《应用光学复习 第一章.ppt

春之气息PPT模板 应用 光 学 复习课件 第一章 祝同学们考试顺利 ? 代表人物 – 胡克（R. Hooke） – 惠更斯（C. Huygens）提出的。 ? 其认为 – 光是一种波动，光的传播不是微粒的运动， 而是运动能量按波的形式迁移的过程。 – 波动说能更简单地解释光的反射、折射现象。 – 遗憾的是由于把光现象看成某种机械运动过程，认为光是一种弹性波，因而必须臆想一种特殊的弹性介质（以太ether）充满空间，这种介质应密度极小和弹 性模量极大。这些均无法实验验证。 应用光学课程教学内容 第一章 几何光学的基本定律与成像概念 第二章 共轴球面系统的物像关系 （重点） 第三章 平面镜、棱镜系统 第四章 光学系统中成像光束的限制 第五章 辐射度学和光度学基础（能量） 第六章 色度学 第七章 光学系统的像质评价和像差(成像质量的评价) 第八章 典型光学系统（望远镜、显微镜、照相机、投影仪） 第一章 几何光学的基本定律与成像概念basic laws of geometrical optics and basic imaging concepts 第一节 几何光学的基本定律 几何光学是以光线的概念为基础，采用几何的方法研究光在介质中的传播规律和光学系统的成像特性 按几何光学的观点，光经过介质的传播问题可归结为四个基本定律：光的直线传播定律、光的独立传播定律、光的反射定律和折射定律 1.光波、光线、光束light waves、rays and beams 光波 光波是一种电磁波，是一定频率范围内的电磁波，波长比一般的无线电波的短 可见光：400nm-760nm 紫外光：5-400nm 红外光：780nm-40μm 近红外：780nm-3μm 中红外：3μm－6μm 远红外：6μm－40μm 光源light sources 光源：任何能辐射光能的的物体 点光源：无任何尺寸，在空间只有几何位置的光源 实际中是当光源的大小与其辐射光能的作用距离相比可 忽略不计，则视为点光源 光学介质optical mediums 光学介质：光从一个地方传至另一个地方的空间。空气、水、玻璃 各项同性介质:光学介质的光学性质不随方向而改变 各向异性介质：单晶体（双折射现象） 均匀介质：光学介质的不同部分具有相同的光学性质 均匀各向同性介质 性价比手机资讯 尽在移动爸爸mtk手机网 波前 wave front 波前：某一瞬间波动所到达的位置构成的曲面 波面：传播过程中振动相位相同的各点所连结成的曲面 在任何的时刻都只能有一个确定的波前；波面的数目则是任意多的 球面波：波面为球面的波，点光源 平面波：无穷远光源 柱面波：线光源 光线：传输光能的有方向的几何线 在各向同性介质中，光沿着波面的法线方向传输，所以波面的法线就是光线 光束 光束：具有一定关系的光线的集合 同心光束：同一个发光点发出或相交于同一点 平行光束：发光点位于无穷远，平面光波 像散光束：既不相交于一点，又不平行，但有一定关系的光线的集合，与非球面的高次曲面光波相对应 2.几何光学的适用条件 光学系统的尺度远大于光波的波长 介质是均匀和各向同性的 3.基本定律 光的直线传播定律 各向同性的均匀介质 局限性 当光经过尺寸与光波长接近或更小的小孔或狭缝时，光的传播将偏离直线， “光的衍射” 当光在非均匀介质中传播时，是沿曲线传播的 光的独立传播定律 从不同光源发出的光线，在空间某点相遇时，彼此互不影响，各光线独立传播 利用这条定律，研究某一光线传播时，可不考虑其它光线的影响。大大简化我们对光线传播的研究 光的反射和折射定律 光传播到两种不同介质的光滑分界面上时，继续传播的光线或返回原介质，或进入另一介质。前者称为光的反射，后者为光的折射。 光的反射定律 同一平面内；法线的两侧，且I′′=-I 折射定律 在同一平面内 nsinI=n′sinI′ 折射率n：表征透明介质光学性质的重要参数之一。 n=c/v,描述介质中的光速相对于真空中的光速减慢程度的物理量 空气，n 略大于1（实际应用中大都假设为≈1） 水，n ≈1.3 玻璃，n ≈1.45 –1.75 光折射晶体，如铌酸锂n ≈2.2 –2.3 反射定律可以看作折射定律的特殊情况(n′= -n) 4.两个重要的光学现象 光路可逆 光的全反射 total reflection 在一般情况下，光线至透明介质的分界面时，将同时发生反射和折射。在一定的条件下，界面可将入射光线全部反射回去，而无折射现象，这就是光的全反射。 例如 从玻璃到空气的交界面：n=1.5,n′=1,