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* 1 光源 2 特征 Bolierxiangxing 3 光学现象 反射 折射 成像 衍射 干涉 4 应用 5 学科 6 元器件 透镜 和光学有关的概念和现象 * * 第十五章 光学基础知识（几何光学） 目录 §1 光学的发展历史和学科分支 §2 光源 光的基本性质 1 光源 2 光的特性 波前与光线 3 惠更斯原理 4 光波的描述 主要参量 1 光学的发展历史 2 光学的学科分支 第四部分 波动光学 §3 光的传播 1 光程和相位差 2 费马原理 3 光的反射、半波损失、 光的折射 §4 球面镜 透镜 §5 光的探测 1 光探测器 2 热探测器 1 球面镜 2 透镜及成像公式 3 成像的等光程性 4 像差 §6 光的吸收、散射与色散 1 光的吸收 2 光的散射 3 光的色散 15-3, 15-4, 15-7, 15-9 * （二）光学的学科分支 几何光学 以光的直线传播为基础,研究光在透明介质中的反射、折射及传播规律。它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限 。 物理光学 以光的波动性质为基础，研究光的干涉、衍射、偏振等波动性质。其基础就是经典电动力学的麦克斯韦方程组 。 波动光学 以光的量子性为基础，深入到微观领域，研究光和物质的相互作用规律。其基础主要是量子力学和量子电动力学。 量子光学 随着光的量子性的发现和激光的发明，而产生的新兴领域。包括非线性光学、信息光学、纤维光学、统计光学、付里叶光学、激光光学等． 现代光学 * (一) 光源 普通光源： 2 发光的随机性 1 发光的间隙性 激光光源： 单色性好。 表示光源单色性好坏 光波列长度 15.2 光源 光的基本性质 光源： 产生光波的波源（能够发光的物体） 产生机制：自发辐射、受激辐射 * (二) 光的特性 波前与光线 光线：人们常以垂直于波前且指向光传播方向 的直线称为光线。 按波前形状，可把光波分为球面波、柱面波、平面波等 光的特性：光是电磁波，有波的特性，同时又 具有粒子特性 。（波粒二象性） 波前：在任一时刻相位相同的点连成的轨迹 * 在光波传播时，某一时刻波前上的每一点都可以看作产生球面次级子波的波源，经过一段时间的新波前就是这些次级子波的包络面。 （三）惠更斯原理 * 光是电磁波，在空间传播的是相互垂直的电场强度 E 矢量（电矢量）和磁场强度 H 矢量 。 引起视觉作用和感光作用的主要是电矢量 E ，因而把 E 矢量称为光矢量，把 E 振动称为光振动。 光波的数学描述（平面简谐光波）： （四）光波的描述 主要参数 波源S，波的圆频率 ，光频率n ， ?0为初相位，波长 振幅、相位 抄 * 光速u ：光波在介质中传播的速度 ?r为介质的相对介电常数； ?r为相对磁导率 n为折射率 C = 299 792 458 m/s ?? 152 光波的主要参数 抄 * 平均能流密度或称为光强 电磁场的能量密度 平面电磁波的能量密度 能流密度矢量的大小 光波的主要参数 光强与光振动矢量的振幅平方成正比 探测器探测的就是平均能流密度 抄 * 电磁波谱: 宇宙射线 ?射线 x射线 微波 短波 中`波 长波 对数坐标 对数坐标 软x射线 真空紫外线 紫外光 可见光 近红外光 中红外光 远红外光 线性坐标系 紫 靛 蓝 绿 黄 橙 红 光 波 * ? = (400—700)nm的窄小范围1?m = 10-6m 1nm = 10-9m 1埃 = 10-10m 各种波长的电磁波中，能为人眼所感受的是 这波段内电磁波叫可见光，在可见光范围内，不同频率的光波引起人眼不同的颜色感觉．人眼对黄绿(550nm)光最为敏感. 对应的频率范围是 ? = （7.5 ?3.9）?1014 HZ 760 630 600 570 500 450 430 400(nm) 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 色度学：复色光、单色光 * 光在介质中传播的距离 折算成真空中的长度。 （一）光程和相位差 光在介质中传播的波长是真空中波长的1/n倍。 15.3 光的传播 相位落后的量