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物理光学课件

目录CONTENCT光学基础知识光的干涉现象光的衍射现象光的偏振与晶体光学现代光学技术与应用实验方法与技巧

01光学基础知识

光是一种电磁波光速不变原理光的干涉和衍射光具有波粒二象性，既可以表现为波动性质，又可以表现为粒子性质。在真空中，光的传播速度是一个恒定值，与光源和观察者的运动状态无关。光波在传播过程中遇到障碍物或小孔时，会发生干涉和衍射现象，这是光波动性质的重要表现。光的本质与特性

80%80%100%几何光学基础在同种均匀介质中，光沿直线传播。光在平滑界面上反射时，反射光线、入射光线和法线位于同一平面内，且反射角和入射角相等。光在不同介质间传播时，会发生折射现象，折射光线、入射光线和法线位于同一平面内，且折射角和入射角满足一定的关系。光的直线传播定律光的反射定律光的折射定律

光的偏振光的色散光的相干性物理光学基本概念复色光分解为单色光的现象叫光的色散。色散现象表明，复色光是多种单色光的混合。相干性是指两个光波在叠加时能否产生干涉现象的性质。相干光波必须满足一定的条件，如频率相同、振动方向相同等。光波在传播过程中，其振动方向具有一定的规律性，称为光的偏振。偏振光在各个领域有着广泛的应用。

02光的干涉现象

两列或多列波在空间某些区域相遇时，振动加强而在另一些区域振动减弱的现象。干涉现象干涉条件干涉图样两列波的频率相同，相位差恒定，振动方向相同。呈现明暗相间的条纹，明条纹是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处，暗条纹是波峰与波谷相遇处。030201干涉现象及其条件

双缝干涉实验与原理双缝干涉实验通过双缝的单色光在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。原理光通过双缝后形成两列相干波源，在屏幕上产生干涉现象。双缝间距与波长关系双缝间距越小，干涉条纹越密集；波长越长，干涉条纹越宽。

光照射在薄膜上，经前后两个表面反射后形成干涉现象。薄膜干涉光在薄膜前后两个表面反射后形成相干波源，产生干涉现象。原理增透膜、增反膜、滤光片等光学器件的制造；测量光学表面反射相移等新原理新技术的研究。应用薄膜干涉及其应用

03光的衍射现象

光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播的现象。衍射现象根据障碍物或小孔的尺寸与光波长的关系，衍射可分为明显衍射和不明显衍射。分类衍射现象及其分类

惠更斯原理菲涅尔原理惠更斯-菲涅尔原理介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，即可作为新波源产生球面次波，在以后的任何时刻，这些子波的包络面就是新的波面。在光传播的过程中，光波前上的每一点都可以看作是新的光源，发出球面次波，这些次波在空间中相遇并发生干涉，形成新的光波前。

夫琅禾费衍射当光源和观察屏距离障碍物或小孔足够远时，即满足夫琅禾费条件时，观察屏上得到的是夫琅禾费衍射图样。其特点是衍射光强分布与光源和观察屏的距离无关。菲涅尔衍射当光源和观察屏距离障碍物或小孔较近时，不满足夫琅禾费条件时，观察屏上得到的是菲涅尔衍射图样。其特点是衍射光强分布与光源和观察屏的距离有关。夫琅禾费衍射与菲涅尔衍射

04光的偏振与晶体光学然光与偏振光反射和折射双折射选择性吸收偏振光及其产生方式在某些晶体中，光会发生双折射现象，分解成两束振动方向不同的偏振光。当光从一个介质传播到另一个介质时，反射光和折射光通常是部分偏振的。自然光包含各个方向的光振动，而偏振光则只包含某一特定方向的光振动。某些物质会选择性地吸收某一方向的光振动，从而产生偏振光。

马吕斯定律描述偏振光通过偏振器后的光强变化，定律表达式为I=I0cos2θ，其中I0为入射光强，θ为偏振光的振动方向与偏振器透振方向的夹角。布儒斯特角当自然光以某一特定角度入射到两种介质的分界面时，反射光和折射光都是完全偏振的，这个特定角度被称为布儒斯特角。其大小取决于两种介质的折射率。马吕斯定律和布儒斯特角

晶体的基本结构双折射色散旋光性晶体结构与晶体光学性质晶体是由原子、分子或离子按照一定的规律排列而成的固体物质。晶体的基本结构单元是晶胞，晶胞的排列方式决定了晶体的宏观性质。在晶体中，光会发生双折射现象，分解成两束振动方向不同、传播速度不同的偏振光。双折射现象是晶体光学性质的重要表现之一。不同波长的光在晶体中的折射率不同，导致不同颜色的光在晶体中的传播速度不同，从而产生色散现象。某些晶体具有旋光性，即当偏振光通过晶体时，其振动方向会发生旋转。旋光性是晶体光学性质的又一重要表现。

05现代光学技术与应用

123阐述激光的产生机制，包括受激辐射、光放大等过程，以及激光的单色性、方向性、相干性等特性。激光产生原理及特性介绍固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器等不同类型的激光器及其工作原理。激光器类型与工作原理列举激光在科研、工业、医疗、通信等领域的应用，如激光切割、焊接、打标、测距、光谱分析等。激