位相相同的点构成的面为波阵面 4、平面波、球面波、与任意曲面波 同。

4、1,建筑物理光学篇(一),主讲人: 班 级: 建筑学 时 间：2010年10月,2,基本情况,三周，12学时，建筑实验课一次；,第九周-第十一周;周二3、4节，周五3、4节。,3,为啥学？,建筑设计息息相关。 建筑技术的一部分，属于学科交叉的部分，大片未知领域，值得深入研究。 注册考试的必考内容。,4,巴拉干 热情的色彩 美化的墨西哥,5,水立方 科技与建筑的结合 人工光线的应用,6,北京奥运会柔道馆 光的可持续利用理念,7,8,怎么学？,兴趣 观察 应用,9,课程考核,考试成绩平时成绩建筑实例光学分析（论文或ppt形式），课堂提问。,10,3,2,1,主要内容,建筑光。

5、,光学复习,光在同一种均匀介质中沿直线传播,影子、日食、月食 、 小孔成像,光的传播速度：,一、光的直线传播,实例:,真空中 3108 m/ s= 3105 Km/ s,注意:光在其它介质中的速度都小于在真空中的速度,例题：阳光灿烂的夏天，在一棵茂盛的大树下，地面上出现许多小小的光斑，这是 光的 现象，光斑的形状是 形的，光斑是 的像。,直线传播,圆,太阳,影子的形成,光源,影子是由于光照到不透明的物体后,光线被阻挡造成的.,月食是由于 形成的,日食是由于 形成的,照到月球的太阳光被地球阻挡,照到地球的太阳光被月球阻挡,小孔成像,小孔成像特点,1.成的。

6、光学教程 各章内容小结,一、 光的电磁理论光是某一波段的电磁波， 其速度就是电磁波的传播速度。光波中的振动矢量通常指的是电场强度。可见光在电磁波谱中只占很小的一部分，波长在 390 760 nm 的狭窄范围以内。光强： I = A2。 二、光的相干条件：频率相同 、振动方向相同、相位差恒定。,第1章 光的干涉,三、相位差和光程差真空中 均匀介质中,光程：,光程差：,相位差：,四、干涉的分类：,五、干涉图样的形成：,（1）干涉相长：,（2）干涉相消：,六、干涉条纹的可见度：,七、半波损失的结论：当光从折射率小的光疏介质向折射率大的光密介。

7、光学复习,（一）、光的直线传播,光学,二、光的传播,一、光源,（二）、光的反射,（三）、光的折射,四、凸透镜成像规律及其应用,1、眼睛与眼镜,2、显微镜与望远镜,五、两个应用,本章知识结构,三、光的色散,一、光源：,能够发光的物体,（1）自然光源,（2）人造光源,光源分类,如：太阳，萤火虫,如：蜡烛，电灯,知识在现,1、光在同种均匀的介质中沿直线传播,2、光在真空中传播的速度最快,3、实例：,二、光的传播,C=3108m/S=3105km/S,（一）、光的直线传播,光在同种均匀的介质中沿直线传播的例子,1、下列物体中是光源的是（ ）A、月亮 B、萤火虫。

8、晶体光学与岩石学,第一章 晶体光学基础,第一节 光学基础知识,光的波动性1、光是一种电磁波。光既有粒子性，又 有波动性。2、光波是一种横波，光波的振动方向垂直传播方向。3、解释光学现象：偏光显微镜,单色光与白光、自然光与偏光,单色光：波长为某一定值或某一窄小范围的光。钠光灯产生的黄光，波长：589.3nm 白光：是由7种基本单色光混合的光，如常见的日光、白炽灯光，平均波长：580nm 自然光：在垂直光波传播方向的平面内各个方向上都有等振幅的光振动，如：实际光源 偏光：在垂直光波传播方向的某一个固定方向上振动的光波。晶体光。

9、1,第十章 光的电磁理论基础,两种波动理论 光的电磁理论的建立 安培（Ampere） 法拉第（Faraday） 麦克斯韦（Maxwell） 赫兹（Hertz） 现代物理光学的两种理论基础,2,第一节 光的电磁性质,高斯定理：,一、麦克斯韦方程组 1、静电场和稳恒电流磁场的基本规律,安培环路定律,3,2、麦克斯韦方程组的积分形式（交变场）,高斯定理：法拉第定理： （涡旋定理）,后两个公式反映了磁场和电场之间的相互作用。,D：电感强度 B：磁感强度 E：电场强度 H：磁场强度：磁通量,变化的磁场产生涡旋电场,变化的电场产生涡旋磁场,4,3、麦克斯韦方程组的微分形。

10、中考总复习,光 学,1、日常生活中，小孔成像和影子的形成都表明光在同一种均匀介质中是沿_传播的，地球距离太阳约151011m，我们所看到的太阳光实际上是 _s前太阳发出的.2 、某人站在穿衣镜前2 m处，他在镜中的像到镜面的距离是_m，当他 距镜面的距离靠近了1.5 m时，人与像的距离应为_m 3、当入射光线与镜面夹角由30增大到35时，则反射角 _(填“增大”或“减小”)，反射光线与入射光线的夹角改变了_度，当反射 光线与镜面成60角时，则入射角为_度.,课前热身,直线,500,2,1,减小5,10,30,4、下列说法中正确的是( )A我们看到平面镜中的像，是像。

11、,三角形孔夫琅禾费衍射图像,第三章 几何光学,本 章 内 容,光线的概念 几何光学的基本定律 费马原理 光束 实象和虚像 平面反射和折射，棱镜的最小偏向角，光学纤维 光在球面界面上的反射和折射、符号法则 近轴物点近轴光线成像的条件 薄透镜 理想光具组的基点和基面,一、光的波动性与光的直线传播,1、光在传播过程中波动性显著，体现为波 2、光的传播满足惠更斯原理（波面）即：波所到的每一点都可以看作发射次级 子波的波源，新的波阵面就是前一时刻波面上 各点作为次级子波源发光的各波阵面的包迹 （切面）。这也是一切波传播所遵循的规。

12、贵 阳 医 学 院,医学生物工程系喻 贡 友,第十章 几 何 光 学,本章内容概述：,一、几何光学的理论基础： 1.直线传播定律；2.独立传播定律；3.反射定律；4.折射定律,二、学习内容： 1.熟练掌握单球面折射系统和共轴球面折射系统的成像规律， 薄透镜的成像规律，显微镜的放大率和分辨本领概念； 2.理解眼睛的成像特点，掌握非正常眼屈光不正的矫正理论； 3.了解厚透镜的成像特点、几种特殊显微镜原理和医用内镜的工作原理,第一节 球面折射一 . 单球面折射二 . 共轴球面折射,一.什么是单球面折射系统,如图所示：两种介质的分界面是球面的一部。

13、,初中物理总复习,光学专题,多彩的光,光的色散,平面镜成像,透镜及 其应用,1、光在 中是沿直线传播。,2、光的直线传播现象,影子,日食、月食,小孔成像,瞄准射击,立竿见影,管中窥豹,坐井观天,一叶障目,3、相关成语：,光 的 直 线 传 播,4、光速：,V真空 V空气V水V玻璃,激光准直,排队,5、光年：,长度单位,同一种均匀介质,真空中 c=3.0108m/s =3.0105km/s,在较暗的屋子里,把一支点燃的蜡烛放在一块半透明的塑料薄膜前面,在它们之间放一块钻有小孔的纸板,塑料薄膜上就出现烛焰的倒立的像,这种现象叫做小孔成像。,小孔成像,倒立的实像,1、排纵队时。

14、第七章 光的衍射,7.1光波的标量衍射理论 7.2菲涅耳衍射 7.3夫琅禾费衍射 7.4光学成像系统的衍射和分辨本领 7.5衍射光栅,缝较大时，光是直线传播的,缝很小时，衍射现象明显,7.1 光波的标量衍射理论,衍射现象：,光线偏离直线传播的现象.,7.1.1 衍射的基本概念,障碍物(衍射屏)的复振幅透射系数,刚刚透过衍射屏的复振幅表示为：,衍射图样和衍射屏的结构一一对应，衍射屏结构越细微，相应的衍射图样越扩大。,衍射现象的基本问题：,已知,或已知,或已知,7.1.2 惠更斯-菲涅耳原理,惠更斯原理：波前（面）上的每一点都可以看作一个发射球面子波的新。

15、眼 视 光 学,第一节 眼球光学,眼睛是一种复合光学系统 主要成分：由外到里为:角膜、房水、晶状体、玻璃体,眼球光学,光路程 角膜 房水 晶状体 玻璃体 各个屈光介面,屈光：光从一种介质进入另一种不同折射率的介质时，光线将在界面发生偏折现象 屈光力：光线在界面的偏折程度，大小可用焦距（f )来表达 眼球光学中，应用屈光力（Diopter,D)作为屈光力的单位，屈光度为焦距（以m为单位）的倒数D=1/f。,视网膜上成清晰像条件：,光线折射聚焦产生生理的光学作用 视网膜的感光层 视路把像的信息传到视觉分析器产生视觉,屈光成分,角膜前表面 角膜。

16、绪论 Introduction of Optics,主讲人：龚 少 华,主要参考书,（1）光学教程（第三版），姚启均原著，高等 教育出版社；,（2）光学，李国华主编，山东教育出版社；,（3）光学（上、下），赵凯华，钟锡华，北京大学出版社；,（4）光学，吴强 郭光灿主编，中国科学技术 大学出版社。,光学是一门古老而又年轻的学科。其悠久的历史几 乎和人类文明史本身一样久远；近半个世纪以来，它 又以令人炫目的发展速度、奇迹般层出不穷的研究成 果以及所蕴含的巨大潜力和希望，使自己跻身于现代 科学技术的前沿。在全面展开对光学基本知识的讨论 之前，了。

17、傅 立 叶 光 学,第一章 绪论第二章 线性系统与Fourier分析第三章 光波的标量衍射理论第四章 透镜的Fourier变换性质第五章 光学成像系统的频率响应第七章 光学全息第八章 空间滤波与光学信息处理,第一章 绪论,一、“信息光学”的含义信息光学数学工具（级数、积分）经典光学（光波的传播、干涉、衍射、成像、光学信息的记 录与再现、光学信号的处理）,前提：将光波看成光信号的载波:空间复振幅分布U（x，y），空间光场分布I (x, y)将光学系统看成是信息的收集与处理系统,光学信息处理：1、选择什么函数为基元激励（一般为函数）；2、如何分。