光学产品基础知识-PPT课件
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灯具光学教学讲义PPT课件
将它与照度的平方反比定律结合起来就有 ：
E= I ·cosθ d2
2021
9
简单有效
c)余弦立方定律
光源
O
h
D
式中：I—点光源射向该点的光强；
h—光源离该平面的高度；
θ—平面法线与入射光线的夹角；
I
l— OA长度。
E θ
E= I · cosθ=I · cos3θ
l2
h2
A
2021
10
简单有效
适合路灯的分布光度系统
向 下 光 通 比: 63.0 %
灯 具 效 率:
63.0 %
最 大 距 高 比: A-A: 1.2 B-B: 1.7
2021
36
简单有效
CIE 分 类: 直 接
向 上 光 通 比: .0 %
向 下 光 通 比: 63.0 %
灯 具 效 率:
63.0 %
2021
37
简单有效
最 大 距 高 比: A-A: 1.2 B-B: 1.7
2021
48
简单有效
平均照度=光源光通量×灯具数量×CU ×维护系数 /长×宽 灯具数量=平均照度×长×宽/光源光通量× CU ×维护系数
2021
49
简单有效
维护系数（K）
维护系数是考虑由于光源光通衰减、灯具污染及老化所 引起的效率降低，以及被照场所建筑物内墙表面、顶棚、 地面的反射率下降等因素使照度降低所必须乘入的系数。
8 .31 .26 .23 .31 .26 .22 .30 .26 .22 .29 .25 .22 .29 .25 .22 .21 .131
9 .28 .23 .19 .28 .23 .19 .27 .22 .19 .26 .22 .19 .25 .22 .19 .18 .125
光学基础知识
• 视野内产生人眼无法适应之光亮感觉，即眩光，可能引起厌 恶、不舒服甚或丧失明视度。在视野中某—局部地方出现过 高的亮度或前后发生过大的亮度变化。眩光是引起视觉疲劳 的重要原因之一
眩光评价指数 CGI
• 预测和评定室内工作环境不舒适眩光状况的指标。国际照明 委员会不舒适眩光技术委员会(TC-3.4)推荐的国际通用眩光 指数CGI，作为评价布舒适眩光的尺度，与英国的不舒适眩 光指数BGI是等价的。
• 单位：流明 Lm
光强
• 定义：在某一方向上单位立体角内的辐射光通量，单位为坎德拉，用cd 表示
光束角
• 光源反射光的空间分布，以中心最大光强向四周逐渐减弱到 中心光强50%强度的圆锥角为光束角
• 相同功率的灯杯光束角越大，其中心光强越小，出射的光斑 越宽，且相对柔和，相反则中心光强越大，出来的光斑就越 窄
照度
• 照度是相对于被照射面来说的，指单位面积入射的光通量， 单位是勒克斯 ，用Lux
亮度
• 指光源在某一方向的光强与人眼所见到的“面积”之比，单 位是cd/m2，用L表示。
• 用于表示一个表面的明亮程度，即从一个表面反射出来的光 通量。
• 影响因素：被照射物的反射率或吸收率
光效 Lm/W
• 光源的发光效率或者光源的功率因素，表征从光源中射出的 光通量与光源所消耗的电功率之比
CIE对眩光限制的质量等级
光的空间分布，即配光曲线
• 光源（或灯具）在空间各个方向的光强分布，配光曲线一般 有三种表示方法：一是极坐标法，二是直角坐标法，三是等 光强曲线。
光色和显是波长从380nm-780nm的电磁波
颜色
• 光的颜色—色温 • 被照物体的颜色—显色指数 物体的表面颜色取决于物体表面对光线的反射 表面颜色的体现取决于进入人眼的光之波长
眩光评价指数 CGI
• 预测和评定室内工作环境不舒适眩光状况的指标。国际照明 委员会不舒适眩光技术委员会(TC-3.4)推荐的国际通用眩光 指数CGI，作为评价布舒适眩光的尺度，与英国的不舒适眩 光指数BGI是等价的。
• 单位：流明 Lm
光强
• 定义：在某一方向上单位立体角内的辐射光通量，单位为坎德拉，用cd 表示
光束角
• 光源反射光的空间分布，以中心最大光强向四周逐渐减弱到 中心光强50%强度的圆锥角为光束角
• 相同功率的灯杯光束角越大，其中心光强越小，出射的光斑 越宽，且相对柔和，相反则中心光强越大，出来的光斑就越 窄
照度
• 照度是相对于被照射面来说的，指单位面积入射的光通量， 单位是勒克斯 ，用Lux
亮度
• 指光源在某一方向的光强与人眼所见到的“面积”之比，单 位是cd/m2，用L表示。
• 用于表示一个表面的明亮程度，即从一个表面反射出来的光 通量。
• 影响因素：被照射物的反射率或吸收率
光效 Lm/W
• 光源的发光效率或者光源的功率因素，表征从光源中射出的 光通量与光源所消耗的电功率之比
CIE对眩光限制的质量等级
光的空间分布，即配光曲线
• 光源（或灯具）在空间各个方向的光强分布，配光曲线一般 有三种表示方法：一是极坐标法，二是直角坐标法，三是等 光强曲线。
光色和显是波长从380nm-780nm的电磁波
颜色
• 光的颜色—色温 • 被照物体的颜色—显色指数 物体的表面颜色取决于物体表面对光线的反射 表面颜色的体现取决于进入人眼的光之波长
《光学产品基础知识》课件
反射镜通常由镀银的玻璃或塑料制成，其表面具有特定的形状和精度要求，以确保光线的正确反射。反射镜可分 为平面反射镜、球面反射镜和凹面反射镜等类型。在激光技术、光学通信、光谱分析等领域中，反射镜都发挥着 重要的作用。
光栅
总结词
光栅是一种由许多平行、等间距的狭缝或刻线组成的光学元 件。
详细描述
光栅常用于分束、合束、光谱分析和图像处理等领域。通过 光栅的狭缝作用，可以将一束光分成多个子光束，形成特定 的干涉图样或光谱线。同时，光栅还可以用于提高光学仪器 的分辨率和测量精度。
《光学产品基础知识》ppt课 件
目
CONTENCT
录
• 光学基础知识 • 光学元件 • 光学仪器 • 光学应用 • 光学发展前景
01
光学基础知识
光的本质
光的波动性
光是一种电磁波，具有振动和传播的特性。
光的粒子性
光也可以看作是由粒子（光子）组成的，具有能量 和动量。
光的相干性
同一束光的不同波前或不同单色光在一定条件下能 产生干涉现象。
光的传播
80%
光的直线传播
在没有其他介质的情况下，光沿 直线传播。
100%
光的折射
当光从一个介质传播到另一个介 质时，由于速度的改变，光会改 变方向。
80%
光的反射
光在平滑表面上的反射遵循“入 射角等于反射角”的定律。
光的干涉与衍射
光的干涉
当两束或多束相干光波相遇时 ，它们会相互加强或抵消，形 成明暗相间的干涉现象。
详细描述
透镜由透明材料制成，通常为玻璃或塑料，具有球面或非球面的 形状。根据其焦距的不同，透镜可分为凸透镜和凹透镜。凸透镜 具有汇聚光线的作用，而凹透镜则具有发散光线的功能。透镜在 各种光学仪器、摄影设备、显微镜、望远镜等中都有广泛应用。
光栅
总结词
光栅是一种由许多平行、等间距的狭缝或刻线组成的光学元 件。
详细描述
光栅常用于分束、合束、光谱分析和图像处理等领域。通过 光栅的狭缝作用，可以将一束光分成多个子光束，形成特定 的干涉图样或光谱线。同时，光栅还可以用于提高光学仪器 的分辨率和测量精度。
《光学产品基础知识》ppt课 件
目
CONTENCT
录
• 光学基础知识 • 光学元件 • 光学仪器 • 光学应用 • 光学发展前景
01
光学基础知识
光的本质
光的波动性
光是一种电磁波，具有振动和传播的特性。
光的粒子性
光也可以看作是由粒子（光子）组成的，具有能量 和动量。
光的相干性
同一束光的不同波前或不同单色光在一定条件下能 产生干涉现象。
光的传播
80%
光的直线传播
在没有其他介质的情况下，光沿 直线传播。
100%
光的折射
当光从一个介质传播到另一个介 质时，由于速度的改变，光会改 变方向。
80%
光的反射
光在平滑表面上的反射遵循“入 射角等于反射角”的定律。
光的干涉与衍射
光的干涉
当两束或多束相干光波相遇时 ，它们会相互加强或抵消，形 成明暗相间的干涉现象。
详细描述
透镜由透明材料制成，通常为玻璃或塑料，具有球面或非球面的 形状。根据其焦距的不同，透镜可分为凸透镜和凹透镜。凸透镜 具有汇聚光线的作用，而凹透镜则具有发散光线的功能。透镜在 各种光学仪器、摄影设备、显微镜、望远镜等中都有广泛应用。
《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
光学基本知识讲座PPT课件
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
1.球差
由轴上一点发出的光线
经球面折射后所得的截距L’, 随入射光线与光轴夹角U或入 射光线在球面上的入射点的
高度而异，原来的同心光束 将不复为同心光束。不同倾 角的光线交光轴于不同的位 置上，相对于理想像点位置
光栅
光栅主要参数：
1.光栅常数
(栅格周期)d；
2.缝宽
光栅主要作用：
分光，产生衍
射光斑。
2.光头光学设计实例 介绍TOP 66A设计方案
光是电磁波，光线是波面的法线。如 光学系统是理想的，经系统形成一个新 的球面波，但实际上，由于光学系统存 在成像缺陷，不可避免地使波面变了形， 这个变了形实际波面与相对于理想波面 的偏离，就是波像差。
7.像质评价
光学系统设计时必须校正像差，如何评判设计质量的好坏
就要用适当的方法来进行。
目前最常用的方法有：
同方向上有不同的曲率，其曲率随
方向而渐变，分别形成子午像点和
弧矢像点。
两个像点之间的距离就用来描
述像散的大小。
xts’=xt’-xs’
场曲：
即使子午像点和弧矢像点重合，
但像面仍然弯曲，这就是场曲。
4.畸变
理想光学系统，一对共轭面上的放大率 是常数。
实际光学系统，当视场变大时，像的放
大率随视场而变，使像相对于物体失去了相
1）物空间的中的一点对应与像空间中唯一的一点，
这一对点称为共轭点；
2）物空间中的一条直线对应与像空间中唯一的一
条直线，这一对直线称为共轭线；
光学基础知识.ppt
精选
红色光线的焦点比蓝色光线的焦点更远离镜片。
精选
轴向色像差涉及到成像的焦点距离，引起色 彩产生松散或光斑；
倍率色像差别则涉及到成像的大小，在画面 周围引起色彩错开，形成扩散的彩色条纹，如镶 边现象。
精选
消除色差的常用办法之一是采 用不同色散材料的光学元件来组 成镜头，用其中的一种光学元件 的正色散来抵消另一种光学元件 所产生的负色差。例如我们公司 望远镜的消色差镜，利用折射率 较低的PMMA做凸透镜，利用折 射率较高的PC做凹透镜，然后将 两者配合在一起使用。
精选
双胶合镜的消色
差作用对于焦距较 长 (如300mm以上) 的镜头效果会不理 想，因为镜头焦距 愈长，由色散而引 起的色差也就愈严 重。
对于长焦镜头， 更常用的办法是采 用特殊色散或超低 色散玻璃来制作光 学元件。
精选
球差、像散、慧差、场曲和畸变
精选
球差
精选
由主轴上某一物点向光学系统发出的单色平行光 束，经该光学系列折射后，若原光束不同孔径角的 各光线，不能交于主轴上的同一位置，以至在主轴 上的理想像平面处，形成一弥散光斑（俗称模糊 圈），则此光学系统的成像误差称为球差。
精选
双胶合镜中间波长焦距较短、长波和短 波光线焦距较长。
通过合理的选择镜片球面曲率、双胶合 镜的材料，可以使蓝光、红光焦距恰好相 等，这就基本消除了色差。
精选
只对两种有色光校正色差的，称为稳定 的消色差镜头；
若对三种有色光同时校正色差的称为复 消色差镜头；
而对四种有色光校正色差的则称为超消 色差镜头。
场曲和彗差都与视场大小有关，视场越大则越严 重，所以现代望远镜不是很追求广角设计。在视场 较小的天文望远镜中，场曲和彗差就要轻微得多。
红色光线的焦点比蓝色光线的焦点更远离镜片。
精选
轴向色像差涉及到成像的焦点距离，引起色 彩产生松散或光斑；
倍率色像差别则涉及到成像的大小，在画面 周围引起色彩错开，形成扩散的彩色条纹，如镶 边现象。
精选
消除色差的常用办法之一是采 用不同色散材料的光学元件来组 成镜头，用其中的一种光学元件 的正色散来抵消另一种光学元件 所产生的负色差。例如我们公司 望远镜的消色差镜，利用折射率 较低的PMMA做凸透镜，利用折 射率较高的PC做凹透镜，然后将 两者配合在一起使用。
精选
双胶合镜的消色
差作用对于焦距较 长 (如300mm以上) 的镜头效果会不理 想，因为镜头焦距 愈长，由色散而引 起的色差也就愈严 重。
对于长焦镜头， 更常用的办法是采 用特殊色散或超低 色散玻璃来制作光 学元件。
精选
球差、像散、慧差、场曲和畸变
精选
球差
精选
由主轴上某一物点向光学系统发出的单色平行光 束，经该光学系列折射后，若原光束不同孔径角的 各光线，不能交于主轴上的同一位置，以至在主轴 上的理想像平面处，形成一弥散光斑（俗称模糊 圈），则此光学系统的成像误差称为球差。
精选
双胶合镜中间波长焦距较短、长波和短 波光线焦距较长。
通过合理的选择镜片球面曲率、双胶合 镜的材料，可以使蓝光、红光焦距恰好相 等，这就基本消除了色差。
精选
只对两种有色光校正色差的，称为稳定 的消色差镜头；
若对三种有色光同时校正色差的称为复 消色差镜头；
而对四种有色光校正色差的则称为超消 色差镜头。
场曲和彗差都与视场大小有关，视场越大则越严 重，所以现代望远镜不是很追求广角设计。在视场 较小的天文望远镜中，场曲和彗差就要轻微得多。
光学基础综述课件
光学基础综述课件
目录
• 光学基础知识 • 光学元件 • 光学应用 • 光学发展前沿 • 光学实验与课程设计
01
光学基础知识
光的本质
光的本质是电磁波，具有波粒二象性。
光是一种电磁波，其波长范围在极紫外线和远红外线之间。光的波粒二象性是指 光既具有波动特性，又具有粒子特性。光在空间中传播时，其电场和磁场交替振 荡，形成电磁场，以波的形式传播。
超材料
总结词
超材料是一种具有超常物理性质的人工材料 ，如负折射率、超常光学非线性等。
详细描述
超材料通过精心设计的微观结构，实现了对 光、电磁波等的异常响应，在隐身技术、光
束操控等领域具有广泛的应用前景。
量子光学
总结词
量子光学是研究光场的量子态和光子相互作用的科学， 涉及到量子计算、量子通信等领域。
课程设计项目建议
项目一
设计并制作一个简单的干涉仪
要求
学生自行设计并制作一个简单的干涉仪，能够 观测到明显的干涉条纹。
目的
通过项目实践，加深对波动光学原理的理解，提 高实践操作能力。
项目二
设计并优化一个光学系统
要求
学生根据实际需求，设计并优化一个光学系统， 如显微镜、望远镜等。
目的
通过项目实践，加深对光学系统设计的理解，提高解决 实际问题的能力。
光学基础实验二：透镜成像
描述：使用透镜进行成像实验，了解 透镜的成像原理和特性。
目的：掌握透镜的成像规律，理解透 镜在光学仪器和摄影领域的应用。
高级光学实验
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高级光学实验一：光谱分析
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描述：通过光谱分析实验，了解光谱线的产生原理和光谱 分析技术的应用。
目录
• 光学基础知识 • 光学元件 • 光学应用 • 光学发展前沿 • 光学实验与课程设计
01
光学基础知识
光的本质
光的本质是电磁波，具有波粒二象性。
光是一种电磁波，其波长范围在极紫外线和远红外线之间。光的波粒二象性是指 光既具有波动特性，又具有粒子特性。光在空间中传播时，其电场和磁场交替振 荡，形成电磁场，以波的形式传播。
超材料
总结词
超材料是一种具有超常物理性质的人工材料 ，如负折射率、超常光学非线性等。
详细描述
超材料通过精心设计的微观结构，实现了对 光、电磁波等的异常响应，在隐身技术、光
束操控等领域具有广泛的应用前景。
量子光学
总结词
量子光学是研究光场的量子态和光子相互作用的科学， 涉及到量子计算、量子通信等领域。
课程设计项目建议
项目一
设计并制作一个简单的干涉仪
要求
学生自行设计并制作一个简单的干涉仪，能够 观测到明显的干涉条纹。
目的
通过项目实践，加深对波动光学原理的理解，提 高实践操作能力。
项目二
设计并优化一个光学系统
要求
学生根据实际需求，设计并优化一个光学系统， 如显微镜、望远镜等。
目的
通过项目实践，加深对光学系统设计的理解，提高解决 实际问题的能力。
光学基础实验二：透镜成像
描述：使用透镜进行成像实验，了解 透镜的成像原理和特性。
目的：掌握透镜的成像规律，理解透 镜在光学仪器和摄影领域的应用。
高级光学实验
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高级光学实验一：光谱分析
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描述：通过光谱分析实验，了解光谱线的产生原理和光谱 分析技术的应用。
光学基础知识课件
在光（包括不可見光）的照射下從物體中逸出電子的現象叫做光電效應﹐逸 出的電子叫光電子
進一步的實驗研究表明﹐任何一種金屬﹐都能產生光電效應﹐但是對于 每一種金屬﹐都存在著一個極限頻率﹐入射光的頻率必須大于這個極限 頻率﹐才能產生光電效應﹐低于這個頻率的光﹐無論強度多大都不能產 生光電效應﹐上述現象﹐無法用光的波動理論來解釋。
一﹑光的本性
1. 光的學說的歷史發展
光的本質是什么﹖這是一個非常古老的問題﹐遠在兩千多年以前﹐古 希臘的學者們在探討視覺問題時就有人認為﹐人的視覺是由所見物體 射出的粒子進入眼睛引起的﹐這種看法可以說已經接觸到了光的本性 問題﹐只不過停留在簡單的猜想上﹐還沒有理論上和實驗上的依據﹐ 對光的本性的科學的研究﹐始于十七世紀下半葉﹐當時形成了兩種截 然不同的關于光的本性的學說﹐一種是以牛頓為代表的微粒說﹐認為 光是由高速運動的細小粒子組成的。另一種是以荷蘭學者惠更斯為代 表的波動說﹐認為光是由細小的波組成的。
在上面講的實驗里﹐我們看到了光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去 的現象﹐這種現象叫光的衍射﹐衍射時產生的明暗條紋或光環﹐叫衍 射圖樣。
2024/5/31
3
一﹑光的本性
不只是狹縫和圓孔﹐各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射﹐以 致影的輪廓模糊不清﹐出現明暗相間的條紋。
衍射現象的研究表明﹐光沿直線傳播只是一種近似的規律﹐只有在光 的波長比障礙物小得多的情況下﹐光才可以看作是直進的﹐在障礙物 的尺寸可能跟光的波長相比甚至比光的波長還要小的時候﹐衍射現象 就十分明顯了。
2024/5/31
8
一﹑光的本性
6. 光的電磁說 電磁波譜
光的電磁說 到十九世紀中期﹐光的波動說已經得到公認。但是光波的本 質問題仍然沒有解決。人們總是習慣于照機械波模型把光波看成是在某 種彈性媒質里傳播的振動。到了十九世紀六十年代﹐英國物理學家麥克 斯韋提出了電磁波的理論﹐認為變化的電場和變化的磁場聯系在一起形 成的統一的電磁場﹐能以波的形式從它產生的地方向四周傳播﹐并且從 理論上得出了電磁波的傳播速度跟實驗測得的光速相同。在這個基礎 上﹐麥克斯韋提出光是一種電磁波。這就是光的電磁說。
進一步的實驗研究表明﹐任何一種金屬﹐都能產生光電效應﹐但是對于 每一種金屬﹐都存在著一個極限頻率﹐入射光的頻率必須大于這個極限 頻率﹐才能產生光電效應﹐低于這個頻率的光﹐無論強度多大都不能產 生光電效應﹐上述現象﹐無法用光的波動理論來解釋。
一﹑光的本性
1. 光的學說的歷史發展
光的本質是什么﹖這是一個非常古老的問題﹐遠在兩千多年以前﹐古 希臘的學者們在探討視覺問題時就有人認為﹐人的視覺是由所見物體 射出的粒子進入眼睛引起的﹐這種看法可以說已經接觸到了光的本性 問題﹐只不過停留在簡單的猜想上﹐還沒有理論上和實驗上的依據﹐ 對光的本性的科學的研究﹐始于十七世紀下半葉﹐當時形成了兩種截 然不同的關于光的本性的學說﹐一種是以牛頓為代表的微粒說﹐認為 光是由高速運動的細小粒子組成的。另一種是以荷蘭學者惠更斯為代 表的波動說﹐認為光是由細小的波組成的。
在上面講的實驗里﹐我們看到了光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去 的現象﹐這種現象叫光的衍射﹐衍射時產生的明暗條紋或光環﹐叫衍 射圖樣。
2024/5/31
3
一﹑光的本性
不只是狹縫和圓孔﹐各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射﹐以 致影的輪廓模糊不清﹐出現明暗相間的條紋。
衍射現象的研究表明﹐光沿直線傳播只是一種近似的規律﹐只有在光 的波長比障礙物小得多的情況下﹐光才可以看作是直進的﹐在障礙物 的尺寸可能跟光的波長相比甚至比光的波長還要小的時候﹐衍射現象 就十分明顯了。
2024/5/31
8
一﹑光的本性
6. 光的電磁說 電磁波譜
光的電磁說 到十九世紀中期﹐光的波動說已經得到公認。但是光波的本 質問題仍然沒有解決。人們總是習慣于照機械波模型把光波看成是在某 種彈性媒質里傳播的振動。到了十九世紀六十年代﹐英國物理學家麥克 斯韋提出了電磁波的理論﹐認為變化的電場和變化的磁場聯系在一起形 成的統一的電磁場﹐能以波的形式從它產生的地方向四周傳播﹐并且從 理論上得出了電磁波的傳播速度跟實驗測得的光速相同。在這個基礎 上﹐麥克斯韋提出光是一種電磁波。這就是光的電磁說。
《光学基本知识》课件
04
光学应用
摄影
摄影是光学应用的一个重要领域 ，通过镜头和感光元件将光线聚 焦在胶片或数字传感器上，记录
下影像。
摄影技术不断发展，从传统的胶 片摄影到数字摄影，为我们提供 了更加丰富和便捷的摄影体验。
摄影在新闻报道、艺术创作、广 告宣传等领域广泛应用，成为现
代社会不可或缺的一部分。
照明设计
照明设计是利用光学原理对室内外环境进行照明规划和布置，创造舒适、美观和节 能的照明环境。
光学仪器
透镜
种类
凸透镜、凹透镜、平凸透镜、双凸透镜等。
作用
聚焦光线、改变光路等。
应用
照相机、望远镜、显微镜、眼镜等。
反射镜
种类
平面镜、凹面镜、凸面镜等。
作用
反射光线、改变光路等。
应用
汽车后视镜、化妆镜、路灯等。
分束器
种类
01
棱镜、光栅等。
作用
02
将一束光分成多束或改变光束的方向。
应用
03
光谱分析、光学实验等。
3
光子学应用
光子学在通信、传感、医疗、军事等领域有广泛 应用，如光纤通信、激光雷达、光学成像等。
量子光学
量子光学基础
量子光学是研究光的量子性质和光与物质相互作用的一门科学，涉 及到量子力学的基本原理。
量子光学现象
量子光学现象包括光的干涉、衍射、偏振等，以及光与物质的相互 作用产生的量子效应，如自发辐射、受激辐射等。
量子光学应用
量子光学在量子信息、量子计算、量子传感等领域有广泛应用，如量 子密钥分发、量子隐形传态、量子雷达等。
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光的分类
总结词
光的分类方式
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
光学产品基础知识PPT课件
射线
射线
10-8
10-6 10-4 10-2
紫外线 红外线 微波
1
102 波长(m)
无线电波
二、光通信工作波段-2
三、光通信优越性-1
1）尺寸小、重量轻、成本低，便于运输和敷设。 2）光纤不怕电磁干扰、防雷电；用于电力及铁道通信，交通。 3）光纤衰耗极低、传输距离长； 4）光纤具有极大的传输带宽，容量大，可适应各种业务要求。 5）光纤通信传输质量好、信号串扰小、保密性好。 6）耐化学腐蚀，适用于特殊环境。 7）原料资源丰富，节约有色金属。
❖ 光纤的色散有三种：材料色散、波导色散以及模间色散。材料色散 是由制造光纤材料的折射率n随波长λ变化而产生的；波导色散则 是由于光纤结构尺寸a/λ随波长λ变化而产生的。材料色散和波导 色散是同一个模内不同波长的色散，而模间色散（存在于多模光纤 中）是同一波长不同模之间的色散。一般情况下，模间色散最大， 材料色散次之，波导色散最小。
❖ PDL定义如下： PDL=-10log〔Tmax/Tmin〕 其中Tmax和Tmin分别表示测试器件（DUT）的 最大传输和最小传输。
七、基本光学参数-6
❖ 7、温度依存损耗 ❖TDL:Temperature Dependent Loss ❖ TDL(25℃~85℃)= TDL(85℃) -TDL(25℃) ❖ TDL(25℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(25℃) ❖ TDL(85℃~-40℃)= TDL(-40℃) -TDL(85℃)
密集波分复用器DWDM(Dense WDM-Wavelength Division Multiplexers )
------光栅，薄膜，平面波导（AWG）
AWG 图片
五、的常见的光学无源器件-8 (Filter)
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七、基本光学参数-0
• = -10lg（P0/Pi） (dB) 损耗定义：
五、常见的光学无源器件-10
其他重要的光无源器件
(1)光开关 switch(按工作原理分为:机械式 (LB);磁光式(CL),电光式等等) (2)光环行器circulator.
六、常见光有源器件
光源: LED-------Light-emitting Diode、 LASER Diode---Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation TOSA，ROSA，PD 光放大器（EDFA）(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier ) 调制器 驱动器
五、常见的光学无源器件-3
光分路器（Splitter）的结构
五、常见的光学无源器件-4 (Fiber Array)
Fiber Array
五、常见的光学无源器件-5
隔离器（Isolator)
只容许光单向传播
五、常见的光学无源器件-6
波分复用器（WDM-Wavelength
பைடு நூலகம்
Division
三、光通信优越性-2
1、光通信主要优点
例：容量大 红光频率：=5×1014Hz，标准电话频带宽度：=4×103Hz 按频分复用，能容纳话路为：N=/=1.25×1011
光纤与电通信传输介质的特性比较：
传输介质 带 宽 对称电缆 同轴电缆 微波波导 光纤光缆
---路由器 OXC是一种兼有复用、配线、保护/恢复、监控 和网管的多功能OTN传输设备，对于一般传输网络 而言，OXC并不是一种必须的网元，其必要性和重 要性取决于网络规模、规划者的保护/恢复策略和对 网络可靠性的要求等各方面因素。但从整个传输网 络看，为了提供网络必须的灵活配置能力和以较小 的冗余代价(含线路和设备)具备必要的保护/恢复功 能，则必须在网络中配置OXC设备，而且一旦在网 络中采用了OXC设备，其在网络中必然处于中心地 位，成为最核心的网元。
含义很广，声音是信息，图象是信息，数据 也是信息。 光通信：是指以激光作为载体，以光纤作为 传输媒介的通信方式。它有传输性能优异， 传输带宽极大等特点
二、光通信工作波段-1
光通信所使用的范围在800~1600nm的近红外区内，具体 波长为850nm、1300nm、1310nm、1550nm。（另见光纤衰 电磁波频谱图 减谱）
衰减系数 （MHz） （dB/km） 6 20(4MHz) 400 19(60MHz) 40~120 2 >10000 0.2~3
中继距 敷设安装 接续 （km） 1~2 方便 方便 1.6 方便 较方便 10 特殊 特殊 >50 方便 特殊
四、光通信的发展
1966年 美籍华人高锟和Georgo.A.Hockham提出光纤通信概念。 1970年 美国康宁公司的马勒等人首先研制出衰耗为20dB/km的光纤。 1976年 发现光纤衰减的两个窗口：1310nm，1550nm。 1980年 1550窗口衰减降至0.20dB/km，接近理论值。 80年代初 多模光纤通信系统已经投入商用，单模光纤通信系统也进入了现 场试验。 1983年 在我国，连接武汉三镇的8Mb/s系统的投入使用。 目前光通信的各项技术（光纤光缆、器件、系统）已非常成熟。光通信逐 步向系统高速化、网络化，光纤长波长化，光缆纤芯高密化，器件集成化 等方向发展。 向长波长化，集成化方向发展
Multiplexers） WDC：Wavelength Dependent Coupler
五、常见光学无源器件-7 (AWG)
密集波分复用器DWDM(Dense WDM-Wavelength Division Multiplexers )
------光栅，薄膜，平面波导（AWG）
AWG 图片
可见光波
10-12 射线
10-10 射线
10-8 紫外线
10-6
10-4
10-2 微波
1
102
波长(m)
红外线
无线电波
二、光通信工作波段-2
三、光通信优越性-1
1）尺寸小、重量轻、成本低，便于运输和敷设。 2）光纤不怕电磁干扰、防雷电；用于电力及铁道通信，交通。 3）光纤衰耗极低、传输距离长； 4）光纤具有极大的传输带宽，容量大，可适应各种业务要求。 5）光纤通信传输质量好、信号串扰小、保密性好。 6）耐化学腐蚀，适用于特殊环境。 7）原料资源丰富，节约有色金属。
OXC在网络中的基本用途
OXC在网络中的基本用途是进行自动的业务疏导，着眼点在 网络。其主要功能有： 1.提供以波长为基础的半永久的交叉连接功能； 2.对波长通道进行配置以实现对网络光纤资源的优化； 3.当网络出现故障时，迅速提供网络的重新配置； 4.根据业务量的变化优化网络； 5.尽量允许运营者自由使用各种信号格式(即尽量保持网 络的透明)。
五、的常见的光学无源器件-8 (Filter)
DOC Color Filter 图片
五、常见的光学无源器件-9
光交叉复用器：OXC---Optical
cross connect 可调衰减器：VOA---Variable optical attenuator
OXC 图片
OXC 图片
何为OXC?
有源器件---无源器件
不依靠外加电源（直流或交流）的
存在就能独立表现出其外特性的器 件就是无源器件。
否则就称为有源器件。
五、常见的光学无源器件-1
1、跳线（Jumper
单模：黄色 多模：桔色 通常为2m
cable)
五、常见的光学无源器件-2
2、耦合器（Coupler)（Splitter)
光学基础知识
2019.4.30
大纲:
一、光通讯定义 二、光通讯工作波段 三、光通讯优越性 四、通讯的发展 五、常见的光无源器件 六、常见的光有源器件 七、基本光学参数 八、光纤简介 九、Connector 简介
一、光通信定义
通信:就是互通信息，相互传递信息。信息的