五年医总复习20-29.ppt

1、第20章 几何光学,教学基本要求 一、掌握单球面折射公式，能解决共轴球面系统的成像问题； 二、掌握透镜成像公式，能解决透镜组成像问题； 三、了解眼睛的光学结构及其屈光系统，掌握眼屈光不正的矫正；,1 球面折射 1.1 单球面折射,C,A,O,S,S,P,像,物,主光轴,符号规定：实物、实像时，u、v 取正号；虚物、虚像时， u、v 取负号。凸球面迎着入射光线时，r 取正号；凹球面过迎着入射光线对时，r 取负号。,1.2 共轴球面系统 在共轴球面系统中求物体的像时，可以用逐次成像法：先求出物体通过第一个折射球面所成的像，然后以这个像作为第二个折射球面的物，求得经过第二个折射球面的像，如此依次下去

2、，直至求出最后的像。,若前一个球面所成的像在次一个球面之前，就可把前一个球面的像当作次一个球面的实物；若前一个球面所成之像在次一个球面之后，这时就是虚物。,S,S,像,物,主光轴,2 薄透镜成像公式,S,薄透镜的焦距和焦度,焦度,当f 以米为单位时， 的单位为屈光度，用D表示。,1屈光度=100度,复合透镜,S,一、近视眼矫正方法：配合适的凹透镜；,远点,远点,3 眼的屈光不正及其矫正,凹透镜的作用是：平行光 (无穷远处物体)经凹透镜折射成一虚像于近视眼患者的远点，则该患者不调节眼睛能看清。,例 某近视眼的远点在眼前0.5m处，欲使他能看清远物，应配什么样的透镜？ 解：应配凹透镜，使远处物体经

3、凹透镜折射成一虚像于近视眼的远点处，这时 ，代入公式得,即应配焦度为-200度的凹透镜。,二、远视眼矫正方法：-配合适的凸透镜；,1. 理解相干光的条件及获得相干光的方法.,3. 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变.,2. 掌握双缝干涉的有关计算.,教学基本要求,第21章 光的干涉,4. 能理解薄膜干涉的原理.,振动方向相同、频率相同、相位相同或相位差恒定。,1 相干光源条件,普通光源发光特点：原子发光是断续的，每次发光形成一长度有限的波列, 各原子各次发光相互独立，各波列互不相干。,两个独立的光源，即使频率相同也不满足相干光源条件。,2 获得相干光的方

4、法,振幅分割法,波阵面分割法,两束光到达A点的波程差为,A,B,3 杨氏双缝干涉,减弱,加强,明纹,暗纹,以O点为轴，明暗条纹上下对称分布。相邻两条明(暗)条纹的间距为,一般的，d在mm数量级，D在m数量级。,半波损失 ：光从光速较大的介质射向光速较小的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了 ， 相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半波损失.,光程: 介质折射率与光的几何路程之积 =,2. 光程差 (两光程之差),光程差,3. 相位差,例4 如图21-10所示，当用一厚度为 、折射率为 的云母片覆盖在杨氏双缝干涉实验中的一条缝上时，屏上的零级明条纹移到了原来的（未覆盖云母片时

5、）第7级明条纹所在处，求入射光的波长.,解： 设入射光的波长为 ，未覆盖云母片时第7级明条纹在屏上 点，则两缝到 点的光程差为 覆盖云母片后，两缝到 点的光程差为 即 ,由、两式有 代入数据得,P,L,4 薄膜干涉,根据具体情况而定,反射光的光程差,加 强,减 弱,2. 理解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响.,3. 理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响.,4.了解圆孔衍射及其对光学仪器分辨率的影响.,教学基本要求,1.了解惠更斯菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释.,第22章 光的

6、衍射,1 惠更斯 菲涅耳原理,：波阵面上面元 (子波波源),： 时刻波阵面,*,子波的波动方程为,子波在 点引起的振动振幅 并与 有关 .,子波的相干迭加,菲涅耳指出 衍射图中的强度分布是因为衍射时， 波场中各点的强度由各子波在该点的相干叠加决定. 点振动是各子波在此产生的振动的叠加 .,2.1 衍射装置与衍射图样的特点,2 夫琅和费单缝衍射,单缝衍射公式,夫琅和费单缝,衍射的光强分布图示,( 5),(2) 中央亮纹的线宽度,(3) 其它各级明条纹的角宽度和线宽度,入射光非垂直入射时光程差的计算,（中央明纹向下移动）,（中央明纹向上移动）,光栅常数：,：透光部分的宽度,：不透光部分的宽度,一、

7、光栅的结构,22.4 光栅衍射,3 光栅衍射,光栅公式,条纹的级次,光栅衍射结果,在单缝衍射的中央明纹及其它各级明纹的区域中，又有多缝干涉产生的明暗相间的条纹,光栅衍射的图样及其特点 -缝数越多，明条纹越亮，宽度越窄。,1条缝,5条缝,3条缝,20条缝,对光栅主极大公式的讨论,相邻两级主极大的夹角,在屏上可呈现的主极大的最高级次为,K级主极大的衍射角为,K级主极大在屏上的位置坐标为,入射光为白光时， 不同， 不同，按波长分开形成光谱.,缺级现象,缺级条件：,当衍射角 同时满足 、 时,本该呈现的主极大强度为零，称为缺级。,第23章 光的偏振,教学基本要求,一、理解自然光与偏振光的区别，掌握偏振

8、光的获得方法和检验方法； 二、理解布儒斯特定律和马吕斯定律;,线偏振光：,1 光波的五种偏振状态,自然光：光矢量对于传播方向完全对称的光波，其效果可用两个互相垂直、位相没有关联的线偏振光来代替。,圆偏振光：|E|= 常量,方向绕传播方向匀角速的转动的光波。顺时针为右旋，逆时针为左旋。,椭圆偏振光：E 的大小和方向都在有规律的变化，E 的末端在垂直于传播方向的平面内投影点的轨迹为椭圆的光波。,部分偏振光：自然光在传播过程中，由于外界的作用造成各个振向上的强度不等的光波。,若某一部分偏振光沿某一方向上具有光强的最大值 ，在其垂直方向上具有光强的最小值 ，通常用 来量度偏振的程度，并称 为偏振度。,

9、获得线偏振光的常用方法, 利用物质的二向色性制成偏振片(器), 反射或玻璃片堆, 利用物质的双折射特性制成偏振棱镜,二向色性 : 某些物质能吸收某一方向的光振动 , 而只让与这个方向垂直的光振动通过，这种性质称二向色性 。,3.1 偏振器(片) ：能使自然光变成偏振光的装置(器件)。,透射轴方向(偏振化方向) ：当自然光照射在偏振片上时，它只让某一特定方向的光通过，这个方向叫此偏振片的透射轴方向，也叫偏振化方向 。,3.2 起偏和检偏 起偏-将自然光变成偏振光的过程； 检偏-检验入射光是否为偏振光并确定其振动方向。,3 起偏与检偏,检偏器,起偏器,3. 3 马吕斯定律（1880 年）,马吕斯定

10、律-强度为 的偏振光通过检偏振器后, 出射光的强度为,入射面 入射光线和法线所成的平面 .,反射光 部分偏振光 ，垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动 .,折射光 部分偏振光，平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动 .,理论和实验证明：反射光的偏振化程度与入射角有关 .,4 反射光与折射光的偏振性,教学基本要求,一、了解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理，以及在此基础上建立起来的洛伦兹变换式.,二、理解狭义相对论中同时的相对性以及长度收缩和时间膨胀的概念，掌握有关的计算；了解牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观以及二者的差异.,三、理解狭义相对论中质量、动量与速度的关系，以及质量与能量间的

11、关系.,第24章 狭义相对论,*,1.1.伽利略变换,1 牛顿的绝对时空观,伽利略变换,在伽利略变换下,时间空间彼此独立,且与物质运动无关.,伽利略变换是经典时空观的集中体现.,在两相互作匀速直线运动的惯性系中，牛顿运动定律具有相同的形式.,1.2 速度变换式,1.4 牛顿力学的相对性原理,结论：对质点受力的量度与测量者的相对运动无关，,推论：对于所有的惯性系,力学定律的数学形式相同。,的惯性系，牛顿第二定律的数学形式相同。,即牛顿第二定律在伽氏变换下是不变量，或对于所有,(1).牛顿时空观认为:空间存在一个绝对静止的参照系,1.5牛顿时空观与牛顿相对性原理的对立性,(2).牛顿相对性原理认为

12、:用任何力学方法都找不到绝,对静止的参照系。,爱因斯坦的哲学观念：自然界应当是和谐而简单的. 理论特色：出于简单而归于深奥.,Albert Einstein ( 1879 1955 ) 20世纪最伟大的物理学家, 于1905年和1915年先后创立了狭义相对论和广义相对论, 他于1905年提出了光量子假设, 为此他于1921年获得诺贝尔物理学奖, 他还在量子理论方面具有很多的重要的贡献 .,(1) 相对性原理,物理学定律在所有的惯性系中都具有相同的表达形式，不存在一种特殊的惯性系。,真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，不依赖于惯性系的选择。即在所有惯性系内，自由空间中光的速率具有相同

13、的值c.,关键概念：相对性和不变性 .,相对性原理是自然界的普遍规律.,所有的惯性参考系都是等价的 .,(2) 光速不变原理,2 狭义相对论的基本原理,3 洛仑兹变换,说明,时空是密切相关不可分割的整体,c,为极限速度,转化为伽利略坐标变换.,4 相对论的时空观,(1)时空间隔变换式,4.1 时序的相对性和因果律,两事件时空间隔,两事件的空间间隔,两事件的时间间隔,同时的相对性,2.同时的相对性,例,关联事件,“同时”是相对的。,即,4.时序的因果律,t与t反号的条件,关联事件(包括间接关联事件),为因果关系传输速度或信号速度，时序不会颠倒!,3.时序的相对性,这是物质运动速度及信号传播速度不

14、能大于 光速的必然结果，具有绝对性。,对于有因果关系的关联事件（如：发送与 接收，出生与死亡，栽种与收获等）,运 动 的 钟 走 得 慢,4.2 时间膨胀,固有时间 ：同一地点发生的两事件的时间间隔 .,延缓效应说明,在某惯性系中发生在同一地点的两个事件的 时间间隔为固有时间,最短,在其他惯性系中,这两个事件发生在不同地点, 测得此两事件的时间为非固有时间,上述效应称为时间膨胀或时间延缓.又称运动时钟变慢 ( K 认为 K 上的种走慢了).,相对论时间测量具有相对性,运动时钟变慢效应是互逆的.,表明日常经验的,狭义相对论的低速近似.,绝对时空概念是,时，,4.3 长度收缩,在K 系中测量,在 系中测量,固有长度,收缩效应说明,又称为洛伦兹收缩,狭义相对论的时空观 1） 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的， 时间关系也是相对的，只有将空间和时间联系在一起才有意义. 2）时空不互相