光学课件
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《光学》PPT课件
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•沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》中，论述了凹面镜、 凸面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。 培根（1214～1294年）提出用透镜校正视力和用透镜组成望 远镜的可能性。 阿玛蒂（1299年）发明了眼镜。 波特（1535～1561年）研究了成像暗箱。
沈括（1031～1095年） 培根（1214～1294年）
1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。 光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用（效应）等。 3、光的本性问题
4、光在生产和社会生活中的应用
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
3
§0-2 光学发展简史
一、萌芽时期 世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧
5
• 克莱门德（公元50年）和托勒玫（公元90～168年）研 究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面 时的入射角和折射角。
• 罗马的塞涅卡（公元前3～公元65年）指出充满水的玻璃 泡具有放大性能。
• 阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金（公元965～1038 年）认为光线来自被观察的物体，而光是以球面波的形 式从光源发出的，反射线与入射线共面且入射面垂直于 界面。
几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的 墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德 （公元前330～275年），差一百多年。
墨翟（公元前468～376年）
4
• 从内容上看，墨经中有八条关于光学方面的（钱临照， 物理通极，一卷三期，1951）第一条，叙述了影的定 义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条，畅言 光的直线传播，并用针孔成像来说明；第四条，说明 光有反射性能；第五条，论光和光源的关系而定影的 大小；第六、七、八条，分别叙述了平面镜、凹球面 镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》 中，研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角 的反射定律，但也同时反映了对光的错误认识——从 人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。
•沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》中，论述了凹面镜、 凸面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。 培根（1214～1294年）提出用透镜校正视力和用透镜组成望 远镜的可能性。 阿玛蒂（1299年）发明了眼镜。 波特（1535～1561年）研究了成像暗箱。
沈括（1031～1095年） 培根（1214～1294年）
1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。 光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用（效应）等。 3、光的本性问题
4、光在生产和社会生活中的应用
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
3
§0-2 光学发展简史
一、萌芽时期 世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧
5
• 克莱门德（公元50年）和托勒玫（公元90～168年）研 究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面 时的入射角和折射角。
• 罗马的塞涅卡（公元前3～公元65年）指出充满水的玻璃 泡具有放大性能。
• 阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金（公元965～1038 年）认为光线来自被观察的物体，而光是以球面波的形 式从光源发出的，反射线与入射线共面且入射面垂直于 界面。
几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的 墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德 （公元前330～275年），差一百多年。
墨翟（公元前468～376年）
4
• 从内容上看，墨经中有八条关于光学方面的（钱临照， 物理通极，一卷三期，1951）第一条，叙述了影的定 义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条，畅言 光的直线传播，并用针孔成像来说明；第四条，说明 光有反射性能；第五条，论光和光源的关系而定影的 大小；第六、七、八条，分别叙述了平面镜、凹球面 镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》 中，研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角 的反射定律，但也同时反映了对光的错误认识——从 人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。
第七章典型光学系统ppt课件
通用显微镜物镜从物平面到像平面的距离（共轭距），不论放大 率如何都是相等的，约为180mm；对生物显微镜，我国规定为 195mm。 把物镜和目镜取下后，所剩的镜筒长度称为机械筒长，也是固定 的，有160mm、170mm、190mm 。我国以 160mm作为物 镜目镜定位面的标准距离。
二、显微镜的线视场
当物在 无限远( =0) E
1 L
4 23
D2 f 2
对大视场物镜，其视场边缘的照度要比视场中心小很多。
EM E cos4 w
表明：感光底片上的照度分布极不均匀。同一次暴光中， 可能中心过度，边缘不足。一般通过采用可变光阑（光圈 ）来控制孔径光阑的大小。使用者根据天气选择。 国标规定F数为：1，1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16， 22，32。 像面照度E′与暴光时间t的乘积为暴光量。若F提高一档，则 暴光时间增加一倍，才能保证暴光量不变。
照明聚 光镜
大孔径聚 光镜
29
折反式 聚光镜
三、对投影系统的要求 ①物面照明要尽可能均匀以保证像面照度的均匀性。 ②接收屏上的实像要有足够的亮度。 ③成像质量良好。 ④有的投影系统（光刻）对畸变有极高要求。
30
DVD/CD激光头
31
32
被测件 全息球面透镜
准直透镜 反射镜
聚焦光学点
音圈马达 分光镜
常有：电影放映机、幻灯机、测量投影仪、光刻投影系统 、多媒体投影仪、微缩胶片阅读仪等。 二、投影系统中的照明系统 由于像面的照度与放大率的平方成正比，而投影系统的放 大率一般较大，尤其在反射照明时大部分光能损失掉，因28
此，要提高像面的照度，需选用强光源照明，或增加光 源数目，增大聚光镜口径，并且让照明系统提供的光能 量全部进入成像系统。 为实现物面均匀照明，采用柯勒照明方式。测量投影仪 器采用物方远心光路以保证测量精度，故照明系统也应 采用像方远心光路与之相衔接。
2024版物理光学ppt课件
产生条件
光波通过偏振片或反射、 折射等过程。
应用举例
偏振片的应用、偏振光的 干涉等。
光的波动理论
光的波动说
认为光是一种波动的ห้องสมุดไป่ตู้ 质，具有干涉、衍射等
波动特性。
光的电磁理论
认为光是一种电磁波， 具有电场和磁场交替变
化的特点。
光的量子理论
认为光是由一份份能量 子组成的，即光子，具
有粒子性。
光的波粒二象性
光学仪器的主要性能指标及其评价方法，包括分辨率、放大率、视 场、像质等。
光学仪器的使用与维护
光学仪器的正确使用方法、保养维护及故障排除技巧。
04 光的量子性质
光的粒子性表现
光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播，这是光的粒子性的表现 之一。
光的反射和折射
光在传播过程中遇到不同介质的分界面时，会发生反射和 折射现象，这些现象也可以用光的粒子性来解释。
光的散射
当光通过不均匀介质时，部分光束将偏离原来方向而分散 传播，从侧面看到光亮的物体，这种现象称为光的散射， 也是光的粒子性的一种表现。
光电效应实验
• 实验原理：光电效应是指光照射到物质表面时，引起物质电性质发生变化的现象。爱因斯坦提出了著名的光电 效应方程，成功地解释了光电效应现象。
• 实验装置：光电效应实验装置包括光源、滤光片、光电管、微电流计和电源等部分。 • 实验步骤：首先选择合适的光源和滤光片，调整光源和光电管之间的距离和角度，使光束能够照射到光电管的
05 现代光学技术
激光技术及应用
激光产生原理
介绍激光产生的物理过程，包括粒子数反转、受激辐射等概念。
激光器种类
列举不同类型的激光器，如气体激光器、固体激光器、半导体激 光器等，并简述其工作原理和应用领域。
[高二理化生]选修3-4-光学全部课件
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2.全反射棱镜:截面为等腰直角三角形
n 2,C 45
2024/8/18
16
3.如图，水下点光源发出的光在水面上区域？
2024/8/18
S
17
4.关于“视深”问题
例有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度， 看上去池水的视深约为h，已知水的折射率 n=4/3，那么，水的实际深度约为多少？
2024/8/18
广播、电视、雷达、无线通信等
2024/8/18
44
电视信号及其伴音的发送和接收
2024/8/18
45
三.电磁振荡
一.电磁振荡
1. 振荡电流：大小和方向都随时间做周期性变 化的电流叫做振荡电流；
2. 振荡电路：能够产生振荡电流的电路（LC振
荡电路）
3.电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中， 电容器电量和相关电场；电路中的电流和相关磁 场都在做周期性的变化
一、光的干涉 1、干涉的条件：两个相干波源（频率相同） 2、英国物理学家托马斯·杨观察到光的干涉现象
杨氏双缝干涉实验：
条纹亮暗的实质：
两列相干波相遇时形成的干涉图样中的加强
区与减弱区 2024/8/18
28
3.产生亮、暗条纹的条件：
亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数
倍，即δ= nλ（n=0，1，2，……）
2024/8/18
41
4、光的电磁说
1、麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光 在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说，赫兹用实验证明 了光的电磁说的正确性。 2、电磁波谱
2024/8/18
42
四、电磁波的发射 1、有效地发射电磁波的条件 ①频率足够高 ②形成开放电路 2、无线电波的发射：
n 2,C 45
2024/8/18
16
3.如图，水下点光源发出的光在水面上区域？
2024/8/18
S
17
4.关于“视深”问题
例有人在游泳池边上竖直向下观察池水的深度， 看上去池水的视深约为h，已知水的折射率 n=4/3，那么，水的实际深度约为多少？
2024/8/18
广播、电视、雷达、无线通信等
2024/8/18
44
电视信号及其伴音的发送和接收
2024/8/18
45
三.电磁振荡
一.电磁振荡
1. 振荡电流：大小和方向都随时间做周期性变 化的电流叫做振荡电流；
2. 振荡电路：能够产生振荡电流的电路（LC振
荡电路）
3.电磁振荡：在振荡电路产生振荡电流的过程中， 电容器电量和相关电场；电路中的电流和相关磁 场都在做周期性的变化
一、光的干涉 1、干涉的条件：两个相干波源（频率相同） 2、英国物理学家托马斯·杨观察到光的干涉现象
杨氏双缝干涉实验：
条纹亮暗的实质：
两列相干波相遇时形成的干涉图样中的加强
区与减弱区 2024/8/18
28
3.产生亮、暗条纹的条件：
亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数
倍，即δ= nλ（n=0，1，2，……）
2024/8/18
41
4、光的电磁说
1、麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速度相同，提出光 在本质上是一种电磁波——这就是光的电磁说，赫兹用实验证明 了光的电磁说的正确性。 2、电磁波谱
2024/8/18
42
四、电磁波的发射 1、有效地发射电磁波的条件 ①频率足够高 ②形成开放电路 2、无线电波的发射：
《初中物理光学》课件
光电效应与爱因斯坦方程
光电效应
当光照射到物质上时，会使得物质吸收光能并释放出电子，这种现象被称为光 电效应。
爱因斯坦方程
为了解释光电效应的实验结果，爱因斯坦在1905年提出了一个方程，即爱因斯 坦方程。该方程描述了光子的能量、频率与逸出电子的动能之间的关系，从而 成功地解释了光电效应现象。
康普顿效应与德布罗意波
光通过一个小缝隙时，会在屏幕上形成衍射条纹，这是光波绕过 小障碍物继续传播的结果。
光的栅衍射
光通过多个等间距的小缝隙时，会在屏幕上形成衍射条纹，这是 多个单缝衍射的叠加。
圆盘衍射
光通过一个小圆盘时，会在屏幕上形成衍射环，这是光波绕过大 障碍物继续传播的结果。
光的偏振现象
偏振光的产生
光在某些物质表面反射或折射时，会产生偏振光， 即光的振动方向只限于某一特定方向。
当光垂直射入介质表面时，传播方向不改 变。
折射光线和入射光线分居法线两侧。
当光从空气斜射入水或其他介质中时，折 射角小于入射角；反之，折射角大于入射 角。
03 透镜及其应用
透镜的种类与性质
凸透镜
中间厚，边缘薄，对光线有会聚作 用。
凹透镜
中间薄，边缘厚，对光线有发散作 用。
透镜成像规律
凸透镜成像规律
远视眼的成因与矫正 远视眼是由于晶状体太薄或眼球前后径过短，使 得近处物体的像成在视网膜后，需要用凸透镜矫 正。
显微镜与望远镜
显微镜的构造与原理
包括物镜、目镜、载物台等部分，利用凸透镜成像规律放大微小物体。
望远镜的构造与原理
包括物镜、目镜、寻星镜等部分，利用凸透镜和凹透镜的组合观察远处物体。
显微镜与望远镜的使用方法和注意事项
马吕斯定律
课件工程光学-08典型光学系统.ppt
1.0
0.8
光谱光效率
为什么暗环境下能
0.6
做饭、洗衣，但不
0.4
能描龙绣凤？
0.2
2024/10/8
0.0 400 500 600 700 800
l(nm)
光谱光效率函数曲线
第七章 光度学基础
7
§8.1.5 眼睛的分辨率
眼睛刚能分辨开二个很靠近点的能力称为眼睛的分辨率。 二者成反 比
刚能分辨的二个点对眼睛物方节点的张角称为极限分辨角。
瞄准精度和前面讲到的分辨率是不是一个概念？
瞄准精度随所选取的瞄准标志而异，最高精度可达人眼分辨率的1/6到1/10。
二实线重合 60
2024/10/8
二直线端部对准 叉线对准单线
（10～20）
10
第七章 光度学基础
双线对称夹单线 （5～10）
9
§8.1.7 眼睛的立体视觉
眼睛观察空间物体时，能区别它们的相对远近而具有立体视觉。简称体视。 C
若以50％渐晕点为界来决定线视场2 y
F
2 y 2B2F
f tanW2
f h d
250 f
2 y 500h d
W F
f 眼瞳
W3W2 W1 2a 2h
眼瞳
d
2024/10/8
第七章 光度学基础
14
讨论：
逢年过节，要买放大镜孝敬老人， 该如何选择其放大倍率？
2y h
2y 1
2y 1 d
（2）与照明光谱成份有关：单色光分辨率高（眼睛有色差）； （3）与视网膜上成像位置有关，黄斑处分辨率最高。
对眼睛张角小物体的要借助望远镜或显微镜等仪器，仪器 应有适当的放大率，使能被仪器分辨的也能被眼睛分辨。
《光学》全套课件 PPT
τ
cosΔ
dt =0
τ0
I = I1 +I2
叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和，
无干涉现象
2、相干叠加 满足相干条件的两束光叠加后
I =I1 +I2 +2 I1I2 cosΔ 位相差恒定，有干涉现象
若 I1 I2
I =2I1(1+cosΔ
)
=4I 1cos2
Δ 2
Δ =±2kπ I =4I1
r2
§1-7 薄膜干涉
利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和 折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。
一、薄膜干涉 扩展光源照射下的薄膜干涉
在一均匀透明介质n1中
放入上下表面平行,厚度
为e 的均匀介质 n2(>n1)，
用扩展光源照射薄膜，其
反射和透射光如图所示
a
n1
i
a1 D
B
n2
A
n1 C
2、E和H相互垂直，并且都与传播方向垂直，E、H、u三者满 足右螺旋关系，E、H各在自己的振动面内振动，具有偏振性．
3、在空间任一点处
εE = μH
4、电磁波的传播速度决定于介质的介电常量和磁导率，
为
u= 1 εμ
在真空中u= c =
1 ≈3×108[m ε0μ0
s 1]
5、电磁波的能量
S
=E
×H ,
只对光有些初步认识，得出一些零碎结论，没有形
成系统理论。
二、几何光学时期
•这一时期建立了反射定律和折射定律，奠定了几何光学基础。
•李普塞（1587～1619）在1608年发明了第一架望远镜。
•延森（1588～1632）和冯特纳（1580～1656）最早制作了复 合显微镜。 •1610年，伽利略用自己制造的望远镜观察星体，发现了木星 的卫星。 • 斯涅耳和迪卡尔提出了折射定律
《光学》全套课件
干涉现象及其条件分析
干涉现象定义
干涉是指两列或几列光波在空间某些区域 叠加时，相互加强或减弱的现象。
干涉条件
两列光波的频率相同、振动方向相同、相 位差恒定。
常见干涉类型
杨氏双缝干涉、薄膜干涉等。
干涉现象应用
测量光波波长、检测光学元件表面质量等 。
衍射现象及其分类讨论
衍射现象定义
衍射是指光波在传播过程中，遇
黑体辐射概念及历史背景
01
阐述黑体辐射的定义、历史背景以及与经典物理学的矛盾。
普朗克黑体辐射公式
02
介绍普朗克为解决黑体辐射问题提出的能量量子化假设，以及
由此导出的黑体辐射公式。
公式验证及意义
03
通过实验验证普朗克公式的正确性，并探讨其在物理学史上的
重要意义。
光电效应实验原理及结果分析
1 2 3
光电效应实验装置及原理
到障碍物或穿过小孔时，偏离直
线传播的现象。
01
衍射分类
02 根据障碍物或孔的尺寸与光波长
的相对大小，可分为菲涅尔衍射
和夫琅禾费衍射。
常见衍射现象
单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射 等。 03
衍射现象应用
04 光谱分析、光学成像等。
偏振现象及其产生原因分析
偏振现象定义
偏振是指光波中电场矢量方向在传播过程中有规则变化的 现象。
介绍量子光学的研究内容，包括光的量子态、量子纠缠、量子通信等，
以及该领域的研究进展和未来发展方向。
03
量子光学在现代科技中应用前景
探讨量子光学在现代科技中的应用前景，如在量子计算、量子通信、量
子精密测量等领域的应用潜力。
05
非线性光学简介
《光学基本知识讲座》课件
光学在军事中的应用
总结词
光学技术在军事侦察和武器系统中的应用
详细描述
光学技术在军事领域的应用包括红外侦察、 激光雷达、瞄准和测距等。这些技术提高了 军事侦察和武器系统的精度和效率，对现代
战争的胜负具有关键作用。
04
光学发展历程
光学发展史简介
古代光学
古代文明对光的研究和利用，如反射、折射等简单光 学现象的发现和应用。
全息摄影技术
总结词
全息摄影原理及应用
详细描述
全息摄影技术利用光的干涉和衍射原理，记 录并重现三维物体的光波信息。全息照片具 有立体感和视角任选的特性，广泛应用于产 品展示、艺术创作和安全识别等领域。
光学在医学中的应用
总结词
光学在医学诊断和治疗中的应用
详细描述
光学技术在医学领域具有广泛的应用 ，如光学显微镜用于细胞观察，激光 用于手术切割和眼科治疗，以及光学 成像技术用于无创检测和诊断。
文艺复兴时期
科学方法的兴起，对光的本质和传播方式的研究逐渐 深入。
19世纪
光学理论体系逐渐完善，如波动光学和几何光学的发 展。
光学重大发明和发现
01
02
03
牛顿的棱镜实验
揭示了白光是由不同颜色 的光组成，奠定了光谱学 的基础。
干涉现象的发现
为波动光学的建立提供了 重要依据。
激光的发明
开创了光学的新领域，对 科技、工业、医疗等领域 产生了深远影响。
实验材料
光源、衍射板、屏幕等 。
Hale Waihona Puke 实验步骤将光源对准衍射板中心 ，调整光源与衍射板距 离；观察衍射现象并记
录。
注意事项
注意保护眼睛，避免直 接照射光源；调整仪器
大学物理课件光学
27
06
实验方法与技巧
2024/1/25
28
分光计调整与使用注意事项
2024/1/25
调整分光计底座水平
使用水平仪确保分光计底座水平，避免影响后续测 量精度。
调整望远镜对平行光聚焦
通过目镜观察平行光是否聚焦在分划板上，调整望 远镜位置实现对平行光的聚焦。
调整平行光管发出平行光
通过调整平行光管的位置和角度，使其发出的光为 平行光，为后续实验提供准确的光源。
31
干涉法测微小量实验步骤及数据分析方法
计算微小量
根据干涉条纹间距和数量，利用干涉公式计算出待测微小量。
误差分析
对实验数据进行误差分析，评估测量结果的准确性和可靠性。
2024/1/25
32
衍射法测波长实验原理及操作过程
实验原理
当单色光通过单缝或小孔时， 会发生衍射现象，形成明暗相 间的衍射条纹。通过测量衍射 角或衍射条纹间距，可以计算 出单色光的波长。
光电效应
当光照在金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量并 从金属表面逸出，形成光电流。光电效应实验证明了光的 量子性。
康普顿效应
当X射线或γ射线与物质相互作用时，光子将部分能量转移 给电子，使电子获得动能并从原子中逸出。康普顿效应进 一步证实了光的粒子性。
7
02
光的干涉现象及应用
2024/1/25
发生衍射现象，形成特定的衍射图样。
2024/1/25
03
X射线衍射在晶体结构分析中的应用
通过分析X射线衍射图样，可以确定晶体的晶格常数、原子间距等结构
参数，进而推断出晶体的化学组成和晶体结构。这对于研究物质的性质
和开发新材料具有重要意义。
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06
实验方法与技巧
2024/1/25
28
分光计调整与使用注意事项
2024/1/25
调整分光计底座水平
使用水平仪确保分光计底座水平，避免影响后续测 量精度。
调整望远镜对平行光聚焦
通过目镜观察平行光是否聚焦在分划板上，调整望 远镜位置实现对平行光的聚焦。
调整平行光管发出平行光
通过调整平行光管的位置和角度，使其发出的光为 平行光，为后续实验提供准确的光源。
31
干涉法测微小量实验步骤及数据分析方法
计算微小量
根据干涉条纹间距和数量，利用干涉公式计算出待测微小量。
误差分析
对实验数据进行误差分析，评估测量结果的准确性和可靠性。
2024/1/25
32
衍射法测波长实验原理及操作过程
实验原理
当单色光通过单缝或小孔时， 会发生衍射现象，形成明暗相 间的衍射条纹。通过测量衍射 角或衍射条纹间距，可以计算 出单色光的波长。
光电效应
当光照在金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量并 从金属表面逸出，形成光电流。光电效应实验证明了光的 量子性。
康普顿效应
当X射线或γ射线与物质相互作用时，光子将部分能量转移 给电子，使电子获得动能并从原子中逸出。康普顿效应进 一步证实了光的粒子性。
7
02
光的干涉现象及应用
2024/1/25
发生衍射现象，形成特定的衍射图样。
2024/1/25
03
X射线衍射在晶体结构分析中的应用
通过分析X射线衍射图样，可以确定晶体的晶格常数、原子间距等结构
参数，进而推断出晶体的化学组成和晶体结构。这对于研究物质的性质
和开发新材料具有重要意义。
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光学基本知识讲座PPT课件
.
10
物像基本概念
4.同心光束与光程 ★ 一个发光点或实物点总是发出同心光束，
它与球面波相对应 ★ 一个像点如果由对应的同心光束汇聚而成，这样
的像点称为完善像点
★ 要成为完善像点，必须使入射波面与出射波面之 间光程是相等的：Σ n× d=const
n 介质折射率 d 光线所经过的实际长度
.
11
四.材料与色散
3.波像差：以波像差作为像质的评判依据，激光头物镜的设
计中常以此为评价标准；
4.光学传递函数：把物的亮度分布函数展开为傅里叶级数或
傅里叶积分，光学系统的特性就表现为它对各种频率正弦波的传
递和反应能力，于是出现了较全面评价光学系统的新的评价手段-
光学传递函数。在照相物镜设计中已得到普遍采用。
.
36
光学基本知识
两列波相遇时，必须满
足下述条件才能发生干涉：
1.频率相同；
2.振动方向相同；
3.具有恒定的相位差。
右图称为牛顿环，是光干涉 的典型例子。
.
39
二.光的衍射
波在传播过程中，
当遇到障碍物就会偏 离直线传播的现象， 犹如声音可以绕过大 墙，无线电波能够跨 越高山。光在一定条 件下也偏离直线，这 就是光的衍射。
24
像差知识介绍
像差：由光线传播定律决定，从光路实 际计算表明，
任意组合的光学系统只能对近轴物点以细光束
成像。随着视场和孔径的增大，成像光束的同
心性将遭到破坏，产生各种成像缺陷。这种成
像缺陷就是像差。
像差分类：
对单色光：球差、彗差、象散、场曲、畸变
对多色光：位置色差、倍率色差
.
25
1.球差
《大学物理光学》PPT课件
3
光学仪器的发展趋势 随着光学技术的不断发展，光学仪器正朝着高精 度、高灵敏度、高分辨率和自动化等方向发展。
03
波动光学基础
Chapter
波动方程与波动性质
波动方程
描述光波在空间中传播的数学模型，包括振幅、频率、波长等参现象，是波动光学的基础。
偏振现象及其产生条件
干涉仪和衍射仪使用方法
干涉仪使用方法
通过分束器将光源发出的光波分成两束，再经过反射镜反射后汇聚到一点，形成干涉图样。通过调整反射镜的位 置和角度，可以观察不同干涉现象。
衍射仪使用方法
将光源发出的光波通过衍射光栅或单缝等衍射元件，观察衍射现象。通过调整光源位置、衍射元件参数等，可以 研究光的衍射规律。
光的反射与折射现象
光的反射
光在两种介质的分界面上改变传播方向又返回原来 介质中的现象。反射定律：反射光线、入射光线和 法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线 两侧，反射角等于入射角。
光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 改变的现象。折射定律：折射光线、入射光线和法 线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两 侧，折射角与入射角的正弦之比等于两种介质的折 射率之比。
了解干涉条纹的形成和特点。
衍射光栅测量光谱线宽度
03
使用衍射光栅测量光谱线的宽度，掌握衍射光栅的工作原理和
测量方法。
量子光学实验项目注意事项
单光子源的制备与检测 了解单光子源的概念、制备方法及其检测原理，注意实验 过程中的光源稳定性、探测器效率等因素对实验结果的影 响。
量子纠缠态的制备与观测 熟悉量子纠缠态的基本概念和制备方法，掌握纠缠态的观 测和度量方法，注意实验中的环境噪声、探测器暗计数等 因素对纠缠态的影响。
《初中物理光学》PPT课件
课件•光学基础知识•透镜及其应用•光的色散与光谱目录•光的干涉与衍射•光学仪器与使用•光学实验与探究光学基础知识光是一种电磁波光的传播速度光的传播路径030201光的本质与传播光源与光线光源能够自行发光的物体称为光源。
如太阳、电灯等。
光线为了形象地表示光的传播路径和方向，我们通常用一条带箭头的直线来表示光线。
箭头指向表示光的传播方向。
光线的分类根据光源和光线的特点，可以将光线分为平行光线、发散光线和会聚光线等。
光的直线传播光沿直线传播的条件01光沿直线传播的现象02光沿直线传播的应用03光的反射与折射光的反射光的折射反射与折射的应用透镜及其应用透镜的种类与性质凸透镜凹透镜透镜的焦点和焦距凸透镜成像规律当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，像和物在同一侧。
当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）以内时，成正立、放大的实像，像与物在透镜的同侧。
当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）时，成像于无穷远。
当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距以外两倍焦距以内（均指绝对值）时，成倒立、放大的虚像，像与物在透镜的异侧。
当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为两倍焦距（指绝对值）时，成与物体同样大小的虚像，在透镜异侧。
凹透镜成像规律老花眼镜利用凸透镜对光线的会聚作用制成的。
利用凹透镜对光线的发散作用制成的。
放大镜利用凸透镜成正立、放大的虚像的原理制成的。
照相机利用凸透镜成像规律中物距大投影仪立、放大的实像的原理制成的。
透镜在生活中的应用光的色散与光谱光的色散现象光的色散现象原理光的色散现象定义不同颜色的光在介质中的折射率不同，因此当复色光通过棱镜等介质时，会被分解为不同颜色的单色光。
光的色散现象实例光谱的分类根据产生方式不同，光谱可分为发射光谱、吸收光谱和反射光谱等。
光谱的概念光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案。
光谱的特点不同元素或化合物在特定条件下产生的光谱具有特征性，因此光谱分析在化学、物理等领域具有广泛应用。
姚启钧光学课件--第一章
光学
第1章 光的干涉
本章重点：
1．干涉的基本理论和处理方法 2．杨氏干涉 3．等倾干涉和等厚干涉 4．迈克尔逊干涉仪的原理 5．牛顿环及其应用
3
光学
1.0 光的电磁理论
一、光的本质
1．光的本质 是电磁波，在真空中的传播的速度与电 磁波的传播速度是一样的，即为 c
c 1
00
ε0：真空中的介电常数 μ0：真空中的磁导率
2．波的叠加性：两列波在相遇处的振动是按瞬时矢量 叠加的，即某一时刻的合位移是各分位移的矢量和。
光学 1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
对光波的叠加就是光波中的电场矢量在空间某点的振动的合成。
E p.t E1 p.t E2 p.t
3．干涉：如果两波频率相同，在观 察时间内波动不中断，而且在相遇处 振动方向几乎沿着同一直线，那么它 们叠加后产生的合振动可能在有些地 方加强，在有些地方减弱。这 一强度 按空间周期性变化的现象称为干涉。
④任何波动传递的平均能流密度与振幅的平方成正比。
同一种介质中两光波强度相比较，
I E02 ,
由于许多场合下，我们只讨论光强的相对分布，因此令 光强等于振幅的平方，即
I E02 . 或
上式定义的光强称为相对光强．
I A2
光学 1.1 波动的独立性、叠加性和相干性
一、机械波的独立性和叠加性
1．波的独立性：从几个振源发出的波相遇于同一区域 时，各自保持自己的特性（频率、振幅和振动方向等）， 按照自己原来的传播方向继续传播前进，彼此不受影响。 此即所谓的独立性原理。
一、波的方程与光程
1．波的方程
r
P
波源S：E0 A0 cos(t 0 ) S
波源S的振动传播到P点，P点也引起振动，振动方程为：
《初中物理光学》课件
摄影技巧
介绍不同摄影技巧，如构图、色彩搭配等，以及 它们在拍摄中的应用。
数字摄影
介绍数字摄影的发展趋势，以及数字摄影与传统 摄影的区别和联系。
光通信
光通信原理
01
解释光通信的基本原理，包括光的调制和解调等概念。
光通信技术
02
介绍不同光通信技术，如光纤通信、自由空间光通信等，以及
它们在实际中的应用。
激光
定义
激光是一种特殊的人造光，它通 过受激发射放大原理产生，具有 高度的单色性、方向性和相干性
。
特点
激光的光线强度高、颜色纯正， 可以用于各种高精度、高效率的 加工和测量。同时，激光还具有 很好的稳定性，可以在各种环境
下保持恒定的输出。
应用
在工业、医疗、科研等领域中， 激光被广泛应用，如激光切割、
望远镜按结构可分为折射 望远镜、反射望远镜和折 反射望远镜。折射望远镜 使用透镜作为物镜和目镜 ；反射望远镜使用反射镜 作为物镜；折反射望远镜 使用透镜和反射镜结合。
04
作用
望远镜主要用于天文观测 、地面观测和军事侦察等 领域，可以帮助人们观测 到远处的天体、景物和目 标。
显微镜
01 总结词
显微镜是一种观察微小物体的 光学仪器，由多个透镜组成。
光通信发展前景
03
分析光通信的发展趋势和未来发展方向，以及光通信在信息化
社会中的重要地位。
01
光的类型
自然光
定义
应用
自然光指的是太阳发出的光线，它包 含了光谱中的所有颜色，是人们日常 生活中最常见的光源。
在建筑、摄影等领域中，自然光被广 泛利用，以营造舒适、自然的氛围。
特点
自然光的光线均匀、柔和，能够提供 良好的照明效果，同时它还具有促进 人体分泌维生素D等有益健康的特性 。
介绍不同摄影技巧，如构图、色彩搭配等，以及 它们在拍摄中的应用。
数字摄影
介绍数字摄影的发展趋势，以及数字摄影与传统 摄影的区别和联系。
光通信
光通信原理
01
解释光通信的基本原理，包括光的调制和解调等概念。
光通信技术
02
介绍不同光通信技术，如光纤通信、自由空间光通信等，以及
它们在实际中的应用。
激光
定义
激光是一种特殊的人造光，它通 过受激发射放大原理产生，具有 高度的单色性、方向性和相干性
。
特点
激光的光线强度高、颜色纯正， 可以用于各种高精度、高效率的 加工和测量。同时，激光还具有 很好的稳定性，可以在各种环境
下保持恒定的输出。
应用
在工业、医疗、科研等领域中， 激光被广泛应用，如激光切割、
望远镜按结构可分为折射 望远镜、反射望远镜和折 反射望远镜。折射望远镜 使用透镜作为物镜和目镜 ；反射望远镜使用反射镜 作为物镜；折反射望远镜 使用透镜和反射镜结合。
04
作用
望远镜主要用于天文观测 、地面观测和军事侦察等 领域，可以帮助人们观测 到远处的天体、景物和目 标。
显微镜
01 总结词
显微镜是一种观察微小物体的 光学仪器，由多个透镜组成。
光通信发展前景
03
分析光通信的发展趋势和未来发展方向，以及光通信在信息化
社会中的重要地位。
01
光的类型
自然光
定义
应用
自然光指的是太阳发出的光线，它包 含了光谱中的所有颜色，是人们日常 生活中最常见的光源。
在建筑、摄影等领域中，自然光被广 泛利用，以营造舒适、自然的氛围。
特点
自然光的光线均匀、柔和，能够提供 良好的照明效果，同时它还具有促进 人体分泌维生素D等有益健康的特性 。
光学精品PPT教学课件
变大
23
光的衍射
2020年10月2日
24
水波的传播
S
2020年10月2日
25
水波的衍射
S1
2020年10月2日
26
光的直线传播
S
2020年10月2日
27
光的衍射
S
2020年10月2日
28
2020年10月2日
29
光的衍射
光离开直线传播路径绕
到障碍物阴影里去的现象。
衍射时产生的明暗条纹叫衍
条纹间距: x =l/d
2020年10月2日
8
双缝干涉的条纹间距
条纹间距： X=L / d
测X、L、 d→
2020年10月2日
9
双缝干涉的条纹间距
1.增大双缝间的距离， 2.增条S大纹像S间1屏距到d双_减_缝_小的_ 距离，
条纹间S2距增___大_
3. 增大光的波L长，
条纹间距_增__大_
2020年10月2日
标准面
ab 空气薄膜
2020年10月2日
被测面
b a
19
巩固1
【C】
图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板
的上表面是否平的装置.所用单色光是用
普通光源加滤光片产生的.检查中所观察
到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射
的光线叠加而成的?
A. a的上表面和b的下表面
B. a的上表面和b的上表面
C. a的下表面和b的上表面
劈形空气薄膜后，从
上往下观察到的干涉条纹
A．变疏 C．不变 2020年10月2日
B．变密 D．消失
【A】
21
增透膜
照相机镜头上涂有一层增透膜,增强了绿
高考物理光学ppt课件
折射现象
折射率与光速的关系
不同介质中光速不同，折射率与光速 成反比。
光从一种介质斜射入另一种介质时， 传播方向发生改变的现象，如棱镜分 光、透镜成像等。
2024/1/25
9
全反射与临界角
全反射现象
当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于或等于某一特定 角度（临界角），则光线完全反射回原介质，不再进入光疏介质。
2024/1/25
22
06 高考物理光学备考策略
2024/1/25
23
熟悉考纲要求和考试形式
2024/1/25
01
仔细阅读并理解高考物理考纲中 光学部分的要求，明确考试形式 和评分标准。
02
了解历年高考物理光学试题的命 题规律和难易程度，为备考制定 合理的复习计划。
24
系统复习光学基础知识
熟练掌握几何光学的 基本概念和规律，如 光的反射、折射、全 反射等。
27
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
2024/1/25
28
全反射现象
当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于或等于临界角，就会 发生全反射现象。
20
考点二：透镜成像原理及应用
透镜的分类及特点
凸透镜和凹透镜的形状、光学性质及其成像特点 。
透镜成像规律
物体在透镜的不同位置时，成像的位置、大小和 倒正情况。
透镜的应用
了解透镜在日常生活、生产和科研中的应用，如 照相机、投影仪、放大镜等。
2024/1/25
15
光的干涉现象及应用
双缝干涉
光通过两个小缝后，在屏幕上产 生明暗相间的干涉条纹，用于测
量光的波长。
薄膜干涉
精品物理光学PPT课件(完整版)
实验装置
激光源、双缝、屏幕。
实验现象
在屏幕上观察到明暗相间的干涉条纹。
理论分析
通过双缝的光波在屏幕上叠加，形成干涉图样。根据干涉条件，可推 导出条纹间距与光源波长、双缝间距及屏幕距离的关系。
薄膜干涉原理及应用
01
薄膜干涉
光波在薄膜前后表面反射后叠加形成的干涉现象。
02 03
原理分析
光波在薄膜前后表面反射时，相位发生变化，当光程差为半波长的奇数 倍时，反射光相互加强，形成亮纹；当光程差为半波长的偶数倍时，反 射光相互减弱，形成暗纹。
光的偏振现象
光波是横波，其振动方向 垂直于传播方向。通过偏 振片可以观察到光的偏振 现象。
几何光学基本概念
光线和光束
光线表示光传播的路径和 方向，光束是由无数条光 线组成的集合。
光的反射和折射
光在两种不同介质的交界 面上会发生反射和折射现 象，遵循反射定律和折射 定律。
透镜成像
透镜是一种光学元件，可 以改变光线的传播方向。 通过透镜可以形成实像或 虚像。
光的色散
色散是指复色光分解为单色光的现象 。牛顿的棱镜实验揭示了光的色散现 象。
02
光的干涉现象
干涉现象及其条件
干涉现象
干涉图样
两列或多列光波在空间某些区域相遇 时，光强在空间重新分布的现象。
明暗相间的条纹，反映了光波的振幅 和相位信息。
干涉条件
两列光波的频率相同、振动方向相同 、相位差恒定。
双缝干涉实验分析
量子光学应用与前景
列举量子光学在量子通信、量子计算、量子精密测量等领域的应 用，以及未来可能的发展趋势和挑战。
06
实验方法与技巧指导
基本实验仪器使用说明
分光计
激光源、双缝、屏幕。
实验现象
在屏幕上观察到明暗相间的干涉条纹。
理论分析
通过双缝的光波在屏幕上叠加，形成干涉图样。根据干涉条件，可推 导出条纹间距与光源波长、双缝间距及屏幕距离的关系。
薄膜干涉原理及应用
01
薄膜干涉
光波在薄膜前后表面反射后叠加形成的干涉现象。
02 03
原理分析
光波在薄膜前后表面反射时，相位发生变化，当光程差为半波长的奇数 倍时，反射光相互加强，形成亮纹；当光程差为半波长的偶数倍时，反 射光相互减弱，形成暗纹。
光的偏振现象
光波是横波，其振动方向 垂直于传播方向。通过偏 振片可以观察到光的偏振 现象。
几何光学基本概念
光线和光束
光线表示光传播的路径和 方向，光束是由无数条光 线组成的集合。
光的反射和折射
光在两种不同介质的交界 面上会发生反射和折射现 象，遵循反射定律和折射 定律。
透镜成像
透镜是一种光学元件，可 以改变光线的传播方向。 通过透镜可以形成实像或 虚像。
光的色散
色散是指复色光分解为单色光的现象 。牛顿的棱镜实验揭示了光的色散现 象。
02
光的干涉现象
干涉现象及其条件
干涉现象
干涉图样
两列或多列光波在空间某些区域相遇 时，光强在空间重新分布的现象。
明暗相间的条纹，反映了光波的振幅 和相位信息。
干涉条件
两列光波的频率相同、振动方向相同 、相位差恒定。
双缝干涉实验分析
量子光学应用与前景
列举量子光学在量子通信、量子计算、量子精密测量等领域的应 用，以及未来可能的发展趋势和挑战。
06
实验方法与技巧指导
基本实验仪器使用说明
分光计
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基础物理学(下) 12
基础物理学(下)
13
基础物理学(下)
14
基础物理学(下)
15
基础物理学(下)
16
双金属条 温度计
基础物理学(下)
17
基础物理学(下)
18
[荷] J. D. Van der Waals
[荷] H. K. Onnes
1910 N. 气、液物态方程
1913 N. 制成液氦 发现超导
热学 共6章
热力学(宏观 宏观) 宏观 微观) 统计物理学(微观 微观 第25章 第0,1定律 第26章 最概然分布 章 定律 章 第27章 第2,3定律 第28章 三种统计 章 定律 章 第29章 相变与临界现象 章 第30章 非平衡热力学与 统计物理学 章
两种研究方法角度不同, 两种研究方法角度不同, 相辅相成
基础物理学(下) 23
第25章 作业 25章
课外阅读： 课外阅读：
P.645 1, 5, 7, 9, 11,13,15
大学物理 2004年 2月 p.15 “从量纲分析观点 年 月 从量纲分析观点 看气体物态方程” 看气体物态方程” 物理通报 2005年 第8期 p.44 “美丽而精巧的 年 期 美丽而精巧的 佩兰的布朗运动实验” 佩兰的布朗运动实验”
注2: 平衡态≠定常态 平衡态≠ 注3: 热动平衡 弛豫时间
基础物理学(下) 9
状态参量
热学参量 几何参量 力学参量 化学参量
压强单位: 压强单位 Pa, atm, mmHg=Torr
单相系 复相系
pV =νRT
热力学第零定律 与温度 p.627
宏观: 宏观 物体间热平衡 微观: 微观 热运动剧烈程度
基础物理学(下) 24
什么叫准静态过程？ 什么叫准静态过程？ 定体热容和定压热容哪一个大？ 定体热容和定压热容哪一个大？ 什么叫焦-汤系数 汤系数？ 什么叫焦 汤系数？ 冬天用电暖气与空调取暖哪一种更省电? 冬天用电暖气与空调取暖哪一种更省电 电冰箱的工作原理
基础物理学(下) 3
第25章要点 25章要点
平衡态与状态参量pVTν 热力学基 热力学系统 平衡态与状态参量 ν 热力学第零定律 第零定律与温度 热力学第零定律与温度 本概念 温度计与温标(摄氏 华氏, 理想气体温标) 摄氏, 温度计与温标 摄氏 华氏 理想气体温标 物态方程(理想气体 范氏, 固体液体的三个系数) 理想气体, 物态方程 理想气体 范氏 固体液体的三个系数 热力学过程 准静态与非静态过程 热力学第一定律 内能, 第一定律(内能 热量, 热容) 热力学第一定律 内能 功, 热量 焓, 热容 焦耳定律与理想气体定义 热力学第 汤效应与焦-汤系数 焦-汤效应与焦 汤系数 汤效应与焦 一定律 理想气体的热力学过程与循环 热机效率
∆U 正 负
内能增 内能减
A
外对系 系对外
Q
吸热 放热
21
基础物理学(下)
焓与热容概念
焓的概念 热容概念 热容, 摩尔热容, 热容, 摩尔热容, 比热容 定体热容, 定体热容 定压热容 定体热容与定压热容间的定量关系
基础物理学(下) 22
本次课总结
热力学系统 平衡态与状态参量 热力学第零定律 第零定律与温度 热力学第零定律与温度 温度计与温标(摄氏 华氏, 理想气体温标) 摄氏, 温度计与温标 摄氏 华氏 理想气体温标 物态方程(理想气体 范氏, 理想气体, 物态方程 理想气体 范氏 固体液体的三 个系数) 个系数 热力学过程 准静态与非静态过程 热力学第一定律 内能, 第一定律(内能 热量, 热容) 热力学第一定律 理学(下)
物态方程
气体的物态方程 理想气体物态方程 1mol实际气体的范德瓦尔斯方程 (a,b常量) 固体和液体的物态方程 三个系数 α β κ, 关系, 固体液体物态方程
基础物理学(下)
20
热力学过程与热力学第一定律
热力学过程 准静态过程(慢,点) 非静态过程 慢点 热力学第一定律 V2 无摩擦 U2-U1=A+Q A = −∫ pdV 准静态 V1 dU=δA+δQ
基础物理学(下) 8
平衡态
平衡态: 平衡态 热力学系统内没有宏观的粒子流 动和能量流动的状态, 动和能量流动的状态 系统的宏观性质不 随时间发生变化. 随时间发生变化 注1: 力学平衡 热学平衡 化学平衡 力学平衡, 热学平衡,
P匀(无定向流动 匀 无定向流动 无定向流动) T匀 反应平衡 成分不变 无相变 匀 反应平衡,成分不变 成分不变,无相变
基础物理学(下) 4
热物理学
研究由大量微观粒子组成的宏观物体 的热运动规律、 的热运动规律、热运动对物质宏观 性质的影响， 性质的影响，以及热运动与其他运动 形式之间的相互转化规律
460460-371 BC
宏观物体是由大量微观粒子(分子) 宏观物体是由大量微观粒子(分子)组成的 分子不停地做无规则热运动 分子间存在相互作用的引力和斥力
10
基础物理学(下)
p T ( p) = 273.16 lim V ptr →0 p tr
-17.78 ◦C
0 ◦F
t =T − 273.15
热力学温度 摄氏温度 华氏温度
9 tF = 32+ t 5
基础物理学(下)
11
定体气体温度计 示意图
实际测量时，需要 考虑各种修正，如 测温泡和毛细管的 体积会随温度变化， 毛细管内的气体温 度与待测温度不一 致等等.
R. P. Feymann
基础物理学(下) 5
1827 [英]植物学家布朗 植物学家布朗 英 植物学家布朗(R. Brown)发现布朗运动 发现布朗运动 1877 德尔索 德尔索(lx. Delsau) 指出布朗运动产生的原因 1905 爱因斯坦 爱因斯坦(A. Einstein) 提出布朗运动的定量理论 ( s2 ∝ t ) 1908 [法]佩兰 佩兰(J.B.Perrin)实验证实了爱因斯坦理论 法 佩兰 实验证实了爱因斯坦理论 (获1926年 诺贝尔物理奖 获 年 诺贝尔物理奖)
A.Einstein
基础物理学(下)
J.B.Perrin
6
佩兰1908年观察到的藤黄粉末在水中的 年观察到的藤黄粉末在水中的 佩兰 布朗运动的投影 在显微镜下记录粒子每30秒的位置 用直线连接） 秒的位置,用直线连接 （在显微镜下记录粒子每 秒的位置 用直线连接）
基础物理学(下) 7
热力学系统
热力学系统: 热力学系统 由大量微观粒子组成的宏观物体 外界(环境 环境): 外界 环境 与热力学系统发生相互作用的其他物体 孤立系统: 与外界无物质交换, 孤立系统 与外界无物质交换 无能量交换 封闭系统: … 无 … 封闭系统 有 … 开放系统: … 有 … 开放系统 有 …
基础物理学(下) 2
第25章 热力学基础 预习题 25章
平衡态与定常态有何不同？ 平衡态与定常态有何不同？ 什么叫“涨落” 什么叫“涨落”?
为什么热力学中的第一个定律称为热力学第零定律？ 为什么热力学中的第一个定律称为热力学第零定律？
华氏温度与摄氏温度的关系
等压膨胀系数、等体压强系数、等温压缩系数的定义， 等压膨胀系数、等体压强系数、等温压缩系数的定义， 以及三者间的关系
学期论文
截止日期：12月26日24:00 截止日期：12月26日 分类：研究/翻译/综述/试题+ 分类：研究/翻译/综述/试题+总结
物理竞赛
12月12日(星期日) 下午2:00-4:30 12月12日 星期日) 下午2:00清华大学 12月6-10日领准考证 12月 10日领准考证 请带上计算器(不可编程的) 请带上计算器(不可编程的)
基础物理学(下)
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基础物理学(下)
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基础物理学(下)
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双金属条 温度计
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[荷] J. D. Van der Waals
[荷] H. K. Onnes
1910 N. 气、液物态方程
1913 N. 制成液氦 发现超导
热学 共6章
热力学(宏观 宏观) 宏观 微观) 统计物理学(微观 微观 第25章 第0,1定律 第26章 最概然分布 章 定律 章 第27章 第2,3定律 第28章 三种统计 章 定律 章 第29章 相变与临界现象 章 第30章 非平衡热力学与 统计物理学 章
两种研究方法角度不同, 两种研究方法角度不同, 相辅相成
基础物理学(下) 23
第25章 作业 25章
课外阅读： 课外阅读：
P.645 1, 5, 7, 9, 11,13,15
大学物理 2004年 2月 p.15 “从量纲分析观点 年 月 从量纲分析观点 看气体物态方程” 看气体物态方程” 物理通报 2005年 第8期 p.44 “美丽而精巧的 年 期 美丽而精巧的 佩兰的布朗运动实验” 佩兰的布朗运动实验”
注2: 平衡态≠定常态 平衡态≠ 注3: 热动平衡 弛豫时间
基础物理学(下) 9
状态参量
热学参量 几何参量 力学参量 化学参量
压强单位: 压强单位 Pa, atm, mmHg=Torr
单相系 复相系
pV =νRT
热力学第零定律 与温度 p.627
宏观: 宏观 物体间热平衡 微观: 微观 热运动剧烈程度
基础物理学(下) 24
什么叫准静态过程？ 什么叫准静态过程？ 定体热容和定压热容哪一个大？ 定体热容和定压热容哪一个大？ 什么叫焦-汤系数 汤系数？ 什么叫焦 汤系数？ 冬天用电暖气与空调取暖哪一种更省电? 冬天用电暖气与空调取暖哪一种更省电 电冰箱的工作原理
基础物理学(下) 3
第25章要点 25章要点
平衡态与状态参量pVTν 热力学基 热力学系统 平衡态与状态参量 ν 热力学第零定律 第零定律与温度 热力学第零定律与温度 本概念 温度计与温标(摄氏 华氏, 理想气体温标) 摄氏, 温度计与温标 摄氏 华氏 理想气体温标 物态方程(理想气体 范氏, 固体液体的三个系数) 理想气体, 物态方程 理想气体 范氏 固体液体的三个系数 热力学过程 准静态与非静态过程 热力学第一定律 内能, 第一定律(内能 热量, 热容) 热力学第一定律 内能 功, 热量 焓, 热容 焦耳定律与理想气体定义 热力学第 汤效应与焦-汤系数 焦-汤效应与焦 汤系数 汤效应与焦 一定律 理想气体的热力学过程与循环 热机效率
∆U 正 负
内能增 内能减
A
外对系 系对外
Q
吸热 放热
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基础物理学(下)
焓与热容概念
焓的概念 热容概念 热容, 摩尔热容, 热容, 摩尔热容, 比热容 定体热容, 定体热容 定压热容 定体热容与定压热容间的定量关系
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本次课总结
热力学系统 平衡态与状态参量 热力学第零定律 第零定律与温度 热力学第零定律与温度 温度计与温标(摄氏 华氏, 理想气体温标) 摄氏, 温度计与温标 摄氏 华氏 理想气体温标 物态方程(理想气体 范氏, 理想气体, 物态方程 理想气体 范氏 固体液体的三 个系数) 个系数 热力学过程 准静态与非静态过程 热力学第一定律 内能, 第一定律(内能 热量, 热容) 热力学第一定律 理学(下)
物态方程
气体的物态方程 理想气体物态方程 1mol实际气体的范德瓦尔斯方程 (a,b常量) 固体和液体的物态方程 三个系数 α β κ, 关系, 固体液体物态方程
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热力学过程与热力学第一定律
热力学过程 准静态过程(慢,点) 非静态过程 慢点 热力学第一定律 V2 无摩擦 U2-U1=A+Q A = −∫ pdV 准静态 V1 dU=δA+δQ
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平衡态
平衡态: 平衡态 热力学系统内没有宏观的粒子流 动和能量流动的状态, 动和能量流动的状态 系统的宏观性质不 随时间发生变化. 随时间发生变化 注1: 力学平衡 热学平衡 化学平衡 力学平衡, 热学平衡,
P匀(无定向流动 匀 无定向流动 无定向流动) T匀 反应平衡 成分不变 无相变 匀 反应平衡,成分不变 成分不变,无相变
基础物理学(下) 4
热物理学
研究由大量微观粒子组成的宏观物体 的热运动规律、 的热运动规律、热运动对物质宏观 性质的影响， 性质的影响，以及热运动与其他运动 形式之间的相互转化规律
460460-371 BC
宏观物体是由大量微观粒子(分子) 宏观物体是由大量微观粒子(分子)组成的 分子不停地做无规则热运动 分子间存在相互作用的引力和斥力
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基础物理学(下)
p T ( p) = 273.16 lim V ptr →0 p tr
-17.78 ◦C
0 ◦F
t =T − 273.15
热力学温度 摄氏温度 华氏温度
9 tF = 32+ t 5
基础物理学(下)
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定体气体温度计 示意图
实际测量时，需要 考虑各种修正，如 测温泡和毛细管的 体积会随温度变化， 毛细管内的气体温 度与待测温度不一 致等等.
R. P. Feymann
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1827 [英]植物学家布朗 植物学家布朗 英 植物学家布朗(R. Brown)发现布朗运动 发现布朗运动 1877 德尔索 德尔索(lx. Delsau) 指出布朗运动产生的原因 1905 爱因斯坦 爱因斯坦(A. Einstein) 提出布朗运动的定量理论 ( s2 ∝ t ) 1908 [法]佩兰 佩兰(J.B.Perrin)实验证实了爱因斯坦理论 法 佩兰 实验证实了爱因斯坦理论 (获1926年 诺贝尔物理奖 获 年 诺贝尔物理奖)
A.Einstein
基础物理学(下)
J.B.Perrin
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佩兰1908年观察到的藤黄粉末在水中的 年观察到的藤黄粉末在水中的 佩兰 布朗运动的投影 在显微镜下记录粒子每30秒的位置 用直线连接） 秒的位置,用直线连接 （在显微镜下记录粒子每 秒的位置 用直线连接）
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热力学系统
热力学系统: 热力学系统 由大量微观粒子组成的宏观物体 外界(环境 环境): 外界 环境 与热力学系统发生相互作用的其他物体 孤立系统: 与外界无物质交换, 孤立系统 与外界无物质交换 无能量交换 封闭系统: … 无 … 封闭系统 有 … 开放系统: … 有 … 开放系统 有 …
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第25章 热力学基础 预习题 25章
平衡态与定常态有何不同？ 平衡态与定常态有何不同？ 什么叫“涨落” 什么叫“涨落”?
为什么热力学中的第一个定律称为热力学第零定律？ 为什么热力学中的第一个定律称为热力学第零定律？
华氏温度与摄氏温度的关系
等压膨胀系数、等体压强系数、等温压缩系数的定义， 等压膨胀系数、等体压强系数、等温压缩系数的定义， 以及三者间的关系
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