01导言 第一章.ppt

光学信息处理技术 1.费马原理与变折射率光学 2.波动光学引论 3.介质界面光学与近场光学显微镜 4.干涉装置与光场时空相干性·激光 5.多元多维结构的衍射与分形光学 6.傅里叶变换光学与相因子分析方法 7.光全息术 8.光的吸收、色散和散射。 学习目的 本课程以波动光学为基础，系统而深入地论述了从经典波动光学到现代变换光学所包括的基本概念和基本规律，全面而细致地分析了典型光学现象及其重要应用，反映了光学在诸多方面的新进展。 通过本课程的学习，系统和全面地掌握波动光学的基本理论、研究方法和实际应用，为学习与光学相关的其它专业课打下基础。 1.1惠更斯原理(Huygens, principle) 波动说 V光 ﹥ V介 1.2 折射率 一、定义 1.3 光程 1.4 费马原理 一.表述 例、由费马原理导出折射定律 作业：１.５，１.６ 预习思考:为什么单根阶跃光纤不能传输图象？ 现代光学基础 陈美香 电子科学与技术专业2007级 (Fundamentals of Modern Optics) (50学时) ?课程导言 1948年全息术的发明 1955年作为像质评价标准的光学传递 函数的确立 1960年新型光源激光器诞生 连同 1942年第一台相衬显微镜问世 傅里叶变换光学理论的形成 光学信息处理技术的兴起 ◆ 波动光学 风光无限 现代光学发展过程中有标志性的几项成就: 经典波动光学 全息照相原理 哈勃望远镜可看到“可测”宇宙中97％的天体。 地面观测 用哈勃望远镜观测 望远镜 物镜 目镜 光阑 激 光 扫描隧道 显微镜 1982年 扫描探针显微镜 人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广阔的应用前景，被国际科学界公认为八十年代世界十大科技成就之一。 纳米科技突飞猛进的发展 Dendrimer-like Gold Nanoparticle[3] Biomolecular Recognition on Vertically Aligned Carbon Nanofibers[1] ε-Co nanocrystals coated by a monolayer of poly(acrylic acid)-block-polystyrene [2] 呈现原子或分子的表面特性 不同空间频率的光栅组合 直流成分 低频成分 低频成分 高频成分 高频成分 o o’ 透镜 衍射屏 f z x y x’ y’ ?1 P ?2 ◆ 光学科学分支概略 光的粒子性 波动光学 光的本性 波动光学 ◆ 全课程内容结果 波动所到达的媒质中各点，都可以看作为发射子波的波源，而后一时刻这些子波的包迹便是新的波阵面。 贡献 惠更斯 (Huygens,1629-1695) 荷兰物理学家、天文学家和数学家。1690年出版《论光》，提出光的波动理论，从几何学上给出寻求光传播方向的普遍方法。 不足 不能回答光振幅、光强度和光相位的传播问题 光波衍射理论 用惠更斯原理确定 下一时刻球面波的波前 . . . . . . . . . . . . . . . . 子波源 t Δ + t 时刻 的波面 t 时刻 的波面 t u Δ ◆均匀介质 ◆非均匀介质中光线还是直线吗？？？ ◆导出折射定律(大物学过,同学回去复习) i1 i2 i1 sin sin i1 i2 = v1 v2 = const (t) (t+△t) ◆折射定律与光速比 i1 i2 i1 微粒说 X Y sin sin i1 i2 = v1 v2 = const = v2X v1X v2Y ﹥v1Y 傅科、斐索（1850） sin sin i1 i2 2 = n n 1 = n 2 1 二、夫琅禾费谱线 1.520 42 1.523 00 1.529 33 1.534 35 红 黄 蓝 紫 656.3 589.2 486.1 434.0 H Na H H C D F G 冕牌 玻璃 色视 觉 波长/nm 化学 元素 标识 符号 表一 特重火石 1.71303 1.72000 1.73780 1.75324 重火石 1.66650 1.67050 1.68059 1.68882 轻火石 1.57208 1.57600 1.58606 1.59441 二、色散 C D F 三、正常色散 正常色散: 随波长增加折射率减小. 一般透明介质可见