《物理光学》课件

《物理光学》ppt课件光学导论光的干涉光的衍射光的偏振光学仪器目录CONTENT光学导论01光具有波粒二象性01光既表现出波动性质，又表现出粒子性质。光既可以像波一样向前传播，有时又表现出粒子的特征。因此，可以把光看作是一种波粒二象性的统一体。光具有能量02光是一种电磁波，具有能量。光的能量与频率成正比，频率越高，能量越大。光具有动量03光具有动量，其大小与光强和波长的乘积成正比。光的基本性质光的直线传播光在均匀介质中沿直线传播，若遇到不均匀介质，光线会发生折射或反射。光的折射当光从一种介质斜射入另一种介质时，会因为速度的改变而发生方向的变化，这种现象称为光的折射。折射率是描述介质对光线折射能力的一个物理量。光的反射当光遇到障碍物时，会按照“入射角等于反射角”的规律反射回去。反射分为镜面反射和漫反射，镜面反射是指光线射到平滑的表面发生的反射，漫反射是指光线射到粗糙表面发生的反射。光的传播当两束或多束相干光波相遇时，它们的光程差会导致光强的加强或减弱，形成干涉现象。干涉是光的波动性的重要表现之一。光的干涉光在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物继续传播的现象称为光的衍射。衍射是光的波动性的另一重要表现。光的衍射光的干涉与衍射光的干涉02当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光强分布出现周期性变化的现象。相干光波源、有相同的频率、有恒定的相位差、有相同的振动方向。干涉现象与干涉条件干涉条件干涉现象双缝干涉实验通过双缝干涉实验可以观察到明暗交替的干涉条纹。干涉条纹特点等间距、等宽度的明暗交替条纹，条纹宽度与干涉级数有关。双缝干涉薄膜干涉原理当光波入射到薄膜表面时，发生反射和折射，不同波长的光波在薄膜上下表面反射后发生干涉。增反膜和增透膜通过控制薄膜厚度和折射率，可以得到增反膜和增透膜，分别用于增强反射光和减少反射光。薄膜干涉迈克尔逊干涉仪结构由分束器、反射镜和测量系统组成。干涉现象当两束相干光波在分束器分束后分别照射到两个反射镜上，再反射回到分束器会聚，产生干涉现象。迈克尔逊干涉仪光的衍射03光在传播过程中遇到障碍物时，偏离直线方向传播的现象。衍射现象根据障碍物的形状和大小，衍射可分为小孔衍射、单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射等。衍射分类衍射现象与分类单缝衍射是指光通过一条狭窄的缝隙后产生的衍射现象。单缝衍射图样通常由主极大和次极大、次极小和主极小组成，呈现出明暗相间的条纹。单缝衍射的明暗条纹宽度与波长有关，波长越长，条纹越宽。单缝衍射圆孔衍射是指光通过圆孔后产生的衍射现象。圆孔衍射通常呈现为明亮的中心和逐渐向外扩展的明暗交替的同心圆环。圆孔衍射的明环宽度和暗环宽度都与波长有关，波长越长，环宽越宽。圆孔衍射光栅衍射可以呈现出多套明暗相间的条纹，每套条纹都与光栅的狭缝方向垂直。光栅衍射的应用包括光谱分析和光学仪器制造等领域。光栅衍射是指光通过刻有密集平行狭缝的光栅后产生的衍射现象。光栅衍射光的偏振04光波在振动过程中，其电矢量或磁矢量只在某一特定方向上保持振动。偏振现象偏振光偏振滤光片在自然光中，每个光子都有两个垂直的偏振方向，而偏振光只沿着一个方向振动。允许特定偏振方向的光通过，常用于消除反射光。030201偏振现象与偏振光电矢量或磁矢量与波的传播方向平行。线偏振电矢量或磁矢量在垂直于波的传播方向的平面上呈圆周运动。圆偏振电矢量或磁矢量的运动轨迹为椭圆。椭圆偏振平面波的偏振状态当光线通过某些晶体时，会分解成两个偏振方向的光线。双折射某些物质能使入射的偏振光发生旋转的性质。旋光性利用晶体双折射现象制成的光学器件，如偏振片、波片和旋光器等。晶体光学器件晶体中的光偏振

偏振光的干涉干涉现象当两束或多束相干光波相遇时，会因相位差而产生明暗相间的干涉条纹。偏振光的干涉当两束偏振方向不同的光波相遇时，会产生特殊的干涉现象。干涉图样由相干光的干涉产生的明暗交替的图样，可用于测量光波的波长、相位差等参数。光学仪器05成像原理透镜通过改变光线的传播路径，使光线会聚或发散，从而形成实像或虚像。透镜的分类根据透镜的形状和焦距，可以将透镜分为凸透镜、凹透镜和双面透镜等。像距与物距物距是物体到透镜的距离，像距是像到透镜的距离，两者之间的关系决定了成像的性质。透镜与成像原理照相机通过透镜将景物折射到胶片上，形成静态的图像。照相机原理摄像机通过透镜将景物折射到感光元件上，形成动态的图像。摄像机原理随着数字技术的不断发展，数字摄影技术逐渐取代传统的胶片摄影。数字摄影技术照相机与摄像机显微镜原理显微镜通过透镜和反射镜的组合，将微小的景物放大并呈现清晰图像。光学仪器的发展随着光学技术的不断进步，望远镜和显微镜的性能得到了极大的提升。望远镜原理望远镜通过组合多个透镜，将远处的景物放大并呈现清晰图像。望远镜与显微镜非球面透镜与光学表面加工非球面透镜非球面透镜