光学课件(全套课件426P)
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《光学》PPT课件
6
•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。
《光学》全套课件
《光学》全套课件一、教学内容本课件依据《光学》教材第3章至第5章的内容进行设计。
详细内容包括：第3章光的传播，涵盖光的直线传播、光的反射与折射原理；第4章光源与光谱，包含天然光源与人工光源的特点、光谱的组成与应用；第5章光学仪器，介绍显微镜、望远镜、眼镜等光学仪器的结构与原理。
二、教学目标1. 理解并掌握光的传播、反射、折射的基本原理；2. 了解光源与光谱的特点，学会分析光谱在实际生活中的应用；3. 掌握光学仪器的结构、原理及使用方法。
三、教学难点与重点教学难点：光的反射与折射定律的理解，光谱的应用，光学仪器的使用。
教学重点：光的传播原理，光源与光谱的特点，光学仪器的工作原理。
四、教具与学具准备1. 教具：光学演示仪器、光源、光谱仪、显微镜、望远镜等；2. 学具：光学实验器材、光学元件、实验报告册等。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示自然界和生活中的光学现象，激发学生的兴趣；2. 理论讲解：详细讲解光的传播、反射、折射原理，介绍光源与光谱的特点，阐述光学仪器的结构与原理；3. 例题讲解：通过典型例题，使学生深入理解光学知识；4. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识；5. 实验演示：展示光学实验，让学生直观感受光学现象；6. 分组讨论：针对光学问题进行分组讨论，培养学生的团队协作能力；六、板书设计1. 光的传播、反射、折射原理；2. 光源与光谱特点；3. 光学仪器结构及原理；4. 典型例题及解答；5. 随堂练习题目。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述光的直线传播、反射、折射原理；（2）分析天然光源与人工光源的特点，举例说明；（3）阐述光谱的组成与应用；（4）介绍显微镜、望远镜、眼镜等光学仪器的结构及原理。
答案：见课后附录。
2. 课后实践：观察生活中的光学现象，并记录分析。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：引导学生关注光学领域的新技术、新应用，激发学生的创新意识。
布置拓展阅读任务，如《光学原理与应用》等相关书籍。
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。
《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
《光学》全套课件
Δ
=2en2
(
1 cosγ
sin2 γ) +λ cosγ 2
Δ
=
2en2
c
os
γ
+
λ 2
Δ =2e n22
n12
sin2 i +λ 2
干涉条件
2e
n22
n12
sin2
i
2
k
k 1,2, 加强（明）
( 2k 1 ) 2 k 0,1,2, 减弱（暗）
额外程差的确定 不论入射光的的入射角如何
M1
x
S1S2 平行于 WW '
d
S1
S2
C M2
o
W'
d <<D
D
屏幕上O点在两个虚光源连线的垂直平分线上，屏幕 上明暗条纹中心对O点的偏离 x为:
x =kλ D d
x = 2k +1 λ D 2d
明条纹中心的位置 暗条纹中心的位置
k =0,±1,±2L
2 洛埃镜
E
S1
d
S2
光栏
E
p
p'
Q'
M
L
橙 630nm~590nm 黄 590nm~570nm 绿 570nm~500nm
折射率
n=c = u
εrμr
青 500nm~460nm 蓝 460nm~430nm 紫 430nm~400nm
u = c ,λ = λ0 nn
§1-2 光源 光的相干性
一、光源
1.光源的发光机理 光源的最基本发光单元是分子、原子
§1-3 光程与光程差
干涉现象决定于两束相干光的位相差 两束相干光通过不同的介质时, 位相差不能单纯由几何路程差决定。
《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
物理光学讲课课件
物理光学讲课课件
目录
• 引言 • 光的干涉 • 光的衍射 • 光的偏振 • 光的吸收、色散和散射 • 现代光学技术及应用
01
引言
光学的发展历程
早期光学
从反射和折射定律的发现到光的波动理 论的提出。
几何光学
建立光的直线传播、反射和折射定律， 以及透镜成像等理论。
物理光学
从光的干涉、衍射和偏振等现象的研究 ，到光的电磁理论的确立。
非线性光学简介
非线性光学现象
阐述非线性光学中的基本 现象，如二次谐波产生、 和频与差频产生、光整流 、光克尔效应等。
非线性光学材料
介绍常见的非线性光学材 料，如晶体、半导体、有 机材料和光纤等，并分析 其特性。
非线性光学器件
概述非线性光学器件的原 理和应用，如光开关、光 限幅器、光逻辑门等。
量子光学简介
衍射条纹。
04
光的偏振
偏振现象和分类
偏振现象
光波在传播过程中，光矢量（即 电场强度矢量E）的振动方向对于 光的传播方向失去对称性的现象 。
分类
根据光矢量末端在垂直于传播方 向的平面上描绘出的轨迹形状， 可分为线偏振光、圆偏振光和椭 圆偏振光。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述线偏振光通过偏振片后的透射光强与入射光强及偏振片透振方向之间的关 系，即$I = I_0 cos^2 theta$，其中$I_0$为入射光强，$theta$为透振方向与 入射光振动方向之间的夹角。
光电转换
将光能转换成电能或其他形式的能 量，应用于太阳能电池、光电探测 器等器件中。
02
光的干涉
干涉现象和条件
01
干涉现象
两列或多列波在空间某些区域 振动加强，在另一些区域振动 减弱，形成稳定的强弱分布的
目录
• 引言 • 光的干涉 • 光的衍射 • 光的偏振 • 光的吸收、色散和散射 • 现代光学技术及应用
01
引言
光学的发展历程
早期光学
从反射和折射定律的发现到光的波动理 论的提出。
几何光学
建立光的直线传播、反射和折射定律， 以及透镜成像等理论。
物理光学
从光的干涉、衍射和偏振等现象的研究 ，到光的电磁理论的确立。
非线性光学简介
非线性光学现象
阐述非线性光学中的基本 现象，如二次谐波产生、 和频与差频产生、光整流 、光克尔效应等。
非线性光学材料
介绍常见的非线性光学材 料，如晶体、半导体、有 机材料和光纤等，并分析 其特性。
非线性光学器件
概述非线性光学器件的原 理和应用，如光开关、光 限幅器、光逻辑门等。
量子光学简介
衍射条纹。
04
光的偏振
偏振现象和分类
偏振现象
光波在传播过程中，光矢量（即 电场强度矢量E）的振动方向对于 光的传播方向失去对称性的现象 。
分类
根据光矢量末端在垂直于传播方 向的平面上描绘出的轨迹形状， 可分为线偏振光、圆偏振光和椭 圆偏振光。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述线偏振光通过偏振片后的透射光强与入射光强及偏振片透振方向之间的关 系，即$I = I_0 cos^2 theta$，其中$I_0$为入射光强，$theta$为透振方向与 入射光振动方向之间的夹角。
光电转换
将光能转换成电能或其他形式的能 量，应用于太阳能电池、光电探测 器等器件中。
02
光的干涉
干涉现象和条件
01
干涉现象
两列或多列波在空间某些区域 振动加强，在另一些区域振动 减弱，形成稳定的强弱分布的
《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。
光学基础知识PPT课件
43
球面像差在镜头光圈全开或者接近全开的时候 表现最为明显，口径愈大的镜头，这种倾向愈明显。
在镜头使用上，通过缩小光圈可适当消除球面像 差。
44
球差的产生是因为理想的折射镜面不是球面，但 是为了加工方便一般都是用球面来近似，所以引起 球差。解决的方法是采用非球面技术。
45
目前主要有三种制造非球面镜片的方法： 1、研磨非球面镜片：在整块玻璃上直接研磨，这 种制造工艺成本相对较高； 2、模压非球面镜片：采用金属铸模技术将融化的 光学玻璃/光学树脂直接压制而成，这种制造工艺 成本相对较低；
41
当平行的光线由镜面的边缘(远轴光线)通过时， 它的焦点位置比较靠近镜片；而由镜片的中央通过 的光线(近轴光线)，它的焦点位置则比较远离镜片 (这种沿着光轴的焦点错间开的量，称为纵向球面像 差)。
42
由于球面像差的缘故，就会在通过镜头中心部分 的近轴光线所结成的影像周围，形成由通过镜头边 缘部分的光线所产生的光斑(光晕)，使人感到所形 成的影象变成模糊不清，画面整体好象蒙上一层纱 似的，变成缺少鲜锐度的灰蒙蒙的影像。这个光斑 的半径称为横向球面像差。
46
3、复合非球面镜片：在研磨成球面的玻璃镜片表 面上覆盖一层特殊的光学树脂，然后将光学树脂部 分研磨成非球面。这种制造工艺的成本界于上述两 种工艺之间。
47
像散
48
由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出 的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不 能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则 此光学系统的成像误差称为像散。
4
对于理想的反射面而言，镜面表面亮度取决 于视点，观察角度不同，表面亮度也不同；
一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做 均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。
球面像差在镜头光圈全开或者接近全开的时候 表现最为明显，口径愈大的镜头，这种倾向愈明显。
在镜头使用上，通过缩小光圈可适当消除球面像 差。
44
球差的产生是因为理想的折射镜面不是球面，但 是为了加工方便一般都是用球面来近似，所以引起 球差。解决的方法是采用非球面技术。
45
目前主要有三种制造非球面镜片的方法： 1、研磨非球面镜片：在整块玻璃上直接研磨，这 种制造工艺成本相对较高； 2、模压非球面镜片：采用金属铸模技术将融化的 光学玻璃/光学树脂直接压制而成，这种制造工艺 成本相对较低；
41
当平行的光线由镜面的边缘(远轴光线)通过时， 它的焦点位置比较靠近镜片；而由镜片的中央通过 的光线(近轴光线)，它的焦点位置则比较远离镜片 (这种沿着光轴的焦点错间开的量，称为纵向球面像 差)。
42
由于球面像差的缘故，就会在通过镜头中心部分 的近轴光线所结成的影像周围，形成由通过镜头边 缘部分的光线所产生的光斑(光晕)，使人感到所形 成的影象变成模糊不清，画面整体好象蒙上一层纱 似的，变成缺少鲜锐度的灰蒙蒙的影像。这个光斑 的半径称为横向球面像差。
46
3、复合非球面镜片：在研磨成球面的玻璃镜片表 面上覆盖一层特殊的光学树脂，然后将光学树脂部 分研磨成非球面。这种制造工艺的成本界于上述两 种工艺之间。
47
像散
48
由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出 的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不 能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则 此光学系统的成像误差称为像散。
4
对于理想的反射面而言，镜面表面亮度取决 于视点，观察角度不同，表面亮度也不同；
一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做 均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。
《光学》全套课件 PPT
[美]机载激光系统
•近年又产生了付立叶光学和非线性光学。 •付立叶光学：将数学中的付立叶变换和通讯中的线性系 统理论引入光学。
§1-1 光的电磁理论
一、光的电磁理论 按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场会产生变化 的磁场，这个变化的磁场又产生变化的电场，这样变化 的电场和变化的磁场不断地相互激发并由近及远地传播 形成电磁波。
•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
三、波动光学时期
• 1801年，托马斯· 杨做出了光的双缝干涉实验 • 1808年，马吕发现了光在两种介质界面上反射时的偏振性。
托马斯· 杨
பைடு நூலகம்
惠更斯
牛顿
• 1815年，菲涅耳提出了惠更斯——菲涅耳原理 • 1845年，法拉弟发现了光的振动面在强磁场中的旋转，揭 示了光现象和电磁现象的内在联系。 • 1865年，麦克斯韦提出，光波就是一种电磁波 通过以上研究，人们确信光是一种波动。
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
§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 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）
红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
760nm~630nm 630nm~590nm 590nm~570nm 570nm~500nm 500nm~460nm 460nm~430nm 430nm~400nm
光在不同媒质中传播时，频率不变，波 长和传播速度变小。 折射率 n = c = ε μ r r
《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。
讲座基础光学课件
量子光学的发展前景
随着实验技术的不断进步和应用需求的不断增加，量子光学的研究将不断深入，有望在量子信息处理、 量子传感等领域发挥重要作用。同时，量子光学与其它领域的交叉融合也将为科学技术的发展带来新的 机遇和挑战。
感谢您的观看
THANKS
06
未来光学的发展趋势
光子计算机
光子计算机概述
光子计算机是一种利用光子进行信息处理的计算机，具有高速、低能耗等优点。
光子计算机的原理
光子计算机利用光子代替电子进行信息传输和处理，通过光子干涉、衍射等光学现象实现 逻辑运算和信息存储等功能。
光子计算机的挑战与前景
目前光子计算机仍处于研究和发展阶段，面临的技术挑战包括光子产生、控制和检测等。 然而，随着光学技术和微纳加工技术的不断发展，光子计算机有望在未来成为现实，并在 超级计算、云计算等领域发挥重要作用。
光的相干性
相干光是指频率、振动方 向和相位都相同的光，是 产生干涉现象的前提。
光的传播
反射定律
光在平滑界面上按特定角度反射，遵 循反射定律。
光速不变原理
无论在何种介质中，光的速度保持不 变。
折射定律
光从一种介质进入另一种介质时，传 播方向发生改变，遵循折射定律。
光的干涉
干涉现象
两束或多束相干光波在空 间某一点叠加时，产生明 暗相间的干涉条纹。
光的干涉
光的干涉定义
光的干涉是指两束或多束相干光波在空间某些区 域相遇叠加，形成光强分布的现象。
干涉的条件
相干光波、有恒定的相位差、有相同的振动方向 、有相同的频率。
干涉现象
等间距的明暗条纹、干涉相长和干涉相消。
光的衍射
光的衍射定义
光的衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物的边 缘继续传播的现象。
随着实验技术的不断进步和应用需求的不断增加，量子光学的研究将不断深入，有望在量子信息处理、 量子传感等领域发挥重要作用。同时，量子光学与其它领域的交叉融合也将为科学技术的发展带来新的 机遇和挑战。
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THANKS
06
未来光学的发展趋势
光子计算机
光子计算机概述
光子计算机是一种利用光子进行信息处理的计算机，具有高速、低能耗等优点。
光子计算机的原理
光子计算机利用光子代替电子进行信息传输和处理，通过光子干涉、衍射等光学现象实现 逻辑运算和信息存储等功能。
光子计算机的挑战与前景
目前光子计算机仍处于研究和发展阶段，面临的技术挑战包括光子产生、控制和检测等。 然而，随着光学技术和微纳加工技术的不断发展，光子计算机有望在未来成为现实，并在 超级计算、云计算等领域发挥重要作用。
光的相干性
相干光是指频率、振动方 向和相位都相同的光，是 产生干涉现象的前提。
光的传播
反射定律
光在平滑界面上按特定角度反射，遵 循反射定律。
光速不变原理
无论在何种介质中，光的速度保持不 变。
折射定律
光从一种介质进入另一种介质时，传 播方向发生改变，遵循折射定律。
光的干涉
干涉现象
两束或多束相干光波在空 间某一点叠加时，产生明 暗相间的干涉条纹。
光的干涉
光的干涉定义
光的干涉是指两束或多束相干光波在空间某些区 域相遇叠加，形成光强分布的现象。
干涉的条件
相干光波、有恒定的相位差、有相同的振动方向 、有相同的频率。
干涉现象
等间距的明暗条纹、干涉相长和干涉相消。
光的衍射
光的衍射定义
光的衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，绕过障碍物的边 缘继续传播的现象。
《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 。
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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v1t v1 sin i1 v2t v2 sin i2 sin i1 / sin i2 v2/v1
v1t
v v1n
i1
1
i2 v2t
上式与折射定律 sin i1 / sin i2 n2 / n1 v2n v2
比较，有
v2/v1 n2 / n1
亦即：光在光密媒质中的速度较大
三、波动光学时期 1800~1900，近100年
0 , 0分别是真空介电常数和真空磁率
在光频波段 1
1/ 00 c 1/ 00
n c /
故
S 0 nE2 n E2
0
c0
真空中电磁波的波动方程： E E0 cos( t)
E2
可得：
E02
cos2 (
t )
1 2
E02 (1
cos(2(
t)))
I S 1
T
T n E2dt 1
0 c0
T
T 0
n
c0
E02
cos2 (
t)dt
在不同I 媒2cn质0T中0T 有E02 (：1II12cos(nn221E(E002212 t)))dt
n
2c0
E02
பைடு நூலகம்光学
学好光学课的重要意义
当今科研前沿的热门学科 光学课程是众多光学方面课程的基础启蒙课程
如：激光原理与技术，量子光学，信息学光纤 光学，集成光学，光谱学，光子开关术全息光 存储技术，光纤通信技术原理，非线性光学， 晶体光学，原子光学，光电信号检测技术等
光学课的特点
内容新：中学学得不多，光学发展很快，新 内容不断涌现
连续光谱
5）线光谱：光谱集中在一些分立的波长区 间的 线状谱线，就叫线光谱。
dI
dI
d
d
连续光谱
1 2 3 线光谱
谱线宽度：每条线光谱在其半强度值处的波长间隔
称为谱线宽度。越小表示光波的单色性越好
光学的研究对象、分支与应用
光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科 几何光学：
1、杨氏利用实验成功地解释了光的干涉现 象
2、惠更斯－菲涅耳原理成功地解释了光的 衍射现象
3、菲涅耳公式成功地解释了光的偏振现象 4、麦克斯韦的电磁理论证明光是电磁波 5、傅科的实验证实光在水中传播的速度小
于在空气中的传播速度 6、波动光学的理论体系已经形成，光的波
动说战胜了光的微粒说
四、量子光学时期 1900~1950，近50年
真空中的光速： c 3108 m / s
对应的频率范围： 7.5 ~ 3.91014 Hz
2）光强： 通过单位面积的平均光功率，
或者说，光的平均能流密度
3）光强表达式：S
E
H，E
H
0 E 0 H
S EH
0 E 2
0
, 分别是相对介电常数和相对磁率
公元前500年~公元1500年 经历大约2000年
面镜、眼镜和幻灯等光学元件 已相继出现
二、几何光学时期
1500~1800，大约300年
1、建立了光的反射定律和折射定律， 奠定了几何光学的基础
2、研制出了望远镜和显微镜等光学仪器 3、牛顿为代表的微粒说占据了统治地位 4、对折射定律的解释是错误的
n2 n1 v2n v1n
分支多：几何光学，干涉，衍射，偏振，光与 物质的相互作用
公式多：大约有近200个公式 课程编排特点：
重点是物理光学部分 (干涉，衍射，偏振)
如何学好光学课程
课前预习 按时听课 及时复习 独立完成作业 要主动答疑
参考参书考书
a. 光学教程 姚启钧 b. 新概念物理教程《光学》赵凯华 c. 光学 赵凯华、钟锡华 d. 光学 母国光 e. 光学 吴强
1、1900年普朗克提出了量子假说，成功地解释了 黑体辐射问题
2、爱因斯坦提出了光子假说，成功地解释了 光电效应问题
3、光的某些行为象经典的“波动” 4、另一些行为却象经典的“粒子”
光的本性
光的两种互补性质： 传播过程中显示波动性 与其他物质相互作用时显示粒子性
光具有波粒二象性
五、现代光学时期
从1950年至今
1、全息术、光学传递函数和激光的问世 是经典光学向现代光学过渡的标志
2、光学焕发了青春，以空前的规模和速度 飞速发展
1）智能光学仪器 2）全息术 3）光纤通信 4）光计算机 5）激光光谱学的实验方法
二、 光 强
1）可见光的波长范围：4000
7600
其中：
1 108 cm
频率： c /
从光的直进、反射、折射等基本实验定律出发，研究成像等光的传播问题
（尺度相对光的波长大得多，从而其波动效应不明显）
波动光学： 研究光的波动性的学科（干涉、衍射、偏振）
量子光学： 研究光和物质相互作用的问题（分子、原子尺度）
近代光学: 激光全息傅利叶和非线性光学
第一章 几何光学
§1 几何光学基本定律
1.1 几何光学三定律 1.2 全反射定律 1.3 棱镜与色散 1.4 光的可逆性原理
在相同介质中有：I nE02
4）相对光强：
I E02
注意：
光强是一个平均值
I
S
n
2c0
E02
5）光强定义为一个平均值的原因
响应时间：能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间：t 0.1s 最好的仪器的响应时间大约： 109 s 光波的振动周期：T 1015 s
课程安排
a. 期中测验 20%
b. 习题
10%
c. 期末考试 70%
d. 常规答疑两周一次
绪论
一、光学发展的概况
人类感官接收到外部世界的总信 息量中至少有90％以上通过眼睛
光学是一门古老的学科，又是一 门新兴的年青学科
激光器诞生后，光学开始了迅猛 发展，成为科研前沿极为活跃的学科
五个时期
一、萌芽时期
1.1 几何光学三定律
（1）光的直线传播定律： 光在均匀媒质里沿直线传播。
例：物体的影子, 针孔成像 例：海市蜃楼(mirage)
t T
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
三、光 谱
1）单色光：仅有单一波长的光叫单色光，否则 是非单色光。
2）谱密度： dI ~ d i() dI
d
3）光谱：谱密度随波长变化的分布曲线
4）连续光谱：光I谱随0 波dI 长 的0 i变()化d分布连续叫做
v1t
v v1n
i1
1
i2 v2t
上式与折射定律 sin i1 / sin i2 n2 / n1 v2n v2
比较，有
v2/v1 n2 / n1
亦即：光在光密媒质中的速度较大
三、波动光学时期 1800~1900，近100年
0 , 0分别是真空介电常数和真空磁率
在光频波段 1
1/ 00 c 1/ 00
n c /
故
S 0 nE2 n E2
0
c0
真空中电磁波的波动方程： E E0 cos( t)
E2
可得：
E02
cos2 (
t )
1 2
E02 (1
cos(2(
t)))
I S 1
T
T n E2dt 1
0 c0
T
T 0
n
c0
E02
cos2 (
t)dt
在不同I 媒2cn质0T中0T 有E02 (：1II12cos(nn221E(E002212 t)))dt
n
2c0
E02
பைடு நூலகம்光学
学好光学课的重要意义
当今科研前沿的热门学科 光学课程是众多光学方面课程的基础启蒙课程
如：激光原理与技术，量子光学，信息学光纤 光学，集成光学，光谱学，光子开关术全息光 存储技术，光纤通信技术原理，非线性光学， 晶体光学，原子光学，光电信号检测技术等
光学课的特点
内容新：中学学得不多，光学发展很快，新 内容不断涌现
连续光谱
5）线光谱：光谱集中在一些分立的波长区 间的 线状谱线，就叫线光谱。
dI
dI
d
d
连续光谱
1 2 3 线光谱
谱线宽度：每条线光谱在其半强度值处的波长间隔
称为谱线宽度。越小表示光波的单色性越好
光学的研究对象、分支与应用
光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科 几何光学：
1、杨氏利用实验成功地解释了光的干涉现 象
2、惠更斯－菲涅耳原理成功地解释了光的 衍射现象
3、菲涅耳公式成功地解释了光的偏振现象 4、麦克斯韦的电磁理论证明光是电磁波 5、傅科的实验证实光在水中传播的速度小
于在空气中的传播速度 6、波动光学的理论体系已经形成，光的波
动说战胜了光的微粒说
四、量子光学时期 1900~1950，近50年
真空中的光速： c 3108 m / s
对应的频率范围： 7.5 ~ 3.91014 Hz
2）光强： 通过单位面积的平均光功率，
或者说，光的平均能流密度
3）光强表达式：S
E
H，E
H
0 E 0 H
S EH
0 E 2
0
, 分别是相对介电常数和相对磁率
公元前500年~公元1500年 经历大约2000年
面镜、眼镜和幻灯等光学元件 已相继出现
二、几何光学时期
1500~1800，大约300年
1、建立了光的反射定律和折射定律， 奠定了几何光学的基础
2、研制出了望远镜和显微镜等光学仪器 3、牛顿为代表的微粒说占据了统治地位 4、对折射定律的解释是错误的
n2 n1 v2n v1n
分支多：几何光学，干涉，衍射，偏振，光与 物质的相互作用
公式多：大约有近200个公式 课程编排特点：
重点是物理光学部分 (干涉，衍射，偏振)
如何学好光学课程
课前预习 按时听课 及时复习 独立完成作业 要主动答疑
参考参书考书
a. 光学教程 姚启钧 b. 新概念物理教程《光学》赵凯华 c. 光学 赵凯华、钟锡华 d. 光学 母国光 e. 光学 吴强
1、1900年普朗克提出了量子假说，成功地解释了 黑体辐射问题
2、爱因斯坦提出了光子假说，成功地解释了 光电效应问题
3、光的某些行为象经典的“波动” 4、另一些行为却象经典的“粒子”
光的本性
光的两种互补性质： 传播过程中显示波动性 与其他物质相互作用时显示粒子性
光具有波粒二象性
五、现代光学时期
从1950年至今
1、全息术、光学传递函数和激光的问世 是经典光学向现代光学过渡的标志
2、光学焕发了青春，以空前的规模和速度 飞速发展
1）智能光学仪器 2）全息术 3）光纤通信 4）光计算机 5）激光光谱学的实验方法
二、 光 强
1）可见光的波长范围：4000
7600
其中：
1 108 cm
频率： c /
从光的直进、反射、折射等基本实验定律出发，研究成像等光的传播问题
（尺度相对光的波长大得多，从而其波动效应不明显）
波动光学： 研究光的波动性的学科（干涉、衍射、偏振）
量子光学： 研究光和物质相互作用的问题（分子、原子尺度）
近代光学: 激光全息傅利叶和非线性光学
第一章 几何光学
§1 几何光学基本定律
1.1 几何光学三定律 1.2 全反射定律 1.3 棱镜与色散 1.4 光的可逆性原理
在相同介质中有：I nE02
4）相对光强：
I E02
注意：
光强是一个平均值
I
S
n
2c0
E02
5）光强定义为一个平均值的原因
响应时间：能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间：t 0.1s 最好的仪器的响应时间大约： 109 s 光波的振动周期：T 1015 s
课程安排
a. 期中测验 20%
b. 习题
10%
c. 期末考试 70%
d. 常规答疑两周一次
绪论
一、光学发展的概况
人类感官接收到外部世界的总信 息量中至少有90％以上通过眼睛
光学是一门古老的学科，又是一 门新兴的年青学科
激光器诞生后，光学开始了迅猛 发展，成为科研前沿极为活跃的学科
五个时期
一、萌芽时期
1.1 几何光学三定律
（1）光的直线传播定律： 光在均匀媒质里沿直线传播。
例：物体的影子, 针孔成像 例：海市蜃楼(mirage)
t T
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
三、光 谱
1）单色光：仅有单一波长的光叫单色光，否则 是非单色光。
2）谱密度： dI ~ d i() dI
d
3）光谱：谱密度随波长变化的分布曲线
4）连续光谱：光I谱随0 波dI 长 的0 i变()化d分布连续叫做