南京大学大学物理下课件-第11章几何光学-1

汇报人:郑老师2023-12-31南京大学《大学物理（下》课件-第11章几何光学-1目录CONTENCT几何光学的基本概念光的干涉光的衍射光的偏振01几何光学的基本概念几何光学中，光线被视为直线，表示光传播的路径。光线由无数光线组成的集合，表示光传播的方向和分布。光束光线和光束光的直线传播定律光的反射定律光的折射定律光在均匀介质中沿直线传播，不受其他物体影响。光在两种不同介质交界处发生反射时，入射角等于反射角。光在不同介质中传播时，速度发生变化，导致折射现象，入射角与折射角之间存在一定关系。几何光学的基本定律

光的传播规律光的独立传播规律多条光线在同种均匀介质中传播时，各自独立，不受其他光线影响。光的反射和折射组合规律在反射和折射过程中，光线的传播遵循相应的定律，确保光路连续。光的干涉和衍射规律当光波遇到障碍物或通过小孔时，会产生衍射现象；多束光波相遇时，会产生干涉现象。02光的干涉干涉现象干涉条件干涉现象和干涉条件当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光波的振幅会发生变化，产生明暗相间的干涉图样。要产生干涉现象，光波必须具有相同的频率、相同的振动方向、相位差恒定以及有相同的传播路径。干涉公式光波的合成强度与各光波的振幅和相位差有关，干涉公式为：I=∣∣∣∑rₐnexp(iS/h)∣∣∣2，其中rₐ是各光波的振幅，S是光程差，h是普朗克常数。干涉图样根据干涉公式，光波在空间某一点产生的干涉图样可以是明暗相间、等间距或非等间距的条纹。干涉公式和干涉图样当光线照射到透明薄膜上时，由于薄膜表面和底部的反射光波发生干涉，会产生明暗相间的干涉条纹。薄膜干涉在光学仪器、光学检测和光学薄膜等领域有广泛应用，如增透膜、反射膜和滤光片等。薄膜干涉薄膜干涉的应用薄膜干涉现象03光的衍射光在传播过程中遇到障碍物时，偏离直线方向传播的现象。衍射现象根据产生衍射现象的原因，可以分为干涉衍射和多缝衍射。衍射分类衍射现象和衍射分类夫琅禾费衍射是单缝衍射的一种，当单色光通过一个狭窄的缝隙时，会在屏幕上产生明暗相间的条纹。夫琅禾费衍射的条纹特点是等宽不等暗，即相邻亮条纹之间的距离相等，但亮条纹的宽度和暗条纹的宽度不同。夫琅禾费衍射的条纹数量与缝隙的宽度和光的波长有关。夫琅禾费衍射菲涅尔衍射是光在障碍物边缘发生衍射的现象，通常发生在光源、障碍物和观察者之间存在相对运动的情况下。菲涅尔衍射的特点是会产生动态的干涉图样，这种图样随着光源、障碍物和观察者之间的相对运动而变化。菲涅尔衍射的应用包括光学仪器设计、全息摄影以及光波导等领域。菲涅尔衍射04光的偏振偏振现象光波在振动过程中，其电矢量或磁矢量在某一特定方向上保持一致的现象。偏振光在自然光中，所有光波的电矢量或磁矢量都是随机分布的。当这些随机分布的电矢量或磁矢量只沿着一个特定的方向振动时，这种光被称为偏振光。偏振现象和偏振光偏振光的产生和检测产生偏振光的方法通过反射、折射、双折射、干涉和散射等物理过程可以产生偏振光。偏振光的检测使用偏振片或检偏器可以检测出偏振光。当偏振光通过偏振片或检偏器时，只有与偏振片或检偏器的透振方向一致的光才能通过。80%80%100%光的双折射当光通过某些晶体（如方解石、石英等）时，会分解成两个相互垂直的线偏振光，这种现象被称为双折射。由于晶体中不同方向上的折射率不同，导致光在通过晶体时发生分解。这种现象可以用光的波动理论来解释。双