专题二几何光学与傅立叶光学.pdf

专题二几何光学与傅里叶光学 主要内容 一 几何光学 二 光的波动方程 三 光学信号与系统 四 衍射及望远镜分辨率 一、几何光学 （一）人们对光学的认知 1．照明 2．成像 摄影（全息摄影）、电影/电视、摄像、光学遥感 快鸟图像 IKONOS图像 一、几何光学 3．信息存储 2 CD_ROM、DVD，存储密度高（可达40 ～100Gb/in ） 4．太阳能 太阳能热水器、太阳能电池（航天器的能源）、现 有的能源绝大部分来自阳光。 5．光纤通信 近红外三个光波窗口：0.85um/1.31um/1.55um。 通信容量大、损耗低、不受电磁干扰、重量轻 一、几何光学 6．激光通信 7．激光武器 8．激光手术刀 9．光子计算机 10．光电测量 一、几何光学 光学是一门古老、不断发展的学科 以牛顿为代表的微粒说 （几何光学）； 以惠更斯为代表的波动说 （波动光学）； 爱因斯坦的新微粒说：光既具有微粒性也具有波 动性，即具有波粒二象性。 一、几何光学 （二）几何光学基本定律 1．直线传播定律 在无损耗的均匀媒质里，若无外力作用，光沿 直线传播。 2．反射定律 光在两种不同媒质的界面上产生反射。光的入 射线、反射线和界面的法线在同一平面上，并且反 射角等于入射角。 一、几何光学 3．折射（斯涅耳）定律 光在两种不同媒质 的界面上产生折射。光 的入射线、折射线和界 面的法线在同一平面上， 并且入射角与折射角正 弦函数之比等于某个常 数，即 sin  n 12 sin 一、几何光学 4．光的全反射 在媒质的界面上，光线只反射不折射的现象称为 光的全反射。 光线全反射的条件：光线从光密媒质射向光疏媒 质；折射角  90 。 光线全反射的临界角 （光纤通信应用）  c sin  n 1 n c n12 2 c sin ( 2 ) sin 90 n1 n1 一、几何光学 5．光传播的可逆性原理 设光沿路径c由点A传播到点B。若将传播方向颠倒 过来，则光将沿路径c由点B传播到点A。 6．折射率（媒质/波长） 相对折射率 : 媒质2对媒质1的相对折射率。 n 12 绝对折射率（n ）: 媒质对真空的相对折射率。 c n v 一、几何光学 （三）光程 1．光程的定义 光线在传播过程中,不同媒质中的路程和折射率乘 积的和称为光程。 l (n QA n AB 