中国科学院大学《高等物理光学》期末知识点总结
物理高中光学知识点总结
物理高中光学知识点总结一、光的性质1. 光的波动性光既具有波动性，也具有粒子性。
光的波动性体现在光的传播过程中，如光的干涉和衍射现象。
而光的粒子性体现在光的能量是以光子的形式传播的，光的粒子性主要与光的光电效应和康普顿效应等现象有关。
2. 光的传播速度光在真空中传播的速度为299792458m/s，通常用c表示。
而在介质中，光的传播速度会减小，不同介质中的光速不同。
3. 光的颜色白光是由各种不同波长的光波混合而成的，而不同波长的光波对应不同的颜色。
当光通过三棱镜或光栅时，会发生色散现象，将白光分解成不同颜色的光谱。
4. 光的偏振光是一种横波，具有振动的方向。
光振动方向的平面称为偏振面，垂直于偏振面的方向称为偏振光。
在光的偏振现象中，我们主要关注线偏振光和圆偏振光。
二、光的传播1. 光的直线传播在介质中，光具有直线传播的特性，光线可以通过凸透镜、凹透镜的机理可以解释光线的传播和成像。
2. 光的衍射当光通过一个大小与波长相当的孔或障碍物时，会发生衍射现象。
衍射现象可用多缝干涉或单缝衍射公式进行计算。
3. 光的干涉当两道光波相遇时，会发生干涉现象。
光的干涉一般分为相干干涉和非相干干涉，其中激光干涉是一种重要的相干干涉。
三、光的反射与折射1. 光的反射定律光线在与物体表面相遇时，会发生反射现象。
光的反射定律规定了入射角、反射角和法线之间的关系。
2. 光的折射定律当光线从一种介质传播到另一种介质中时，会发生折射现象。
光的折射定律规定了入射角、折射角和介质折射率之间的关系。
3. 透镜的成像规律凸透镜和凹透镜分别具有不同的成像规律。
通过透镜成像公式可以计算物体和像的位置关系。
四、光的使用与应用1. 显微镜显微镜是一种使用透镜放大微小物体的仪器，通过显微镜可以观察到微生物、细胞等微小物体。
2. 望远镜望远镜是一种用透镜或反射镜放大远处物体的仪器，通过望远镜可以观察到远处的星星、行星等天体。
3. 激光技术激光技术是一种利用激光放大器产生激光束的技术，激光技术广泛应用于通信、医疗、制造等领域。
物理高三光学知识点归纳总结
物理高三光学知识点归纳总结在高三物理学习中，光学是一个重要的知识点。
掌握光学知识不仅对于备考高考有重要意义，而且在日常生活中也能帮我们解决一些实际问题。
下面，我将对高三光学知识进行归纳总结，希望能够帮助同学们更好地掌握光学知识。
1. 光的传播光是一种电磁波，它具有波动性和粒子性。
在真空中，光的传播速度为光速，即 3.00×10^8 m/s。
光经过不同介质时会发生折射，折射规律由斯涅尔定律给出。
2. 光的反射光在与界面相交时，会发生反射。
根据反射定律，入射光线与法线的夹角等于反射光线与法线的夹角。
镜面反射和 diff 没有产生有用信号的反射。
3. 光的折射光在经过两种介质的交界面时，会发生折射。
根据斯涅尔定律，入射光线的折射角、折射光线的折射角和两种介质的折射率之间有一定的关系。
4. 光的色散光在经过某些介质后，会根据不同的波长而产生不同程度的折射，从而导致不同颜色的光的偏离。
这种现象被称为色散。
色散现象在光谱仪和彩虹的形成中起到重要作用。
5. 光的波动性质光在传播过程中会遵循波动理论，包括干涉、衍射和相干等。
其中，干涉是指两束或多束光在相遇时产生互相增强或互相抵消的现象；衍射是指光通过一个有限孔径的障碍物时发生的弯曲现象；相干是指两束或多束光具有相同或相近的频率和相位。
6. 光的粒子性质光的粒子性质可以用光子理论解释。
根据光的粒子性，我们可以理解光电效应和康普顿散射等现象。
7. 光的镜片成像通过透镜和凸透镜的组合，可以实现对物体的放大和缩小。
透镜成像遵循的规律由薄透镜公式来描述。
8. 光学仪器光学仪器包括显微镜、望远镜、投影仪等。
通过对光学仪器的理解，我们可以更好地理解这些仪器的原理和应用。
除了以上归纳的重要知识点，光学还涉及到其它诸多内容，例如波粒二象性、光的偏振、光的干涉等。
掌握光学知识，需要我们理论联系实际，运用所学知识解决问题。
希望同学们在高三备考中能够坚持学习和实践，将光学知识熟练掌握，取得优异成绩！通过对光学知识的归纳总结，希望能够帮助同学们更好地理解和掌握光学知识。
高三光学知识点总结
高三光学知识点总结光学是物理学的一个重要分支，研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
在高中物理课程中，光学是一个重要的模块。
下面将对高三光学知识点进行总结。
1. 光的传播特性光是一种电磁波，具有直线传播的特性，光的传播速度在真空中为299792458米/秒，符号为c。
光的传播中，光线的传播路径符合光的反射定律和折射定律。
2. 光的反射光的反射定律指出，入射光线、反射光线和法线所在的平面是同一个平面，且入射角等于反射角。
反射现象广泛应用于镜面成像和光学仪器中。
3. 光的折射光的折射定律描述了光在介质间传播时的弯曲现象，折射定律指出，入射光线、折射光线和法线所在的平面是同一个平面，且入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两个介质的折射率之比。
4. 透镜透镜是光学仪器中常用的元件，广泛应用于眼镜、放大镜、望远镜等。
根据透镜的形状可以分为凸透镜和凹透镜。
凸透镜能够使光线会聚，形成实像；凹透镜能够使光线发散，形成虚像。
5. 光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相互叠加而产生的干涉图样。
干涉现象广泛应用于干涉仪、光栅、薄膜等。
6. 光的衍射光的衍射是指光通过一个障碍物或通过一条狭缝后发生的弯曲现象。
衍射现象广泛应用于光栅、衍射光栅等。
7. 光的色散光的色散是指光的不同波长在介质中的传播速度不同而导致的色彩分离现象。
常见的色散现象包括折射色散和衍射色散。
8. 光的偏振光的偏振是指光的振动方向只在一个特定平面内的现象。
光的偏振应用于偏振片和光学仪器中。
9. 光的波粒二象性光既可以像波一样具有干涉和衍射现象，也可以像粒子一样具有光电效应等现象，这体现了光的波粒二象性。
10. 光学应用光学在现代科学技术中的应用非常广泛，如光通信、光存储、光谱分析、激光技术等。
光学在生物医学、材料科学、信息科学等领域发挥着重要作用。
以上是对高三光学知识点的简要总结，其中涵盖了光的传播特性、反射、折射、透镜、干涉、衍射、色散、偏振、波粒二象性以及光学应用等方面的内容。
2024年高中物理光学知识点总结归纳
2024年高中物理光学知识点总结归纳光学是物理学的一门重要分支，研究光的传播、产生、感知以及与物体的相互作用。
光学在科学研究、工程技术以及日常生活中都有广泛的应用。
以下是____年高中物理光学知识点的总结归纳：1. 光的传播a. 光的传播方向：光在真空中沿直线传播，光线的传播方向是从光源向外发出的方向。
b. 光的传播速度：在真空中，光的传播速度是常数，约为3.00 × 10^8 m/s。
c. 光的传播路径：光在均匀介质中沿直线传播，但当光线从一个介质传播到另一个介质时，会发生折射现象，光线的传播路径会发生偏折。
2. 光的反射与折射a. 光的反射定律：将一束入射光线照射到平面镜上，入射光线、反射光线以及镜面法线共面，且入射角等于反射角。
b. 光的折射定律：光线从一个均匀介质传播到另一个均匀介质时，入射角、折射角以及两介质的折射率之间满足较普遍成立的折射定律：入射光线和折射光线在物界面、法线和折射面在同一平面上，且从介质1到介质2折射定律为sinθ₁ / sinθ₂ = v₁ / v₂ = n₂ / n₁。
c. 全反射现象：当光线由光密介质射向光疏介质，并且入射角大于临界角时，光线将发生完全反射，不再发生折射。
d. 布儒斯特角：当光线从光密介质折射到光疏介质时，入射角等于布儒斯特角时，折射角为90°，这对应着最大的折射角和最小的透射角。
3. 光的干涉与衍射a. 干涉现象：两束或多束光线相交时，由于波动性质的影响，会发生明暗相间的干涉条纹。
干涉分为相干光的干涉和非相干光的干涉两种形式。
b. 条纹间距：干涉条纹的间距受入射光的波长以及光的入射角度的影响。
c. 干涉现象的应用：光的干涉现象被广泛应用于干涉仪、薄膜干涉、激光干涉、干涉显示器等领域。
d. 衍射现象：当光线通过一个有限大小的孔或者绕过一个物体的边缘时，会发生衍射现象，导致光的传播方向发生弯曲。
e. 衍射的特点：衍射现象具有振幅周期性变化、偏离光的直线传播以及物理屏障遮挡等特点。
大学物理光学部分总结
薄膜干涉
光波在薄膜表面反射和透射时产 生的干涉现象，常用于增反膜和 增透膜的设计。
光的衍射现象
单缝衍射
光波通过一个狭窄的缝隙时，会在屏 上产生明暗相间的衍射条纹。
圆孔衍射
光波通过一个圆孔时，会在屏上产生 明亮的中心和逐渐减弱的衍射条纹。
吸收光谱
物质对不同波长的光的吸收程度 不同，形成了物质的吸收光谱。 通过对吸收光谱的分析，可以了 解物质的组成和性质。
吸收系数
物质对光的吸收能力可以用吸收 系数来表示，吸收系数越大，表 示物质对光的吸收能力越强。
光散射
光的散射现象
当光通过物质时，由于物质中微粒的散射作用，光发生散射现象，散射光的强度和方向 与入射光的波长、微粒的大小和形状有关。
3
光的相干性
同频率、同方向、同相位的光波具有相干性。
光的传播
反射定律
光在平滑界面上按特定角度反射 。
折射定律
光在不同介质间传播时，传播方向 发生变化。
光速
光在真空中的速度是一个恒定的值 ，不随光源或观察者的运动而改变 。
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，产生明 暗相间的干涉条纹。
光与物质相互作用时，光作为粒子，其能量与物质中的电子相互作 用，引起电子的跃迁和能级变化，从而改变物质的状态。
光的波粒二象性
光既具有波动性又具有粒子性，在光与物质相互作用时，表现出不同 的性质和效果。
光吸收
光的吸收定律
当光通过物质时，物质吸收光能 并转化为热能或其他形式的能量 ，光的强度随传播距离的增加而 逐渐减弱。
光的偏振现象
科普 物理光学知识点
科普物理光学知识点光学是物理学的一个分支，研究光的产生、传播、反射、折射、干涉、衍射、偏振等现象。
本文将对高中物理光学知识点进行全面整理。
一、光的本质1. 光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性。
这一概念最早由爱因斯坦提出，被称为光的波粒二象性。
2. 光的电磁本质：光是一种电磁波，具有电场和磁场的交替变化。
3. 光速不变原理：光在真空中的速度是恒定不变的，即光速不变原理。
4. 光的能量：光的能量与其频率成正比，与其波长成反比。
二、光的传播1. 光的直线传播：光在同一介质中沿直线传播，遇到界面时会发生反射、折射等现象。
2. 光的衍射：光通过狭缝或物体边缘时，会出现衍射现象，即光的波前会扩散。
3. 光的干涉：两束相干光相遇时，会出现干涉现象，即光的波峰和波谷相遇时会相互加强或抵消。
三、光的反射1. 光的反射定律：入射光线、反射光线和法线在同一平面内，入射角等于反射角。
2. 光的反射现象：光在界面上发生反射时，会产生镜面反射和漫反射两种现象。
3. 光的全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于临界角时，光将全部反射回去，这种现象称为全反射。
四、光的折射1. 光的折射定律：入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射角和折射角的正弦之比等于两介质的折射率之比。
2. 光的折射现象：光从一种介质射向另一种介质时，会发生折射现象。
3. 光的色散：不同频率的光在介质中的折射率不同，导致光的色散现象。
五、光的透射1. 光的透射现象：当光从一种介质射向另一种介质时，一部分光被反射，另一部分光被透射。
2. 光的透射定律：入射光线、透射光线和法线在同一平面内，入射角和透射角的正弦之比等于两介质的折射率之比。
3. 透明介质和不透明介质：透明介质能够让光通过，不透明介质则不能。
六、光的偏振1. 光的偏振现象：光的电场矢量在某一方向上振动，称为光的偏振。
2. 偏振光的产生：偏振光可以通过偏振片、布儒斯特角、菲涅尔公式等方法产生。
光学知识点归纳总结高中
光学知识点归纳总结高中光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象及其规律的一门学科。
在物理学中，光学是一个重要的分支，它研究光的特性和行为，以及光与物质之间的相互作用。
下面将对光学知识点进行归纳总结，希望能为同学们的学习提供帮助。
1. 光的传播光是电磁波，它能够在真空和介质中传播。
在真空中，光的速度为光速，约为3×10^8m/s；在介质中，光的速度取决于介质的折射率，通常情况下，介质的折射率越大，光的传播速度就越慢。
光的传播路径通常遵循直线传播的原则，即光线传播的路径是直线，这也是几何光学的基础。
2. 光的反射当光线遇到一个光滑的表面时，会发生反射现象。
根据反射定律可知，入射光线、反射光线和法线在同一平面内，且入射角等于反射角。
从光学角度来看，反射分为镜面反射和漫反射两种。
镜面反射是在光滑表面发生的反射现象，生成的反射光线保持相对较大的亮度和清晰的图像。
漫反射则是在粗糙表面发生的反射现象，生成的反射光线呈不规则散乱，导致较为模糊的图像。
3. 光的折射当光线由一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
根据折射定律可知，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，且入射角、折射角、两种介质的折射率之间存在一定的关系。
光的折射现象是光学的重要内容之一，它与光的速度、波长、频率等有密切的关系。
通过折射现象，我们可以了解介质的光学性质，进而研究和应用在光学仪器和光学材料等领域。
4. 几何光学几何光学是研究光的传播和透明介质中光的传播行为的一个分支，其基本原理是根据光的传播路径遵循直线传播的原则，从而分析和计算光的传播、反射、折射等现象。
几何光学主要包括光的成像、光的光程、光的干涉、光的衍射等内容。
通过几何光学的研究，可以为光学仪器的设计、光的成像原理的解释、光的光程计算和校正等提供理论依据和计算方法。
5. 光的波动性除了几何光学外，光也具有波动性。
从光的干涉、衍射、偏振等现象中可以看出光的波动性。
大学光学知识点总结大全
大学光学知识点总结大全光学是物理学的一个重要分支，研究光的产生、传播、与物质相互作用以及光现象的一系列规律。
关于光学的知识点非常广泛，涉及光的基本特性、光学仪器、光的应用等方面。
本文将从光的基本特性、光的传播、光的干涉与衍射、光的偏振、光的成像、光学仪器、光的应用等方面进行详细的总结。
一、光的基本特性1. 光的波动特性：光同时具有波动特性和粒子特性。
根据光波动特性的性质，可以解释如折射、衍射和干涉等现象。
2. 光的粒子特性：光的粒子特性主要体现在光子的能量、动量、频率、波长等方面。
从光的粒子特性可以解释光的能量转换和光与物质相互作用的规律。
3. 光的速度：光在真空中的速度为光速(c)，约为3×10^8 m/s。
在介质中，由于光的波长缩短，其传播速度降低，为c/n，其中n为介质的折射率。
4. 光的色散：光的色散是指不同波长的光在线性介质中传播时速度不同的现象。
色散性引起了折射角的变化，并且使白光在经过三棱镜时分解成不同波长的光谱。
5. 光的吸收和衰减：光在穿透物质时会发生吸收和衰减，吸收是指光被介质所吸收，而衰减是指光的强度随着传播距离的增加而减弱。
6. 光的干涉与衍射：干涉是指来自同一波源的两个或多个波相互叠加时产生的明暗条纹，衍射是指光在通过物体边缘或小孔时发生的方向变化和光斑的扩散现象。
7. 光的偏振：光的偏振是指光振动方向的特性，振动方向不固定的光称为非偏振光，振动方向固定的光称为偏振光。
8. 光的成像和光学成像：成像是指通过光学系统使物体的像的位置、大小和形状与物体本身的相应特性相近似的过程。
9. 光的量子理论：光的量子理论是指根据光的波粒二象性，通过量子力学理论解释光现象的理论。
二、光的传播1. 几何光学：几何光学是光学中的一种理论，主要用于解释光的传播途径和成像原理。
它认为光的传播和成像过程可以被简化为直线传播，并且利用几何方法进行描述。
2. 波动光学：波动光学是一种用波动理论描述光的传播和作用的光学理论。
大学物理光学期末总结.ppt
结论 V 超前x /2
a 与 x 反相
五.谐振动的能量
25
Ek
1 2
mV 2
1 2
mA2 2
sin 2 t
Ep
1 2
kx2
1 2
mA2 2
cos2 t
Ek
Ep
1 2
mVm2
1 2
kA2
六.振动的合成
26
同方向,同频率简谐振动的合成:
x1 A1 cos(t 10)
x2 A2 cos(t 20)
x Acos(t 0 )
其中: A A12 A22 2A1A2 cos(20 10)
tg0
A1 sin 10 A1 cos10
A2 sin 20 A2 cos20
七.机 械 波
27
一 波传播中的基本概念与基本物理量
1. 波线 ,波面 ( 球面波 ,平面波 ), 波前
2.波速 3. 波的周期 ,频率与波长
v 8RT 1.60 RT
(3).方均根速率：
o
vp v v2
v
v2 3RT 1.73 RT
三.能量均分定理
16
1.内容：在温度 T 的平衡态下，粒子的每一个可能的自由度
都有相同的平均动能 kT/2。
2.内能： E M i RT
2
四.分子碰撞的统计规律
1.平均碰撞频率： z 2nd 2v
3.初位相 0
4. ω叫谐振子的圆频率
2 k
m
5 . 叫振动的频率,它表示在一秒钟内做完整振动的次数.
6. T叫振动的周期,它表示振子做一次完整振动所需要的时间.
T1
7. ,,T的关系 2 2
24
大学物理光学部分总结
2
相邻干涉明（暗）条纹所对应的光程差之差为一个波长 条纹间距
D x d
三、等倾干涉
光程差 2e
2 n2 2 n1 sin 2 i
k ,
2 k 0,1,2,3... 明纹
(半波损失 )
1 ( k ) 2
n1 暗纹 n2 n1
i
D A C e r B
(n0 ne )d 四分之一波片
附加光程差
4
二分之一波片
4
2
2
四分之一波片：椭圆偏振光（圆偏振光）
线偏振光
二分之一波片：线偏振光
x 杨氏双缝干涉：光程差 d D 改变光程差的因素：放于介质中，或用介质覆盖某条狭缝（例17-1）
l
a
标准平面
工件
解： 若工件表面是平的,等厚条纹 应为平行于棱边的直线条纹。由于一 条纹对应着一个厚度，由图的纹路弯 曲情况可知， 工件表面的纹路是凹 下去的。因条纹间距 l / 2 又由图可知：H=asin =a H 所以纹路深度 a
H l 2
B
A
B
A
2）牛顿环： 2ne ( )
S1
r1
P
1 2
求：P点的合振幅。
S2
r2
解：波源 S1 的振动表达式： yS1 0.01cos(200 t 01 ) (SI) S1波在P点振动表达式： yP1 0.01cos[200 (t 4.00 ) 01 ] (SI)
S2 的振动表达式： yS 2 0.01cos(200 t 01 ) (SI) 波源 3 S2 波在P点振动表达式： y 0.01cos(200 t ) (SI) P2 01
光学光学知识点总结
光学光学知识点总结一、光的基本特性1. 光的波动性光是一种电磁波，具有波动性质。
光的波长和频率决定了光的颜色，波长越长的光，频率越低，颜色越红；波长越短的光，频率越高，颜色越蓝。
光的波动性可以解释光的干涉、衍射和偏振现象。
2. 光的粒子性光也具有粒子性质，即光子的概念。
光子是光的能量微粒，具有动量和能量，可以解释光的光电效应和康普顿散射等现象。
3. 光速不变原理光速不变原理是相对论的基本原理之一，指出在真空中，光的速度是一个恒定值，约为3×10^8米/秒，与光的波长、频率和光的源头的运动状态无关。
4. 光的反射和折射光线遇到边界时，会发生反射和折射。
反射是光线从一个介质到另一个介质时，在界面上发生反弹的现象；折射是光线从一个介质到另一个介质时，改变传播方向的现象。
二、光的传播1. 光的传播方式光在空气、真空和透明介质中传播时，有直线传播和曲线传播两种方式。
直线传播是光线在均匀介质中沿直线传播；曲线传播是光线在非均匀介质中或遇到不连续介质边界时发生折射和反射，导致光线的路径发生曲线变化。
2. 光的干涉光的干涉是指两束或多束相干光相互叠加时，发生加强和减弱的现象。
干涉现象可以解释薄膜干涉、双缝干涉和光栅干涉等现象。
3. 光的衍射光的衍射是指光通过一个小孔或细缝时，在光的传播方向发生弯曲、扩散的现象。
衍射现象可以解释单缝衍射、双缝衍射和光栅衍射等现象。
4. 光的偏振光的偏振是指光波的振动方向被限制在特定的方向上。
光的偏振可以解释偏振片和偏振光的产生。
三、光学器件的工作原理1. 透镜透镜是一种用于集光或散光的光学器件，根据透镜的形状和材料可以分为凸透镜和凹透镜。
透镜的工作原理是利用透镜对光线的折射和反射来实现光的聚焦和散焦。
2. 凸镜凸镜是一种用于成像的光学器件，根据凸镜的形状可以分为凸面镜和凹面镜。
凸镜的工作原理是利用凸镜对光线的反射来实现物体的放大或缩小。
3. 折射望远镜折射望远镜是一种利用透镜和凸镜组合构成的光学器件，用于观察远处物体。
物理光学期末复习重点
不服从叠加原理和独立传播原理的媒质称为‘非线性媒质’。
4.两个频率相同、振动方向相同而传播方向相反的单色光波产生叠加后形成驻波。
5.调制波光强为确定数值的点的传播速度就是调制波的“位相速度”-群速度。群速度是指某个光强值在空间的传播速度，因此它表示拍频波能量的传播速度。
(1)干涉现象是有限个相干光波的叠加;
(2)衍射现象则是无限多个相干光波的叠加结果。
2.衍射问题的三个基本要素：1.光源发出的光波。2.衍射物。3.衍射图形。
3.在基尔霍夫标量衍射理论的基础上，研究两种最基本的衍射现象和应用：菲涅耳衍射(近场衍射)和夫琅和费衍射(远场衍射)
4.菲涅耳－基尔霍夫衍射公式：
9.干涉条纹的表征：
干涉级m
条纹间距e： ；由条纹间距e与两孔间距d的反比关系可知，要使干涉条纹易于观察，两孔间距应尽可能小。
会聚角 ；条纹间距与光束的会聚角成反比。因此，会聚角应尽可能小。
10.杨氏双缝干涉属于非定域干涉。
11.干涉条纹的清晰程度用条纹的对比度表示。定义是
条纹的对比度取决于以下三个因素：
26.波片是对特定的波长而言；
自然光入射波片时，出射光仍然是自然光
为改变偏振光的偏振态，入射光与波片快轴或慢轴成一定的夹角
7.光波分离基本方法：分波阵面法和分振幅法；
分波阵面法：把光波的波面（波前）分为两部分。如杨氏双缝干涉实验
分振幅法：利用反射和折射把原光波振幅分为两部分。如薄膜干涉、等厚干涉
无论是分波前法还是分振幅法，只有光程差小于光波的波列长度，才能满足位相差恒定的条件。
杨氏干涉实验
8.光强分布
===
中国科学院大学《高等物理光学》总结.pdf
U（x, y）
1
m e e
j
z L2
j 2x L
m e e
j
z L2
j 2x L
1
[1
me
j
z L2
cos( 2x )]
24
42Leabharlann L在泰伯距离 z / L2 2 n 处，可以观察到物体的像；在 z / L2 （ 2 n 1） 处观察
题： t(x, y)
1 2
[1
cos(2fx0
)]
透镜焦距
20 讲题目：一.物理与数学基础：平面波与球面波；空间频率；波的叠加；空间频率的丢失/ 卷积的物理意义/成像系统的原理；抽样定理；二.标量衍射的基本理论：衍射与干涉；近场与 远场衍射；透过率函数；三.傅里叶光学的基本分析方法：“透镜的傅里叶变换作用”；衍射 的分析法；衍射的仿真；四.光学信息处理的基本理论和方法：阿贝成像原理；4f 系统；全息； 五。傅里叶光学在信息处理的应用：CTF;OTF;非相干与相干成像；六.应用实例:叠层成像/光学 加密。第 1 章给出了必要的数学基础。 指出了从空间域和频率域讨论系统的两种基本方法。 前者着眼于系统脉冲响应，后者着眼于系统的频率响应即传递函数。在后续各章中，正是按这
度看，函数被矩形函数限制范围后，成为 ,新的函数不再是限带函数，抽样时会发生频谱混
叠，可以得出同样的解释。
2.如果用很窄的矩形脉冲阵列对函数抽样（物理上并不可能在一些严格的点上抽样一个函数）
即式中，为每个脉冲在方向的宽度。若抽样间隔合适，说明能否由 还原函数。解：用很窄的
矩形脉冲阵列对函数进行抽样，例如当采用 CCD 采集图像，每个像素都有一定的尺寸大小。这
l 2F
当θ取 0 时要求光栅频率不大于系统截
高中物理光学复习要点_光学知识点公式
高中物理光学复习要点_光学知识点公式高中物理光学复习要点提高高三物理做题效率高中物理光学部分公式总结高中物理光学复习要点一、重要概念和规律(一)、几何光学基本概念和规律1、基本规律光源：发光的物体.分两大类：点光源和扩展光源. 点光源是一种理想模型，扩展光源可看成无数点光源的集合. 光线——表示光传播方向的几何线. 光束通过一定面积的一束光线.它是通过一定截面光线的集合. 光速——光传播的速度。
光在真空中速度最大。
恒为C=3×108 m/s。
丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。
法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。
实像——光源发出的光线经光学器件后，由实际光线形成的. 虚像——光源发出的光线经光学器件后，由发实际光线的延长线形成的。
本影——光直线传播时，物体后完全照射不到光的暗区. 半影——光直线传播时，物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域.2.基本规律(1)光的直线传播规律：先在同一种均匀介质中沿直线传播。
小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。
(2)光的独立传播规律：光在传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持各自的规律继续传播。
(3)光的反射定律：反射线、入射线、法线共面;反射线与入射线分布于法线两侧;反射角等于入射角。
(4)光的折射定律：折射线、入射线、法线共面，折射线和入射线分居法线两侧;对确定的两种介质，入射角(i)的正弦和折射角(r)的正弦之比是一个常数.介质的折射率n=sini/sinr=c/v。
全反射条件①光从光密介质射向光疏介质;②入射角大于临界角A，sinA=1/n。
(5)光路可逆原理：光线逆着反射线或折射线方向入射，将沿着原来的入射线方向反射或折射.3.常用光学器件及其光学特性(1)平面镜：点光源发出的同心发散光束，经平面镜反射后，得到的也是同心发散光束.能在镜后形成等大的、正立的虚出，像与物对镜面对称。
(2)球面镜：凹面镜：有会聚光的作用，凸面镜：有发散光的作用.(3)棱镜：光密介质的棱镜放在光疏介质的环境中，入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。
大学物理光学期末总结(二)2024
大学物理光学期末总结（二）引言概述:光学是大学物理学习的重要组成部分，光学的学习内容广泛涉及光的本质、光的传播规律、光的干涉与衍射等方面。
本文旨在对大学物理光学的学习内容进行总结，并提供一些学习中的重点和难点。
本文将按照以下五个大点进行阐述：光的干涉与衍射、偏振光、光的波动性、光的光电效应和光的应用。
一、光的干涉与衍射:1. 干涉的原理和条件2. 干涉的类型：普通光干涉、薄膜干涉和干涉仪干涉3. 干涉的应用：干涉光栅、干涉仪和Michelson干涉仪4. 衍射的原理和条件5. 衍射的应用：孔径衍射和衍射光栅二、偏振光:1. 偏振光的概念和性质2. 偏振光的产生和传播3. 偏振光的干涉与衍射4. 偏振片的原理和应用5. 光学器件中的偏振光：偏振滤波器、偏振镜和偏振分束器三、光的波动性:1. 光的波动说和粒子说2. 光的干涉与波动性3. 光的衍射与波动性4. 光的干涉与衍射实验的解释5. 光的相干性和相干光源四、光的光电效应:1. 光电效应的基本现象和实验事实2. 光电效应的原理和理论解释3. 光电效应中的物理量和关系4. 光电效应的应用：光电池、光电管和光电探测器5. 光电效应与量子论的关系五、光的应用:1. 光的通信和光纤传输2. 光的显示器和激光打印机3. 光的测量和精密仪器4. 光的医学应用：激光医学和光学诊断5. 光的环境和能源应用总结:光学作为大学物理的重要内容，涵盖了光的干涉与衍射、偏振光、光的波动性、光的光电效应和光的应用等方面。
通过对这些内容的学习，我们能够更深入地理解光的本质和行为，为今后的科学研究和工程技术应用奠定坚实的基础。
同时，光学的应用也在我们的日常生活中发挥着重要的作用，例如光通信、光显示器和医学应用等领域。
因此，光学的学习具有重要的实用性和应用前景。
光学物理知识点总结笔记
光学物理知识点总结笔记光学物理是物理学的一个分支，研究一切与光有关的现象和规律。
光学物理在现代科学技术中有着广泛的应用，包括光学仪器、光学通信、激光技术等领域。
本文将从几个光学物理的基本知识点出发，进行总结和分析。
1.光的波动性和粒子性光学物理最早的争论之一就是关于光的本质是波还是粒子。
傅科和惠更斯早期将光认为是一种波动，而后来亮出光电效应等现象又引入了粒子性的概念。
直到爱因斯坦提出了光量子理论后，这一争论才得到了解决。
光的波动性表现在光的干涉、衍射、反射等现象上，而光的粒子性则在光电效应、康普顿散射等现象中有所表现。
2.几何光学几何光学是研究光在透明介质中的传播规律，主要涉及到光的折射、反射、成像等现象。
几何光学的基本定律包括菲涅尔原理、光的反射定律和折射定律。
其中，折射定律是最为重要的一个定律，其数学表达式为n1*sin(θ1)=n2*sin(θ2)，其中n1和n2分别表示两种介质的折射率，θ1和θ2分别表示入射角和折射角。
3.光的干涉和衍射干涉是光波的叠加现象，当两束相干光叠加时，形成的干涉条纹能够显示光的波动性。
干涉分为不同类型，包括杨氏双缝干涉、薄膜干涉、牛顿环等。
衍射则是光在遇到障碍物时产生的偏折现象，其本质也是光的波动性的表现。
夫琅禾费衍射是最为典型的衍射现象，它能够用来解释光的单缝和双缝衍射。
4.光的色散和折射光的色散是指光在透明介质中的折射率与光的波长有关，不同波长的光在透明介质中的折射率是不同的。
因而通过光的折射可以将光分解成不同颜色的光，产生色散现象。
色散还包括色散角和分辨本领的概念。
折射是光从一种介质传播到另一种介质时发生的偏折现象，主要适用于透明介质之间的光的传播。
5.光的偏振光的偏振是指光波的振动方向，普通光是不偏振光，而经过适当的透镜或偏振片处理后的光称为偏振光。
偏振光在光学仪器、通信等领域有着广泛的应用，例如3D眼镜和液晶显示器都利用了偏振光的性质。
6.激光激光是一种特殊的光，它具有单色性、直方性、相干性和高亮度等特点。
高等物理光学
⾼等物理光学⾼等物理光学总结1、场的概念、光场的概念答：场是带有某种物理量的空间光场是⼀定频率范围内的电磁波，（有光波存在的区域）2、什么是光⼦起伏及其对测量的影响答：经典理论认为电磁场不是量⼦化⽽是连续的，不考虑测量时的随机起伏。
任何检测仪器或记录介质，本⾝必然都有噪声，当被测光不太弱时，⽅可以认为噪声主要由检测装置造成的，⽽对于很弱的光强，光⼦起伏和检测仪器的起伏均须加以考虑。
在近代某些遥感或天⽂测量中，须考虑光⼦密度起伏。
3、电磁波的边界条件即：电场强度（磁场）⽮量切向分量连续，电位移⽮量法向连续4、以平⾯波为例分析电磁波的基本性质答：横波性，即电磁波传播⽅向与电场⽅向及磁场⽅向都垂直电⽮量与磁⽮量相互垂直E 和H 同相位，振幅⼤⼩成正⽐能量密度：平⾯电磁波的电场能量和磁场能量相等能流密度：在均匀⽆限⼤介质中，平⾯电磁波的能流密度⼤⼩为能流密度与相速度的乘积5、为什么把电场强度E 作为光⽮量答：光波中包含有电场⽮量和磁场⽮量，从波的传播特性来看，他们处于同等的地位，相互激励，不能分⽴；但从光与物质的相互作⽤来看，其作⽤不同，在⼀般情况下，磁场远⽐电场弱，甚⾄不起作⽤。
实验表明使胶⽚感光的是电场，引起⼈眼视觉作⽤的也是电场。
另外⼀⽅⾯，物质中的带电粒⼦受到电场⼒的作⽤⽽引起的运动远⽐受磁场的影响⼤，即使物体是静⽌状态下，电场也会产⽣作⽤。
因此通常把光波中的电场⽮量E 称为光⽮量，把电场E 的振动称为光振动。
1、对光场进⾏标量处理的前提条件答：衍射孔径⽐波长要⼤得多不要在太靠近孔径的地⽅观察衍射场2、为什么波动⽅程的解可以⽤复数表⽰答：依据⼀个定理即如果复值函数是是实系数线性微分⽅程的解，那么其实部也是该⽅程的解，所以我们可以在复数域内去寻找波动⽅程的解，当需要知道其解的实际物理意义时，取复数解的实部即可。
（注意：⼲涉波与波场之间的⾮线性运算时，必须把每个场先取实部然后进⾏运算）3、波前、波阵⾯、波失、波动等的概念，及它们之间的差异答：⼀个波⾃波源出发，在介质中向各个⽅向传播，某⼀时刻波动到达的各点所组成的⾯叫该时刻的波前，⼀般波前是指波场中任⼀所考察的平⾯。
(完整版)光学知识点总结
光现象知识总结一．光的产生1、光源：定义：能够发光的物体叫光源。
分类：自然光源，如 太阳、萤火虫；人造光源，如 篝火、蜡烛、油灯、电灯。
月亮 本身不会发光，它不是光源。
二．光的传播1.规律：光在同种均匀介质中是沿直线传播的，光在密度不均匀的液体或气体中传播会折射，比如海市蜃楼，星星闪烁，通过火苗看物体会晃动。
2、光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立物理模型法是研究物理的常用方法之一。
辅助线：法线和光的反向延长线要用虚线表示。
实际光线：用实线表示，且带有箭头。
3、应用及现象：① 激光准直，站对看齐。
②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。
③日食月食的形成是由于光沿直线传播。
日地月同线时，地球 在中间时可形成月食。
在1的位置可看到日全食， 在2的位置看到日偏食， 在3的位置看到日环食。
④ 小孔成像：小孔成像成倒立的实像其像的形状与小孔的形状无 关。
只与光源（亮物体）的形状有关。
像的大小与物体到小孔的距离和光屏到小孔的距离共同决定。
稍大的小孔成模糊的像，较大的大孔不能成像，只能形成与大孔相同形 状的亮斑。
4、光速：光的传播不需要介质（真空中可以传播）光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s；光在空气中速度约为3×108m/s。
光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。
三、光的反射1、定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律：三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居于法线的两侧，反射角等于入射角。
光的反射过程中光路是可逆的。
实验：光的反射定律1.实验材料准备材料：激光笔、平面镜、白纸板、量角器、纸筒（牙膏盒）等。
2.实验过程用光反射实验器演示光的反射规律：图4-2-1所示是光的反射实验器,实验器的底座上两个白色的光屏必须垂直于镜面，光屏的作用的是显示光路。
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20 讲题目：平面波与球面波；空间频率；角谱：波的叠加；空间频率的丢失：卷积的物理意义；抽样定理；衍射与干涉；透过率函数；近场与远场衍射；“傅里叶变换与透镜”；対易：衍射的分析法：空品対易；全息；阿贝成像原理（4f 系统）；泽尼克相衬显微镜；CTF;OTF;非相干与相干成像系统；衍射的计算机实验；衍射的逆问题；叠层成像（Ptychography）；如何撰写科技文章面有限短距离 z 处得观察平面上，坐标是(0, b).求观察平面上的光强分布，并说明该光强分布与孔径是什么关系;若该孔径是两个矩形孔，求观察平面上的光强分布，并画出沿 y 轴方向的𝐴𝑘光强分布曲线。
解：孔径平面上透射波的光场分布为U(𝑥0 , 𝑦0 ) = exp(−𝑗𝑘𝑧) exp {−𝑗 [𝑥0 2 +𝑧抽样定理：利用梳状函数对连续函数𝑔(𝑥, 𝑦)抽样，得𝑔𝑠 (𝑥, 𝑦) = 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑔(𝑥, 𝑦)抽样U(x, y) =函数𝑔𝑠 ,由δ函数的阵列构成，各个空间脉冲在𝑥方向和y方向的间距分别为𝑋, 𝑌。
每个δ函数下的体积正比于该点 g 的函数值。
利用卷积定理，抽样函数𝑔𝑠 的频谱为空间域函数的抽样，导致函数频谱𝐺的周期性复𝑛 𝑚现，以频率平面上( , )点为中心重复𝐺见图。
假exp[𝑗𝑥𝑦𝑋𝑌∞(𝑌2𝐵𝑦称为奈奎斯特间隔。
显然，当函数起伏变化大，包含的细节多、频带范围较宽时，2𝑋12𝐵𝑥)(2𝑌12𝐵𝑥)=(4𝑋𝑌)(4𝐵𝑥 𝐵𝑦 ) = 16𝑋𝑌𝐵𝑥 𝐵𝑦 = 𝑆𝑊这是空间带宽积（函数在空域和频域中所占面积之积）2.10 若只能用𝑎 ∗ 𝑏表示的有效区间上的脉冲点阵对函数进行抽样，即𝑥𝑦𝑥𝑦𝑔𝑥 (𝑥, 𝑦) = 𝑔(𝑥, 𝑦)[𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑟𝑒𝑐𝑡 ( ) 𝑟𝑒𝑐𝑡( )]𝑋𝑌𝑎𝑏试说明，及时采用奈奎斯特间隔抽样，也不在能用一个理想低通滤波器精确恢复𝑔(𝑥, 𝑦)。
解：因为表示的有限区域以外的函数抽样对精确恢复，也有贡献不可省略。
用𝑎 ∗ 𝑏表示的有限区间上的脉冲点阵对函数进行抽样，即𝑥𝑦𝑥𝑦𝑔𝑥 (𝑥, 𝑦) = 𝑔(𝑥, 𝑦)[𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑟𝑒𝑐𝑡 ( ) 𝑟𝑒𝑐𝑡( ) ，𝑋𝑌𝑎𝑋𝑌𝑏𝑛∞𝑎𝑏𝑠𝑖𝑛𝑐(𝑎𝑓𝑥 )𝑠𝑖𝑛𝑐(𝑏𝑓𝑦 ) = [∑∞𝑛=−∞ ∑𝑚=−∞ 𝐺(𝑓𝑥 − , 𝑓𝑦 −𝑋𝑛 𝑚)] ∗ 𝑎𝑏𝑠𝑖𝑛𝑐(𝑎𝑓𝑥 )𝑠𝑖𝑛𝑐(𝑏𝑓𝑦 ),上式右端大括号中的函数，是以( , )点为中心周期性重复出现的𝑌𝑋 𝑌函数频谱𝐺。
对于限带函数，采用奈奎斯特间隔抽样，𝐺𝑠 中的各个频谱区域原本不会发生混叠现象，但是和二维𝑠𝑖𝑛𝑐函数卷积后，由于𝑠𝑖𝑛𝑐函数本身的延展性，会造成各函数频谱间发生混叠现象，因而不再能用低通滤波的方法精确恢复原函数𝑔(𝑥, 𝑦)。
从另一角度看，函数𝑔(𝑥, 𝑦)被𝑥𝑦矩形函数限制范围后，成为𝑔(𝑥, 𝑦)rect( )rect( ),新的函数不再是限带函数，抽样时会发生频𝑎𝑏谱混叠，可以得出同样的解释。
2.11 如果用很窄的矩形脉冲阵列对函数抽样（物理上并不可能在一些严格的点上抽样一个函𝑥𝑦𝑥𝑦𝑋𝑌𝐿𝑥𝐿𝑦数）即𝑔𝑠 (𝑥, 𝑦) = [𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( )] ∗ [𝑟𝑒𝑐𝑡 ( ) 𝑟𝑒𝑐𝑡 ( )]式中，𝐿𝑥 、𝐿𝑦 为每个脉冲在𝑥, 𝑦方向的宽度。
若抽样间隔合适，说明能否由𝑔𝑠 还原函数𝑔(𝑥, 𝑦)。
解：用很窄的矩形脉冲阵列对函数进行抽样，例如当采用 CCD 采集图像，每个像素都有一定的尺寸大小。
这时抽样函数𝑥𝑦𝑥𝑦𝑔𝑠 (𝑥, 𝑦) = [𝑐𝑜𝑚𝑏 ( ) 𝑐𝑜𝑚𝑏 ( )] ∗ [𝑟𝑒𝑐𝑡 ( ) 𝑟𝑒𝑐𝑡 ( )]对应的频谱为𝑋𝑌𝐿𝑥𝐿𝑦𝑛∞𝐺𝑠 (𝑓𝑥 , 𝑓𝑦 ) = [𝐺(𝑓𝑥 , 𝑓𝑦 ) ∗ ∑∞𝑛=−∞ ∑𝑚=−∞ 𝛿(𝑓𝑥 − 𝑋 , 𝑓𝑦 −𝑚𝑛∞)]𝐿𝑥 𝐿𝑦 sinc(𝐿𝑥 𝑓𝑥 )sinc(𝐿𝑦 𝑓𝑦 ) = [∑∞𝑛=−∞ ∑𝑚=−∞ 𝐺(𝑓𝑥 − 𝑋 , 𝑓𝑦𝑌𝑚− )]𝐿𝑥 𝐿𝑦 sinc(𝐿𝑥 𝑓𝑥 )sinc(𝐿𝑦 𝑓𝑦 ) , 由𝑌𝑛 𝑚于𝐿𝑥 、𝐿𝑦 尺寸很小，二维𝑠𝑖𝑛𝑐函数是平缓衰减的函数，对𝐺𝑠 中各个以( , )点为中心的函数频𝑋 𝑌谱𝐺(𝑓𝑥 , 𝑓𝑦 )的高度给以加权衰减。