光学概要课件

物理光学简介物理光学简介物理光学基础概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶体中的传播光度学和色度学主要概念物理光学基础光是一种电磁波物理光学基础电磁场传播规律－麦克斯韦方程组 D－电位移矢量 E－电场强度 B－磁感强度 H－磁场强度物理光学基础几个常见物理量 K:波矢 λ:波长

v/c:光速/真空光速n:折射率

f:频率 ω:角频率主要关系：

物理光学基础电磁波的能量传播辐射强度矢量－玻印廷矢量时间周期内S的平均值－光强物理光学基础麦克斯韦方程组的解－平面波 一般情况下起作用的是电场分量E，电分量的振动方向常称为波的振动方向物理光学基础麦克斯韦方程组的解－平面波

物理光学简介物理光学基础概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶体中的传播光度学和色度学主要概念光的衍射光的衍射－泊松亮点：观察屏在某些位置，不透明圆盘的投影中心有亮点光的衍射衍射对光学系统的影响光刻中的衍射平行UV照射光刻掩模光刻胶ITO层玻璃基板物理光学简介物理光学基础概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶体中的传播光度学和色度学主要概念光的干涉波的叠加原理： 几个波在相遇点产生的合振动是各个波单独在该点产生振动的矢量和。

Y(虚轴)x(实轴)光的干涉波的迭加而引起强度重新分配的现象叫光的干涉。

杨氏双缝干涉试验接收屏光强分布光的干涉产生干涉的常见装置：分波前法(杨氏双缝干涉)分振幅法 两光束来自同一光源，相位差为零半反半透反射透反射透观察屏光的干涉双光束干涉条纹的亮暗－光程差：光程：l=n·d光程差:Δ=l1-l2=n(d1-d2)又：得：PS1S2d1d2物理光学简介物理光学基础概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶体中的传播光度学和色度学主要概念光的偏振自然光的振动方向原因：各个原子相互独立地发射出光子光的偏振光按振动方向分类：线偏光我们前面讨论的光没有特别说明的都是线偏光自然光：电矢量振动在各方向均匀分布部分偏振光电矢量振动在各方向非均匀分布圆偏光椭圆偏振光部分偏振光线偏振光光的偏振光按振动方向分类：θ顺着光线的方向观察，圆偏光电矢量的轨迹是一个圆θ顺着光线的方向观察，椭圆偏振光电矢量的轨迹是一个椭圆(图中光传播方向为z轴方向)xθ顺着光线的方向观察，圆偏光电矢量的轨迹是一个圆(图中光传播方向为z轴方向)xyy圆偏光椭圆偏振光光的偏振圆偏振光：光的偏振光的偏振圆偏光的产生：圆偏光等于两个频率相同、振动幅度相同、振动方向相互垂直、位相相差π/2的线偏光的叠加。

?椭圆偏振光的产生θ=ωtxy光的偏振Ax/Ay=5:2Φx-φy=π/3光的偏振光在晶体中的传播－双折射寻常光(O光)遵循折射定律：折射光在入射面内，折射角与入射角正弦比等于折射率之反比。异常光(e光)

不遵循折射定律：折射光一般不在入射面内，折射角与入射角正弦比一般不等于折射率的反比。OE法线入射光入射面光的偏振晶体双折射的应用－波片

波片，也称相位延迟片，它能使偏振光的两个互相垂直的线偏振光之间产生一个相对的相位延时，从而改变光的偏振态。 主要参数： 相位延时量：δ＝2π|no-ne|d/λ快轴方向：o光或e光中传播速度快者的偏振方向。

光的偏振偏振光的干涉：yxP(α)A(β)波片yxPAEyEExE’E’’物理光学简介物理光学基础概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶体中的传播光度学和色度学主要概念光度学主要概念光通量指能被人的视觉系统所感受到的那部分功率的大小，单位流明(lm)。

最大光谱效能Km＝683lm/W表示在人眼视觉系统最敏感的波长(555nm)上每瓦光功率对应的流明数。光效率描述光源将其他能量转变为可见光光能的能力，单位lm/W。例如：一个40W的日光灯可输出2000lm光通量，其光效率为：Φ/P=2000/40＝50(lm/W)光度学主要概念发光强度:描述光在指定方向上发出光通量的能力，单位坎德拉(cd)。例如：向各方向均匀发光的日光灯可输出2000lm光通量，那么其各个方向的发光强度均为：I=dΦ/dΩ=2000/4π＝159(cd)出光度:单位面积光源发出的光通量单位lm/m2。例如：表面各处均匀发光的日光灯可输出2000lm光通量，其发光面积为0.2m2,那么其表面各处的出光度均为：M=dΦ/dA=2000/0.2＝10000(lm/m2)光度学主要概念照度:

接收面单位面积上的光通量，单位勒克斯(1lx=1lm/m2)例如：向各方向均匀发光的灯泡可输出2000lm光通量，在距其1m的正对光源的物体表面照度为：E=dΦ/dA=2000/(4π×12)＝159(lx)在距其10m的正对光源的物体表面照度为：E=dΦ/dA=2000/(4π×102)＝1.59(lx)照度的平方反比定律：E=I/R2照度正比于光源发光强度I，反比于到光源的距离平方R2。光度学主要概念亮度：描述单位面积上的发光强度，单位尼特(1nt=1cd/m2)例如：表面各处向各方向均匀发光日光灯可输出2000lm光通量，表面积为0.2m2，那么其各处各个方向亮度均为：L=dI/dA=159/0.2＝795(nt)朗伯定律:一个亮度在各个方向上都相等的发光面，在某一个方向上的发光强度等于这个面垂直方向上的发光强度乘以方向角的余弦。这样的发光面称为朗伯发射

面，也叫均匀漫射面或余弦漫射面。

I0IθIθ

＝I0cosθ色度学主要概念格拉斯曼颜色混合定律人的视觉只能分辨颜色的三种变化它们分别是明度、色调、饱和度；两种颜色混合如果一种颜色连续变化，混合色的外貌也连续变化；颜色外貌(明度、色调、饱和度)相同的光，在颜色混合中是等效的；混合色的亮度等于各色亮度之和。色度学主要概念格拉斯曼颜色混合定律颜色的三个基本特性：色调由由光中哪种波长占优势来决定，它决定了颜色本质的基本特性。颜色的饱和度指颜色的鲜明程度，代表一种优势色被白光冲淡的程度。明度人眼感觉到的物体明亮程度。色调由主波长决定，饱和度等效于纯度。色度学主要概念格拉斯曼颜色混合定律两种颜色混合：两种颜色以一定比例混合产生白色或灰度，则此两颜色为互补色。

补色律：互补色以一定比例混合，产生白色或灰色；以其他比例混合则产生接近占有比例大的颜色的非饱和色。色度学主要概念格