《光学原理与应用》课件.pptVIP

*****************************光学系统的光学分辨率1衍射极限由于光的衍射效应，光学系统的分辨率受到限制，无法无限提高。衍射极限是光学系统分辨率的理论上限。2瑞利判据瑞利判据是判断两个相邻物体是否可以分辨的标准。如果两个物体的衍射图案的中心间隔大于或等于一个艾里斑的半径，则认为可以分辨。3提高分辨率的方法可以通过提高数值孔径、缩短波长等方法来提高光学系统的分辨率。例如，使用浸没式光刻技术可以提高光刻系统的分辨率。光的波动性波动光学波动光学是研究光的波动性质的分支。波动光学主要研究光的衍射、干涉、偏振等现象。光的干涉光的干涉是光的波动性的重要体现。两束相干光叠加时，会发生干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。光的衍射光的衍射也是光的波动性的重要体现。当光遇到障碍物或小孔时，会发生衍射现象，光线弯曲绕过障碍物或小孔继续传播。光的粒子性光电效应光电效应是指光照射到金属表面时，金属会发射电子的现象。光电效应是光的粒子性的重要体现。1康普顿效应康普顿效应是指光子与自由电子碰撞时，光子的能量和动量发生变化的现象。康普顿效应也是光的粒子性的重要体现。2光的粒子性应用光的粒子性在光电探测、激光技术等领域有广泛的应用。例如，光电探测器就是利用光电效应来探测光的。3光量子论1光量子光量子论认为光是由一份一份的光量子组成的，光量子具有一定的能量和动量。光量子的能量与光的频率成正比。2能量光的能量是不连续的，只能取一些离散的值，这些离散的值是普朗克常数h的整数倍。光的能量可以用公式E=hv来表示。3光量子应用光量子论是理解光电效应、康普顿效应等现象的基础。光量子论在激光技术、光电探测等领域有广泛的应用。光的相干性1相干光相干光是指频率相同、振动方向相同、相位差恒定的光。相干光可以发生干涉现象。2相干长度相干长度是描述光的相干性的一个重要参数。相干长度越长，光的相干性越好。3相干性应用相干性在全息技术、激光干涉测量等领域有广泛的应用。例如，全息技术就是利用光的相干性来记录和再现物体的三维图像的。全息技术基础记录再现全息技术是一种记录和再现物体三维图像的技术。全息技术利用光的干涉原理，将物体的振幅和相位信息记录在全息图上，然后通过光照射全息图，再现出物体的三维图像。全息技术分为记录和再现两个步骤。记录是指将物体的三维信息记录在全息图上，再现是指通过光照射全息图，再现出物体的三维图像。光纤通信基本原理光纤光纤是光纤通信的传输介质。光纤通常由纤芯和包层组成，纤芯的折射率高于包层的折射率，光在光纤中通过全反射不断传播。光源光纤通信的光源通常是激光器或发光二极管（LED）。激光器具有相干性好、功率高等优点，适合于远距离、高速率的光纤通信。LED具有成本低、寿命长等优点，适合于短距离、低速率的光纤通信。光电探测器光纤通信的光电探测器用于将光信号转换为电信号。光电探测器通常是光电二极管或雪崩光电二极管（APD）。光电二极管具有灵敏度高、响应速度快等优点，APD具有更高的灵敏度，适合于远距离、高速率的光纤通信。光纤通信具有传输容量大、传输距离远、抗干扰能力强等优点，是现代通信的重要方式。光电检测技术光电效应光电检测技术是基于光电效应的。光电效应是指光照射到物质表面时，物质会发生电学变化的现象。光电效应包括外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。光电探测器光电探测器是光电检测技术的核心器件。光电探测器用于将光信号转换为电信号。光电探测器种类繁多，如光电管、光电倍增管、光电二极管等。光电检测应用光电检测技术在很多领域都有应用，如环境监测、医疗诊断、工业控制等。例如，光电传感器可以用于测量光强度、颜色、距离等。光学探测器的种类和特性1光电管光电管是一种利用外光电效应的光电探测器。光电管具有灵敏度高、响应速度快等优点，但稳定性较差。2光电倍增管光电倍增管是一种具有倍增效应的光电探测器。光电倍增管具有极高的灵敏度，可以探测到非常微弱的光信号，但体积较大、成本较高。3光电二极管光电二极管是一种利用内光电效应的光电探测器。光电二极管具有体积小、稳定性好、响应速度快等优点，是应用最广泛的光电探测器。光电探测器的工作原理外光电效应外光电效应是指光照射到金属表面时，金属会发射电子的现象。光电管和光电倍增管是基于外光电效应的光电探测器。内光电效应内光电效应是指光照射到半导体材料时，半导体材料的电导率会发生变化的现象。光电二极管是基于内光电效应的光电探测器。光生伏特效应光生伏特效应是指光照射到半导体材料时，半导体材料会产生电压的现象。太阳能电池是基于光