光学基础知识讲座1

1、光學基礎知識讲座作成者：作成日：05-05-1211、什么是光？光是一種物質，它同時具有波和微粒（光量子）的雙重性質，即光具有波粒二象性光的本性既像宏觀波那樣，有干涉、衍射等波性，又像微觀粒子那樣，一份一份不連續，具有量子性。 光在傳播過程中往往顯示波動性，光的產生、光與物質的相互作用往往顯示粒子性。22、幾何光學、物理光學幾何光學：主要包括光的直綫傳播定律、光的反射和折射定律等。 注意：在此領域，我們把光看成“能夠傳輸輻射能量的幾何線”，稱爲“光線”。物理光學：主要包括光的干涉、衍射和偏振，光和物質的相互作用（如光電效應）等 33、光的三原色紅、綠 、藍* 三原色的加色效应品綠黄紅白青藍44

2、、光的速度：光在空氣中的傳播速度： 光在其他介質中的速度都小於此速度 （ 光在水中的速度約為空氣中的3/4，在玻璃中的速度比在水中還要慢些。）C=3.0108 m/s 55、各種電磁波的分佈：可見光的波長範圍（即人眼所見的範圍） 380nm780nm無線電波可見光X射綫紫外綫 射綫紅外綫毫米波宇宙 射綫波長增長紅 橙 黃 綠 青 藍 紫66、光線傳播的基本定律：* 光的直綫傳播定律： 光在同種均勻介質中沿直綫傳播（光在不同介質的界面上，或在同種不均勻的介質中 不一定沿直綫傳播，可能發生光的反射和光的折射） 代表性自然現象有： 影、日食、月食、小孔成像等76、光線傳播的基本定律影：是自光源發出並

3、與投影物體表面相切 的光線在背光面的後方圍成的區域。本影：光線在投影物體後形成的光線完全不 能到達的區域。半影：發光面較大的光源在投影物體後形成 的只有一部分光照射的區域。86、光線傳播的基本定律* 光的反射定律： 反射光線、入射光線和法線在同一平面内， 反射光線與入射光線分居在法線的兩側， 反射角等與入射角。 鏡面反射和慢反射 生活中現象有：平面鏡成像等 96、光線傳播的基本定律* 光的折射定律： 折射光線、入射光線和法線在同一平面内， 折射光線與入射光線分居在法線的兩側， 入射角正弦與折射角正弦之比為一常數。 （表達式： sin i / sin r = 常數）生活中現象有：水中的筷子不直、

4、捉鱼等10折射率（絕對折射率）： 光從真空射入某介質發生折射時，入射角正弦與折射角正弦之比稱爲該種介質的折射率。 （表達式：n= sin i / sin r ） 折射率和光在介質中的傳播速度有關。 故折射率 n= c / v （任何介質的折射率大於 1） c-表示光在真空中的速度 v-表示光在該介質中的速度 折射率是表示介質對光線偏折程度的物理量6、光線傳播的基本定律116、光線傳播的基本定律全反射： 簡單說是光照到兩種介質的界面上時，光線全部被反射回原介質的現象。 (此時遵從反射定律） 生活中現象有：海市蜃樓全反射的條件： a 、光線從光密介質進入光疏介質 b 、入射角大於或等於臨界角 （折

5、射角大於90度時的入射角）127、光的干涉產生干涉的條件： 兩束頻率相同，相差恆定的光束疊加 雙縫干涉薄膜干涉： a 、光照在薄膜上，從膜的前表面和後表面反射回來的光 再次相遇，而產生的干涉現象。 b 、两列反射波的路程差，等于薄膜厚度的两倍即：T=2d 由于膜上各处的厚度不同，故各两列发射波的路程差不等 T=2d=n (n=1,2) 出现明纹 T=2d=(2n-1)/2 (n=1,2) 出现暗纹 137、光的干涉 生活中薄膜干涉的現象： 水面上的油膜、肥皂泡等在白光下的五彩薄膜干涉的應用： a 、檢查精密零件的表面質量 M工程中应用实例-两种检测方法： 接触法（样板法）、非接触法（干涉仪法）

6、 牛顿环：空气膜干涉 147、光的干涉 b 、鏡頭的增透膜 CO工程中应用实例-膜厚的测定 增透膜的厚度是透射光在薄膜中波长的1/4倍 使薄膜前后两面的光程差，等于波长的一半 T=2d=(2n-1)/2 (n=1) 出现暗纹 T=2d=/2 故 ： d=/4 根据能量守恒定律得出增强作用158、光的衍射光的衍射： 光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象产生明显衍射的条件： 障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比光的波长还小169、常用光学零件介绍平面镜： a 、平面鏡成像的特點： 等大、正立、對稱、虛像 b 、平面鏡成像的性质： 只改变光的传播方向，不能改变光性质179、常用光学零件介绍球面镜：

7、 a 、凸面镜特性： 对光线有发散作用,扩大视场 b 、凹面镜特性： 把光线会聚于球心189、常用光学零件介绍全反射棱镜： -横截面为等腰直角三角形的棱镜 垂直于全反射棱镜任意一面的光线进入棱镜后， 都会在棱镜的其他面发生全反射。 生活中的实际运用：车尾灯，路标，潜望镜等199、常用光学零件介绍透镜： 关于透镜的一些概念： 主轴、光心、焦点、焦距种类： a 、凸透镜-中心比边缘厚的透镜 特性：对光线有汇聚作用 209、常用光学零件介绍b 、凹透镜-中心比边缘薄的透镜 特性：对光线有发散作用c 、非球面透鏡（GSL) -非球面各点曲率不同 特性：消除球差和色差， 减轻重量 透镜成像公式：1/u + 1/v = 1/f 像的长度放大率：m=象高 / 物高= |v| / u2110、常用光学零件介绍 透镜成像规律：2210、常用光学零件介绍 透镜成像作图常用的三条特殊光线： a 、