光学基础知识讲座1课件

光學基礎知識讲座作成者：作成日：05-05-12光學基礎知識讲座作成者：11、什么是光？光是一種物質，它同時具有波和微粒（光量子）的雙重性質，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，具有量子性。光在傳播過程中往往顯示波動性，光的產生、光與物質的相互作用往往顯示粒子性。1、什么是光？光是一種物質，它同時具有波和微粒22、幾何光學、物理光學幾何光學：主要包括光的直綫傳播定律、光的反射和折射定律等。

注意：在此領域，我們把光看成“能夠傳輸輻射能量的幾何線”，稱爲“光線”。物理光學：主要包括光的干涉、衍射和偏振，光和物質的相互作用（如光電效應）等

2、幾何光學、物理光學幾何光學：主要包括光的直綫傳播定律、光3

3、光的三原色

紅、綠、藍*三原色的加色效应品綠黄紅白青藍

3、光的三原色

紅、綠、藍品綠黄紅白青藍44、光的速度：光在空氣中的傳播速度：

光在其他介質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：可見光的波長範圍（即人眼所見的範圍）

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增長紅橙黃綠青藍紫5、各種電磁波的分佈：可見光的波長範圍（即人眼所見的範圍）無66、光線傳播的基本定律：*光的直綫傳播定律：

光在同種均勻介質中沿直綫傳播（光在不同介質的界面上，或在同種不均勻的介質中不一定沿直綫傳播，可能發生光的反射和光的折射）

代表性自然現象有：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域。本影：光線在投影物體後形成的光線完全不能到達的區域。半影：發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域。6、光線傳播的基本定律影：是自光源發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内，反射光線與入射光線分居在法線的兩側，反射角等與入射角。鏡面反射和慢反射

生活中現象有：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内，折射光線與入射光線分居在法線的兩側，入射角正弦與折射角正弦之比為一常數。（表達式：sini/sinr=常數）生活中現象有：水中的筷子不直、捉鱼等6、光線傳播的基本定律*光的折射定律：10折射率（絕對折射率）：光從真空射入某介質發生折射時，入射角正弦與折射角正弦之比稱爲該種介質的折射率。（表達式：n=sini/sinr）

折射率和光在介質中的傳播速度有關。故折射率n=c/v（任何介質的折射率大於1）

c----表示光在真空中的速度v---表示光在該介質中的速度

折射率是表示介質對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：簡單說是光照到兩種介質的界面上時，光線全部被反射回原介質的現象。(此時遵從反射定律）

生活中現象有：海市蜃樓全反射的條件：

a、光線從光密介質進入光疏介質b、入射角大於或等於臨界角（折射角大於90度時的入射角）6、光線傳播的基本定律全反射：127、光的干涉產生干涉的條件：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，而產生的干涉現象。b、两列反射波的路程差，等于薄膜厚度的两倍即：△T=2d由于膜上各处的厚度不同，故各两列发射波的路程差不等△T=2d=nλ(n=1,2……)出现明纹

△T=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2……)出现暗纹7、光的干涉產生干涉的條件：137、光的干涉生活中薄膜干涉的現象：水面上的油膜、肥皂泡等在白光下的五彩薄膜干涉的應用：

a、檢查精密零件的表面質量

M工程中应用实例-----两种检测方法：

接触法（样板法）、非接触法（干涉仪法）

牛顿环：空气膜干涉

7、光的干涉生活中薄膜干涉的現象：147、光的干涉

b、鏡頭的增透膜

CO工程中应用实例-----膜厚的测定增透膜的厚度是透射光在薄膜中波长的1/4倍

使薄膜前后两面的光程差，等于波长的一半△T=2d=(2n-1)λ/2(n=1)出现暗纹

△T=2d=λ/2故：d=λ/4

根据能量守恒定律得出增强作用7、光的干涉b、鏡頭的增透膜158、光的衍射光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象产生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比光的波长还小8、光的衍射光的衍射：169、常用光学零件介绍平面镜：

a、平面鏡成像的特點：

等大、正立、對稱、虛像

b、平面鏡成像的性质：

只改变光的传播方向，不能改变光性质9、常用光学零件介绍平面镜：179、常用光学零件介绍球面镜：

a、凸面镜特性：

对光线有发散作用,扩大视场

b、凹面镜特性：

把光线会聚于球心9、常用光学零件介绍球面镜：189、常用光学零件介绍全反射棱镜：--------横截面为等腰直角三角形的棱镜

垂直于全反射棱镜任意一面的光线进入棱镜后，都会在棱镜的其他面发生全反射。生活中的实际运用：车尾灯，路标，潜望镜等9、常用光学零件介绍全反射棱镜：199、常用光学零件介绍透镜：

关于透镜的一些概念：主轴、光心、焦点、焦距种类：

a、凸透镜-----中心比边缘厚的透镜

特性：对光线有汇聚作用

9、常用光学零件介绍透镜：209、常用光学零件介绍b、凹透镜-----中心比边缘薄的透镜特性：对光线有发散作用c、非球面透鏡（GSL)----非球面各点曲率不同特性：消除球差和色差，减轻重量

透镜成像公式：1/u+1/v=1/f

像的长度放大率：m=象高/物高=|v|/u9、常用光学零件介绍b、凹透镜-----中心比边缘薄的透镜2110、常用光学零件介绍透镜成像规律：10、常用光学零件介绍透镜成像规律：2210、常用光学零件介绍透镜成像作图常用的三条特殊光线：

a、

平行于主轴的光线经透镜折射后通过焦点（或反向延长线通过焦点）