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文档简介

几何光学基本概念主讲人：夏锦涛知识目标掌握光波掌握可见光、单色光、复色光掌握介质折射率掌握光密介质、光疏介质掌握波面能力目标思政目标能对光学基本常识进行阐述具有工匠精神

学

习

目

标光是一种电磁波，属于横波，质点的振动方向和波的传播方向垂直，如图1所示，且具有波粒二象性，通常情况下，又常把光称为光波。distancewavelengthpeaktrough（+）amplitude（-）amplitude图1电磁波电磁波：（又称电磁辐射）是由同相振动且互相垂直的电场与磁场，在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效地传递能量和动量。光

波光

波在所列出的电磁波谱中，光波的波长范围约为10~

106nm，如图2所示。图2电磁波谱图可见光：波长为380～760nm的光波能被人眼所见，称为可见光。在可见光区域内光波的波长不同，光的颜色不同。单色光：单一波长且具有特定颜色的光，称为单色光，如红光、蓝光等。复色光：由几种单色光相混合后产生的光称为复色光。如白光就是一种复色光。不同颜色的光对应的波长范围如图3所示。VisibleLightWavelength(nm)700600500400可见光、单色光、复色光图3可见光光谱图真空中的波速：c

3.0108m/s不同波长的光波在真空中均以相同的速度传播。波速：

=

/T空气中的波速比真空中约慢87km/s。光在透明介质中的传播速度随波长不同而改变；在同一介质中，波长长的波速快，波长短的则波速慢。介

质

折

射

率同一单色光在不同介质中传播，f不变而

不同。光在真空中的光速c与其在相应介质中的光速之比，称为该介质的折射率

。从而可得到：又介

质

折

射

率

和m分别是光经过该介质时的波速和波长。此式表明：

红光（C）：

C

C

nC

蓝光（F）：

F

F

n

F

n值的大小表示了光学介质折光能力的强弱（折射率）。介

质

折

射

率nC

n

F三棱镜白纸屏红橙黄绿蓝靛紫太阳光红光的

长，折射率较小，相对于入射光而言，光线的偏折能力较弱，而紫光的

短，偏折的能力较强，如图4所示。介

质

折

射

率图4三棱镜光的色散图光学介质折射率n的大小与介质的光学性质和光的波长有关，表示介质折光能力的强弱。光密介质：折射率高的介质，折光能力强，光速慢。光疏介质：折射率低的介质，折光能力弱，光速快。不同介质，都有各自不同的折射率。同一介质，对不同波长的色光具有不同的折射率。波长长的色光折射率低，波长短的色光折射率高。光密介质与光疏介质自点光源向四周辐射的光波，在某一瞬时，光振动位相相同的各点构成一曲面，也就是光波在某一时刻所达到的某一特定位置，称为波面（wavesurface）。波面光波光线波

面图5光波、波面与光线波面按形状不同可分为球面、平面和任意曲面（为不规则波面）。在均匀介质中，由点光源发出的光波是一系列以点光源为中心的同心球面波。平行光波为平面波。由不规则曲面光波形成

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