大学物理光学课件共4(2024)

介绍激光的产生原理、特性以及激光器的分类和工作原理。
激光的应用领域
阐述激光在科研、工业、医疗、通信等领域的应用，如激光切割 、激光打印、激光治疗等。
激光技术的发展趋势
探讨激光技术的发展方向，如高功率激光技术、超快激光技术等 。
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非线性光学简介
2024/1/30
非线性光学现象
介绍非线性光学现象，如二次谐波产生、光学参量振荡等。
注意事项一
在实验中要严格控制光源和观察条件，以获 得准确的实验结果。
2024/1/30
误区二
忽视光的波动性质。光不仅具有粒子性，还 具有波动性，二者不可偏废。
注意事项二
在学习过程中要注重理论联系实际，加深对 物理光学原理的理解和掌握。
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课程延伸与拓展资源
延伸课程
《现代光学》、《激光 原理与技术》等，可进 一步深入学习光学领域
2024/1/30
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马吕斯定律与布儒斯特角
马吕斯定律
描述线偏振光通过检偏器后的透射光强与检偏器透光轴和入射线偏振光光矢量振动方向之间夹角的关系。马吕斯 定律指出，线偏振光透过检偏器后的光强I与入射光强I0之比等于cos2α。
布儒斯特角
当自然光在两种各向同性媒质分界面上反射、折射时，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中垂直振动多于 平行振动，折射光中平行振动多于垂直振动。当入射角满足关系式tani0=n2/n1时，反射光为振动垂直于入射面 的线偏振光，该式中的i0为起偏角或布儒斯特角。
干涉条件
两列波频率相同，相位差恒定，振 动方向相同。
干涉图样
呈现明暗相间的条纹，明条纹对应 振动加强的区域，暗条纹对应振动 减弱的区域。
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双缝干涉实验与原理
双缝干涉实验
通过双缝装置将单色光分成两列相干光波，在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹。
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干涉原理
当单色光通过双缝时，每个缝都作为光源发出球面波，两列球面波在空间中相遇并产生干 涉。由于两列波的频率相同，相位差恒定，因此会在屏幕上形成稳定的干涉图样。
条纹间距与波长、双缝间距及屏幕距离的关系
条纹间距与波长成正比，与双缝间距成反比，与屏幕距离成正比。
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薄膜干涉及其应用
01
薄膜干涉
光照射在薄膜上时，一部分光在薄膜前表面反射，另一部分光在薄膜后
表面反射，两列反射光波相遇并产生干涉的现象。
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02 03
薄膜干涉的应用
利用薄膜干涉可以测量光学表面的反射相移、光学薄膜的厚度和折射率 等参数；同时，薄膜干涉也是许多光学器件（如滤光片、增透膜等）的 工作原理之一。
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04 光的偏振与色散
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偏振现象及其原理
偏振现象
光波在传播过程中，光矢量（即电场强度矢量E和磁场强度矢量H）仅在某一确定方向振动的现象。
偏振原理
光波是横波，具有偏振性。在垂直于传播方向的平面内，光矢量可能有不同的振动方向，通常把光矢 量端点在空间描绘出的轨迹称为偏振图形。若光矢量端点在垂直于传播方向的平面上描绘出直线形轨 迹，其振动方向始终保持在同一平面内，这种光称为平面偏振光（或线偏振光）。
大学物理光学课件共4
2024/1/30
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目录
2024/1/30
• 光学基础知识 • 光的干涉现象 • 光的衍射现象 • 光的偏振与色散 • 现代光学技术与应用 • 课程总结与回顾
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01 光学基础知识
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光的本质与特性
2024/1/30
光的波粒二象性
01
光既具有波动特性，又具有粒子特性，表现为光波和光子的统
牛顿环
一种典型的薄膜干涉现象，当单色光照射在凸透镜上时，在透镜表面反 射的光与透射后经过透镜内部反射再透射出来的光相遇并产生干涉，形 成一组以透镜中心为圆心的明暗相间的同心圆环。
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03 光的衍射现象
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衍射现象及其分类
2024/1/30
衍射现象
光在传播过程中遇到障碍物或小 孔时，偏离直线传播的现象。
相关知识。
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拓展资源
国内外知名学术期刊、 在线课程平台等，可获 取最新的研究成果和教
学资料。
实验设备
分光计、干涉仪、衍射 仪等，可用于开展相关
实验研究。
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学习建议
积极参加学术讨论、参 加实验课程、阅读相关 文献等，提高学习效果
和兴趣。
THANKS
感谢观看
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透镜与成像
透镜是一种光学元件，可以改变光线 的传播方向，形成清晰的像。
光的反射和折射定律
光在两种介质分界面上会发生反射和 折射现象，遵循反射定律和折射定律 。
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物理光学基本概念
2024/1/30
光的波动理论
光是一种电磁波，具有振幅、频率、相位等波动特性。
光的量子理论
光由许多粒子组成，这些粒子称为光子，每个光子具有一定的能量 和动量。
非线性光学材料
阐述非线性光学材料的特性、分类以及应用，如晶体、光纤等。
非线性光学器件与技术
探讨非线性光学器件的制备技术、性能评价方法以及在光通信、光 信息处理等领域的应用。
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量子光学简介
量子光学的基本概 念
介绍量子光学的基本概念，如光子、光场量子化等。
量子光学的实验技 术
阐述量子光学的实验技术，如单光子源制备、单光子探测 等。
分类
根据衍射条件的不同，可分为菲 涅尔衍射和夫琅禾费衍射。
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惠更斯-菲涅尔原理
惠更斯原理
介质中任一波面上的各点，都可以看 做发射子波的波源，即可作为产生球 面次波的波源，其后任意时刻，这些 子波的包迹面就是新的波面。
菲涅尔原理
在光传播过程中，对于光源和光的接 收面而言，如果衍射屏与光源或接收 面的距离是有限的，则接收面上的场 分布与光源的相干性有关。
2024/1/30
VS
色散原因
同一介质对不同波长的光的折射率不同。 白色光在棱镜中发生色散，棱镜对各种单 色光的折射率不同，对波长较短的光折射 率较大，对波长较长的折射率较小。不同 色光因折射角不同而彼此分离。
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05 现代光学技术与 应用
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激光技术与应用
2024/1/30
激光的产生与特性
光的吸收、散射和发射
物质对光的吸收、散射和发射是物理光学研究的重要内容，涉及到 物质与光的相互作用机制。
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02 光的干涉现象
2024/1/30
7
干涉现象及其条件
干涉现象
两列或多列波在空间某些区域相 遇时，相互叠加形成新的波形， 使得某些区域的振动加强，某些
区域的振动减弱的现象。
2024/1/30
量子光学的应用前 景
探讨量子光学在量子通信、量子计算等领域的应用前景以 及面临的挑战。
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06 课程总结与回顾
2024/1/30
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关键知识点总结
几何光学基础
光线在均匀介质中沿直线传播 ，遇到不同介质分界面时发生 反射和折射。
光的衍射
光波遇到障碍物或小孔时发生 衍射现象，如单缝衍射、圆孔 衍射等。
2024/1/30
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色散现象及其原因
色散现象
指复色光分解为单色光的现象；复色光 通过棱镜分解成单色光的现象；光纤中 由光源光谱成分中不同波长的不同群速 度所引起的光脉冲展宽的现象。色散也 是对光纤的一个传播参数与波长关系的 描述。牛顿在1666年最先利用三棱镜观 察到光的色散，把白光分解为彩色光带 （光谱）。
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夫琅禾费衍射与实验
夫琅禾费衍射
当光源和接收屏都为无穷远时，即入射光和衍射光都是平行光的情况下的衍射 为夫琅禾费衍射。
实验
在夫琅禾费衍射实验中，通常采用平行光入射到具有小孔或障碍物的衍射屏上 ，然后在接收屏上观察衍射图样。通过改变入射光的波长、小孔或障碍物的形 状和大小等条件，可以观察到不同的衍射现象和规律。
光的波动性质
光是一种电磁波，具有波动性 质，包括干涉、衍射等现象。
2024/1/30
光的干涉
相干干涉 等。
光的偏振
光波是横波，具有偏振性质， 通过偏振片可观察和分析光的 偏振现象。
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常见误区与注意事项
误区一
认为光总是沿直线传播。实际上，光在不同 介质中传播路径会发生改变。
一。
光的传播速度
02
光在真空中的传播速度最快，约为3x10^8米/秒，在介质中的
传播速度会受到介质折射率的影响。
光的干涉、衍射和偏振现象
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光波在叠加区域产生干涉现象，遇到障碍物或小孔时产生衍射
现象，而偏振则是光波的一种重要特性。
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几何光学基本概念
光线与光束
光线是表示光传播方向的几何线，光 束则是由许多光线组成的集合。