光学知识文档
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2. 物像关系基础公式
• 高斯公式：
p 为物距，q 为像距，f 为焦距
在一般摄影时像距其实与焦距非常接近， 但是在微距摄影时，像距则可能大于焦距，此 时放大率会超过 1。利用高斯公式其实也可以 导出放大率公式：
放大率 M﹦p/q
2. 色差
• 透镜最主要像差一般为色差，大家都知道三棱 镜会将白光分散为光谱，透镜的侧面看来其实 也像棱镜，所以会有色差，红光波长较长，结 果红光焦点就比蓝光焦点长，因此焦点不在同 一平面上，所以目镜看红光影像清晰，蓝光影 像就不清晰，反之亦然，用没有消色差的透镜 当物镜就会看到物体镶了红边或蓝边，不够清 晰。
称轴线 今后我们主要研究的是共轴球面系统和平面镜、
二、成像基本概念 1、透镜类型 正透镜：凸透镜，中心厚，边缘薄，使光线会聚,也叫会聚透镜
会聚：出射光线相对于入射光线向光轴方向折转
负透镜：凹透镜，中心薄，边缘厚，使光线发散，也叫发散透镜
发散：出射光线相对于入射光线向远离光轴方向折转
2、透镜作用－－－成像
1. 焦距
在单透镜而言，如果窗外景物够远，那么透镜到倒立影像之距离 可视为焦距。如要更确实的量测，可以对着太阳在地面呈像，再 量测透镜到影像的距离。
• 要知道真正的焦距，还有一个方法，就是用物距与像距来计算， 因为物距与像距的比与物高与像高的比值是一样的，物高可以找 一个已知高度的物体，像高可以量测，物距可以量测，像距就可 以计算出来，而物距超过焦距五十倍以上时，算出来的像距已经 极接近焦距的数值。
第五节 光学系统类别和成像的概念
各种各样的光学仪器 显微镜:观察细小的物体 望远镜:观察远距离的物体
各种光学零件——反射镜、透镜和棱镜
光学系统：把各种光学零件按一定方式组合起来，满足一定的要求
光学基础知识详细版
光学基础知识详细版一、光的本质光是一种电磁波，是自然界中的一种能量传递形式。
光的本质可以通过波动理论和粒子理论来解释。
波动理论认为光是一种波动现象，具有波长、频率、振幅等特性；粒子理论则认为光是由光子组成的，光子是光的能量载体。
二、光的传播光在真空中的传播速度是恒定的，约为299,792,458米/秒。
光在不同介质中的传播速度不同，这是由于介质的折射率不同所致。
当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即光线方向发生改变。
三、光的反射和折射光的反射是指光线在遇到界面时，按照一定规律返回原介质的现象。
光的折射是指光线在通过两种不同介质的界面时，传播方向发生改变的现象。
光的反射和折射遵循斯涅尔定律，即入射角和折射角满足一定的关系。
四、光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的叠加，形成新的光强分布的现象。
光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，发生弯曲并绕过障碍物传播的现象。
五、光的偏振光的偏振是指光波的振动方向具有一定的规律性。
自然光是由无数个振动方向不同的光波组成的，因此不具有偏振性。
当光波通过某些特殊材料或经过反射、折射等过程后，可以形成具有一定偏振性的光波。
六、光的吸收和发射光的吸收是指光波在传播过程中，能量被物质吸收的现象。
光的发射是指物质在吸收光能后，以光波的形式释放能量的现象。
光的吸收和发射遵循一定的规律，如光的吸收强度与光的频率有关，光的发射强度与物质的性质有关。
七、光的成像光的成像是指利用光学系统（如透镜、反射镜等）使物体发出的光波或反射的光波在另一位置形成实像或虚像的过程。
光的成像原理是光的折射和反射现象，通过光学系统可以实现对物体形状、大小、位置的观察和研究。
八、光的测量光的测量是光学研究中的重要内容，主要包括光强、光强分布、波长、频率、相位等参数的测量。
光的测量方法有直接测量和间接测量两种，直接测量是通过光学仪器直接测量光波参数，间接测量是通过测量光波与物质相互作用的结果来推算光波参数。
《大学物理》光学
晶体中的双折射现象
双折射现象
一束光入射到各向异性的晶体，会分成两束光（即寻常光和非寻常光）的现象。
晶体中的双折射现象的原因
由于晶体内部结构的不均匀性，使得光在晶体中传播时速度不同，从而导致折 射率的差异。
偏振光在显示技术中的应用
《大学物理》光学
目 录
• 光学基本概念与理论 • 光的干涉现象与应用 • 光的衍射现象与应用 • 光的偏振现象与应用 • 光学仪器与成像原理 • 非线性光学与激光技术
01
光学基本概念与理论
光的本质及传播特性
01
02
03
光是一种电磁波
光具有波粒二象性，既可 以看作粒子（光子），也 可以看作波动（电磁波）。
04
光的偏振现象与应用
偏振光及其产生方式
偏振光定义
光波中电矢量的振动方向对于传播 方向的不对称性叫做偏振，它是横 波区别于其他纵波的一个最明显的 标志。
产生方式
反射和折射、二向色性、散射、 双折射等。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述了偏振光通过检偏器后的光强与 检偏器透振方向的关系。
布儒斯特角
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。
波动光学基础
光的干涉
两列或多列相干光波在空 间某些区域相遇时，光强 在某些区域加强，在另一 些区域减弱的现象。
光的衍射
光波遇到障碍物或小孔时， 偏离直线传播的现象。
光的偏振
光波是横波，其振动方向 垂直于传播方向。偏振现 象说明光波中存在振动方 向不同的分量。
03
光的衍射现象与应用
光学基础知识
光学基础知识1. 引言光学是一门研究光的传播、反射、折射和干涉现象的科学，它扮演着在现代科学和技术中非常重要的角色。
本文将介绍光学的基础知识，包括光的性质、光的传播方式、光的折射和光的干涉现象。
2. 光的性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光的波动性体现在它的干涉、衍射和偏振现象上，而光的粒子性则体现在光子的概念上。
2.1 光的波动性光的波动性使得它能够发生干涉现象。
当两束光叠加时，它们的波峰和波谷可以相互加强或抵消，从而形成明暗的干涉条纹。
干涉现象在波导器件和干涉仪等光学设备中得到广泛应用。
光的波动性还体现在光的衍射现象中。
当光通过一个小孔或遇到障碍物时，会发生衍射现象，使光波转向并产生弯曲或扩散的效果。
衍射现象导致了很多实际应用，如衍射光栅和衍射成像等。
2.2 光的粒子性光的粒子性表现为光子。
光子是光的基本粒子，它具有能量和动量，可以与物质发生相互作用。
光子的能量和频率之间的关系由普朗克公式给出：E = hf，其中E为能量，h为普朗克常数，f为光的频率。
3. 光的传播方式光的传播方式分为直线传播和波动传播。
在光线传播中，光被视为沿直线传播的粒子，符合几何光学的规律。
而在波动传播中，光被视为电磁波，需要利用波动理论进行描述。
3.1 光线传播光线传播遵循几何光学的规律。
根据光的传播路径和光线的性质，可以使用折射定律和镜面反射定律来计算光的传播方向和路径。
光线传播可以用来解释光的直线传播、光的成像和透镜等光学现象。
3.2 波动传播在波动传播中，光以电磁波的形式传播。
光的传播速度取决于介质的折射率，当光从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间满足折射定律的关系。
4. 光的折射光的折射现象是光线从一个介质进入另一个介质时发生的偏向现象。
折射现象可以用斯涅尔定律进行描述，即入射角、折射角和介质折射率之间的关系。
当光从光密介质（如玻璃）进入光疏介质（如空气）时，折射角大于入射角；当光从光疏介质进入光密介质时，折射角小于入射角。
光学基础知识
光线反射定律： 1.入射光线反射光线于法线在同一平面 内。
2.入射光线与反射光线在法线的两侧。 3.入射角等于反射角。
自然光的照明特点
根据太阳光进入大气的角度不同，阳光 在一天的不同时刻折射出不同的颜色。 破晓冷色日出偏黄，正午光线最强反差 最大落日偏红。
日光照明
反光
光学基础知识
教师：韩阳
光的本性
光的二重性： 微粒说 光是有一定能量的粒子 波动说 光是特定波长范围内的电磁波 光是一种能量传播的形式
宇宙射线 X射线 紫外线 紫 蓝 青 400 430 475 绿 530
无线电 红外线 雷达 交流电 电视短波广播
黄 500 橙 630 红 700
光学基本定律
1.光线沿直线传播：光线在均匀介质中 沿直线传播 2.诸光束独立定律：光线独立传播，不 同光线相交时，对每束光的传播方向不 发生影响 3.光线的反射定律：光线在两种介质的 分界面上会改变传播色
单色 光的 颜色 是由 他的 振动 频率 （波 长） 确定 的
光度基本概念
光能：能够进入人眼感觉的辐射能 光通量：单位时间内光源发出或通过某 范围内 的光能的数量 发光强度：
摄影光学
光线的主要特性（强度/性质/光线的方 向/光线的色彩） 色温与光源（自然光/室内照明） 光线在造型上的作用（照明被摄体/决定 画面气氛/形成明暗构思）
用光与控光
光学基础知识
光学基础知识光学，作为物理学的一个分支，研究光线的传播、反射、折射以及与物质的相互作用等现象。
它是现代科技与生活中不可或缺的一部分。
本文将从光的特性、光的传播、光的反射与折射以及光的色散等方面，对光学基础知识进行探讨和介绍。
一、光的特性光是一种电磁波，具有无质量、无电荷、无形状、无味道和无颜色等特性。
光的波动性和粒子性共同组成了光的本质。
根据波粒二象性理论，光既可被看作是一种电磁波，也可被看作是由光子组成的一种粒子。
光具有波长、频率、速度和能量等基本性质。
二、光的传播光在真空中的传播速度是一个常数，即光速。
根据实验测量，光速的数值约为每秒299,792,458米。
光在介质中的传播速度则会因介质的不同而有所变化。
光的传播满足直线传播的几何光学原理，光线在相同介质中的传播路径是沿着最短时间的路径传播，而在不同介质中会发生折射。
三、光的反射与折射当光线遇到一个光滑的表面时，一部分光线返回原来的介质中，这种现象称为光的反射。
光的反射符合反射定律，即入射角等于反射角。
根据反射定律可以解释镜子的成像原理以及光的反射现象。
光在从一种介质传播到另一种介质时，会发生偏转的现象，这种现象称为光的折射。
光的折射符合折射定律，即入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
不同介质的折射率不同，所以光在不同介质中的传播路径也不同。
四、光的色散光的色散是指光在透明介质中不同波长的光具有不同的折射率，因此沿着不同的路径传播，导致光的分离现象。
这是由介质的折射率与波长的关系所决定的。
对于自然光，其颜色是由不同波长的光波组成的。
当自然光经过介质时，不同波长的光波会发生不同程度的折射，造成光的分离。
这就是我们所熟知的光的折射现象，如光的折射在水中出现的折射率较大，使得看到的物体发生畸变。
五、光学应用光学作为一门应用广泛的科学，其在日常生活和科技领域中有着重要的应用。
在光学领域，光的折射原理被广泛用于镜片、透镜、眼镜等光学器件的设计与制造上。
光学教程-总结
s in 1
0.61
R
1.22
D
艾里斑的线半径为： l 1.22 f
D
第二章 光的衍射
任何具有空间周期性的衍射屏都可以叫衍射光栅。
I
p
Ap2
s in 2 u2
u
sin2 N(d sin
sin2(d sin )
)
I0
s in 2 u2
u
sin2 Nv sin2 v
第二章 光的衍射
光栅衍射的强度分布 I / I0
B
r s
第三章 几何光学基本原理
近轴光线条件下球面反射的物像公式
1 1 2 s s r
对于r一定的球面，只有一个s
P
和给定的s对应，此时存在确定的像点。
这个像点是一个理想的像点，称为高
斯像点。s称为物距， 称s为 像距
1 1 1 s s f
C P O
这个联系物距和像距的公式称为球面反射物像公式。
人眼的分辨本领是描述人眼刚刚能区分非常靠近的两个物点的能 力的物理量。
瞳孔的分辨极限角为
U0
0.610
R
0.610
555 10 7 cm 0.1cm
3.4 10 4 rad
1
望远镜物镜的分辨极限常以物镜焦平面上刚刚能够分辨开的两个 象点之间的直线距离来表示，这极限值为
y
f 1
1.220
d
/ f
显微镜是用以观察在其物镜第一焦点附近（靠外）的物体的光学
系统。物体经物镜折射后在中间像面上所产生的艾里斑与平行光束 衍射时有几乎同样大小的角半径。
y 0.610
n sin u
第四章 光学仪器的基本原理
(完整版)初中化学光学专题
(完整版)初中化学光学专题介绍本文档旨在全面介绍初中化学光学专题。
光学是研究光的性质与行为的学科，对于理解光、色彩和光学现象等方面至关重要。
通过研究光学，学生可以了解光的传播、反射、折射等基础概念，深入了解光在现实生活中的应用。
光学的基础知识光线与光的传播光线是光传播的路径，描绘了光的传播方向。
光是一种电磁波，具有波动性质。
光对材料的反射、折射等行为可以通过光线的概念来解释和描述。
反射与折射当光线遇到镜面时，会发生反射现象。
镜面反射是指光线遇到光滑的表面时，按照入射角等于反射角的规律反射回去。
当光线从一种介质射向另一种介质时，会发生折射现象。
这是因为不同介质中的光速不同，导致光线的传播方向发生改变。
折射现象可以通过斯涅尔定律来描述。
光的颜色与色散现象光的颜色是由光的频率决定的，不同频率的光会呈现出不同的颜色。
红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫是光的七种基本颜色。
当光通过一个三棱镜等透明介质时，会发生色散现象。
色散是指不同频率的光由于折射角度不同而分离出来，形成光谱。
光学的应用光学仪器光学仪器是利用光的传播特性设计和制造的工具。
常见的光学仪器包括望远镜、显微镜、放大镜等。
它们扩大了人类对远距离物体或微观物体的观测能力。
光纤通信光纤通信是一种利用光传播信息的通信技术。
通过光纤传输的信号可以进行高速、远距离的通信。
光纤通信在现代社会具有重要的地位，广泛应用于互联网、电话和电视等通信领域。
光与生活光在生活中有许多应用，如照明、摄影、显示器等。
了解光学知识可以帮助人们更好地利用光的特性，将其应用于实际生活中。
总结初中化学光学专题是学生对光学知识的全面了解和应用。
通过学习光的传播、反射、折射、颜色和色散等基本概念，学生可以掌握光学的基础知识，并了解到光学在仪器、通信和生活中的应用。
同时，光学的学习也帮助培养学生的观察能力和科学思维。
第一章光学基础知识
第一章光学基础知识.doc1 第一章光学基础知识肉眼能感觉到的光称为可见光，它来自各种自然光源和人造光源。
光实质是电磁波，可见光的电磁波波长在380nm～760nm 之间。
研究可见光的物理现象有1、光是直线传播的人影、小孔成像、木工观察平面直不直时都是该现象的验证；2、光是独立传播的；3、光路是可逆的；4、光到达两个介质的介面时，光要产生反射和折射。
第一节光的反射和球面镜成像一、光的反射当光线投射到两种介质的分界面上时，一部分光线改变了传播方向，返回第一媒质里继续传播，这种现象称为光的反射。
自然界的反射分为漫反射（不规则反射）镜面反射（规则反射）当介质的分界面（反射面）粗糙凹凸不平时，即使入射光线是平行的，反射光线并不平行，这种反射称为漫反射（不规则反射）。
当介质的分界面（反射面）光滑平整时，入射光是平行的，反射光仍然平行的反射，称为镜面反射（规则反射）。
二、反射定律1、反射光线在入射光线与法线所决定的平面内，反射光与入射光线分居在法线两侧；2、反射角等于入射角i 1 ＝i 2 。
i 1 i 2 入射角法线反射角入射光线反射光线入射点2 三、平面镜成像像的性质①虚像②正立③等大根据等大的性质，可以证明AO＝A′O 当验光室长度尺寸达不到国家规定的5米－6米的距离时，可以利用反射镜成像的原理，将长度尺寸压缩一半。
2.5 3 ～米2.5 3 ～米5 6 ～米四、球面镜成像镜的反射面为球面的一部分称做球面镜反射面为球形的凹面凹面镜反射面为球形有凸面凸面镜1、凹面镜的成像C F O r f 凸面镜凹面镜A′ A O3 镜面的几何中心点O，称镜面的顶点。
镜面的曲率中心C，称镜面的球心。
过球心与顶点的连线称为主光轴，简称为主轴。
当一束平行于主轴的光线入射，经凹面镜反射后相交于镜前主轴上的一点F，F 点称为焦点。
焦距到顶点的距离FO 称为焦距，用f表示。
可以证明f r为曲率半径求凹面镜的成像问题（已知物体位置，求像的位置），可以用二种办法解决。
(完整版)光学基础知识
光学加工基础知识§1光学玻璃基本知识一。
基本分类和概念光学材料分类:光学玻璃、光学晶体、光学塑料三类.玻璃的定义：不论化学成分和固化温度范围如何，一切由熔体过冷却所得的无定形体，由于粘度逐渐增加而具有固体的机械性质的，均称为玻璃.光学玻璃分为冕牌K和火石F两大类，火石玻璃比冕牌玻璃具有较大的折射率nd和较小的色散系数vd。
二.光学玻璃熔制过程将配合料经过高温加热，形成均匀的，高品质的，并符合成型要求的玻璃液的过程，称玻璃的熔制。
玻璃的熔制,是玻璃生产中很重要的环节。
，玻璃的许多缺陷都是在熔制过程中造成的, 玻璃的产量、质量、生产成本、动力消耗、熔炉寿命等都与玻璃的熔制有密切关系。
混合料加热过程发生的变化有:物理过程-———-配合料的加热，吸附水的蒸发,单组分的熔融，个别组分挥发.某些组分的多晶转变。
化学过程———-—固相反应，盐的分解,水化物分解, 结晶水的排除，组分间的作用反应及硅酸盐的形成。
物理化学过程—----低共熔物的组分和生成物间相互溶解，玻璃与炉气介质，耐火材料相互作用等。
上述这些现象的发生过程与温度和配合料的组成性质有关.对于玻璃熔制的过程,由于在高温下的反应很复杂，尚待充分了解,但大致可分为以下几个阶段。
1.加料过程-————硅酸盐的形成2。
熔化过程---—-玻璃形成3。
澄清过程--——-消除气泡4。
均化过程-———--消除条纹5。
降温过程--——--—调节粘度6。
出料成型过程总之，玻璃熔制的每个阶段各有其特点，同时，它们又是彼此互相密切联系和相互影响的.在实际熔制中，常常是同时或交错进行的，这主要取决于熔制的工艺制度和玻璃窑炉结构特点。
三。
玻璃材料性能1．折射率nd、色散系数vd根据折射率和色散系数与标准数值的允许差值，光学玻璃可以分为五类光学均匀性指同一块玻璃中折射率的渐变。
玻璃直径或边长不大于150mm，用鉴别率比值法玻璃分类如表1-2.1类或2类还应测星点.玻璃直径或边长大于150mm,称大块光学玻璃，根据玻璃各部位间折射率微差值最大值Δnmax分类。
光学基础知识
∣Ns-N1∣2 Rs1=∣Ns+N1∣2
(1.52-1)2
=
= 0.0425
(1.52+1)2
T=1-R0s-Rs1=0.915
折射率
折射率在光学中是一个非常重要的参数。用符号 n 表示。
介质折射率的大小定义成光在真空中的速度与光在个质速度中的比值 N=C/V 式中N表示折射率，C表真空中之光速，V表示光在介质中的速度。
光学薄膜中的重要参数
❖ 反射率R ❖ 穿透率T ❖ 折射率N ❖ 色散
反射率R及穿透率T
100%
空
8.5%
气
0
BK7 基板 S
空气 N0=N1=1
BK7玻璃 Ns=1.52
A.O.I.=0°时
∣N0-Ns∣2 R0s=∣N0+Ns∣2
(1-1.52)2
=
= 0.0425
(1+1.52)2
空
1
气
91.5%
光学基础知识
基础理论
光学系统是由透镜组合而成。
学习要点： 1.光的基本原理。 2.透镜的几何光学成像理论，像差。
光的基本原理
光是自然界的产物，我们在学习的时候以光的特性及物理量加以说明。
光的类别： 紫外光 （180-400nm) 可见光（400-700nm) 近红外光 (700-4000nm) 红外光 (4-14μm) 远红外光 (14-10000μm)
光在水中速度是光速的四分之三，所以水的折射率为1.3，而一般光学 玻璃的折射率约为1.5（放在空气中）。
折射率还有一个特性，介质中的折射率会随光波波长而改变，这种关系 就是引起色散现象的原因。
色散
由于折射率是波长的函数N（?),所以当一束复色经折射后，因 各单色光的折射率各不相同，造 成折射方向有所差异，这种现 象称为色散.
光学基础知识详细版
光学基础知识详细版光学是一门研究光及其与物质相互作用的科学。
它不仅对科学研究和技术发展具有重要意义，而且在我们日常生活中也随处可见。
光学基础知识包括光的传播、光的反射、光的折射、光的干涉、光的衍射和光的偏振等方面。
1. 光的传播光是一种电磁波，它在真空中的传播速度约为每秒30万千米。
光在同一种均匀介质中沿直线传播，这是光学中的基本原理之一。
当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
2. 光的反射光的反射是指光线遇到界面时改变传播方向的现象。
根据反射定律，入射角等于反射角。
光的反射可以分为镜面反射和漫反射两种。
镜面反射是指光线在光滑表面上的反射，反射光线方向明确；漫反射是指光线在粗糙表面上的反射，反射光线方向杂乱无章。
3. 光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
根据折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。
光的折射现象在生活中非常普遍，如眼镜、放大镜、显微镜等光学仪器都是基于光的折射原理制成的。
4. 光的干涉光的干涉是指两束或多束光线相遇时产生的光强分布现象。
光的干涉可以分为相干干涉和非相干干涉两种。
相干干涉是指频率相同、相位差恒定的光线相遇时产生的干涉现象；非相干干涉是指频率不同或相位差不恒定的光线相遇时产生的干涉现象。
光的干涉现象在光学测量、光学成像等领域有着广泛的应用。
5. 光的衍射光的衍射是指光线通过狭缝或障碍物时，发生偏离直线传播的现象。
光的衍射现象在光学成像、光学检测等领域有着重要的应用。
6. 光的偏振光的偏振是指光波的电场矢量在某一特定方向上振动的现象。
光的偏振可以分为自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光等。
光的偏振现象在光学通信、光学测量等领域有着重要的应用。
光学基础精品文档
衍射效果：产生明暗相间的 条纹，形成衍射图样
衍射应用：光学仪器、光纤 通信、全息摄影等领域
光学元件
透镜的作用：汇聚光线，形成清晰 的图像
透镜的应用：眼镜、显微镜、望远 镜等
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透镜的类型：凸透镜、凹透镜、平 透镜
透镜的制造材料：玻璃、塑料、水 晶等
作用：改变光 的传播方向
超快光学的未来发展趋势：朝着更 高精度、更快速度、更广泛的应用 方向发展
非线性光学简 介：研究光与 物质相互作用 的非线性效应
非线性光学的 发展历程：从 最初的理论研 究到实际应用
非线性光学的 应用领域：光 纤通信、激光 技术、生物医
学等
非线性光学的未 来发展趋势：更 高效、更广泛的 应用，与量子光 学、纳米光学等 学科的交叉融合
原理：利用光的 干涉和衍射现象
材料：光学玻璃、 塑料等
应用：摄影、天 文观测、医疗诊 断等领域
光学仪器
显微镜的发明： 16世纪末，荷 兰科学家列文 虎克发明了显
微镜
显微镜的原理： 利用光学原理， 通过物镜和目 镜将微小物体
放大
显微镜的种类： 光学显微镜、 电子显微镜、 扫描隧道显微
镜等
显微镜的应用： 生物学、医学、 材料科学等领 域的研究和实
类型：平面反 射镜、曲面反 射镜、球面反
射镜等
应用：望远镜、 显微镜、照相 机等光学仪器
原理：光的反 射定律
作用：将一束光 分成两束或更多 束
类型：棱镜分束 器、光栅分束器、 偏振分束器等
应用：光学实验、 激光技术、光纤 通信等领域
原理：利用光的 折射、反射、衍 射等特性，实现 光的分束
1光学基本知识
目标值
客房
15
13
中餐厅
13
11
多功能厅
18
15
客房层走廊
5
4
门厅
15பைடு நூலகம்
13
照度值 （Lx）
— 200 300 50 300
医院建筑照明功率密度值
房间或场所
照明功率密度（W/㎡）
现行值
目标值
治疗室、诊室
11
9
化验室
18
15
手术室
30
25
候诊室、挂号厅
8
7
病房
6
5
护士站
11
9
药房
20
17
重症监护室
11
例:同一照度下的黑白物体 功率相同的普通灯泡与磨砂灯泡
一般情况下: 40W荧光灯的表面亮度为7000cd/m2
晴朗天空平均亮度为5000cd/m2
太阳的表面亮度为1.6×109cd/m2 当亮度超过1.6×105cd/m2 时,人眼就难以忍受了
几个光度量关系示意图
1.2 照度标准
《建筑照明设计标准》 GB50034—2004
幕墙； 2 室内视环境污染，如内装修、室内不良的光色
环境等，较典型有歌舞厅等； 3 局部视环境污染，如书本纸张、以及电脑等
光污染危害
➢ 建筑和室内装修采用镜面,瓷砖和白粉墙日益增多， 近距离读写,使用的书簿纸张越来越光滑，如果人长 期在这种高反光条件下工作或生活，视网膜会受到 不同程度的损害，视力急剧下降，白内障发病率高 达45%。这种污染还使人头昏心烦，甚至发生失眠， 食欲下降，情绪低落，身体乏力等类似的精神衰弱 的症状。
标准值：平均照度 参考平面高度：0.75m 分级 0.5 1 3 5 10 15 20 30 50
光学知识汇编教师word精品文档7页
光学知识汇编一、光的传播1．折射和全反射 折射定律的各种表达形式：021sin 1sin sin C v c n ===θθ (θ1为入、折射角中的较大者。
) 当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角C 时，发生全反射。
2．各种色光性质比较可见光中，红光的折射率n 最小，在同种介质中（除真空外）传播速度v 最大，从同种介质射向真空时发生全反射的临界角C 最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏折角最小（注意区分偏折角和折射角）。
3．棱镜对光的偏折作用一般所说的棱镜与其周围的介质相比，都是光密介质。
入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。
（若棱镜的折射率比棱镜外介质的折射率小，则向顶角偏折。
）这里所说的底边是指入射光线和射出光线都没有经过的那一边；顶角则是指底边所对的角。
由于各种色光的折射率不同，一细束复色光经三棱镜折射后将发生色散现象（红光偏折最小，紫光偏折最大。
入射光在第一次发生折射时发生色散，第二次折射时不再发生色散。
）本实验证明同种介质对红光的折射率最小，对紫光折射率最大。
例1．如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M ，若用n 1和n 2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是A ．n 1<n 2，a 为红光，b 为蓝光B ．n 1<n 2，a 为蓝光，b 为红光C ．n 1>n 2，a 为红光，b 为蓝光D ．n 1>n 2，a 为蓝光，b 为红光 解：由图可知，b 光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射率较小，是红光。
选B4．全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。
选择适当的入射点和入射角，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90º或180º。
要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。
5．玻璃砖所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。
第一章 光学基本知识1
人的视觉特点
• 在明亮的条件下，人眼对波长555nm的黄 绿色光最敏感 • 在昏暗的条件下，人眼对波长507nm的光 最敏感。
人的视觉特点
• 人眼有两个光谱光效率: - 在明亮条件下的光谱光效率叫做明视觉 光谱光效率 - 在昏暗条件下的光谱光效率叫做暗视觉 光谱光效率
人的视觉特点
• 人眼视网膜上有两种不同感受性的感光细胞，即杆状细胞 和锥状细胞。 • 这两种感受细胞有许多不同特点： （1）杆状细胞对507nm的光线最敏感，锥状细胞对 555nm的光线最敏感。 （2）杆状细胞对光感受性很强，但不能分辨颜色。而锥状 细胞对光感受性很弱，但会有颜色的感觉。 （3）在微弱照度下，只有杆状细胞工作，而锥状细胞不工 作；随着亮度的逐渐增加，锥状细胞才参加，但仍以杆状 细胞的工作为主；当亮度继续增加时，锥状细胞的作用也 随之增加，而光亮度达到一定程度后，锥状细胞的工作才 起主要作用，而此时杆状细胞不起作用。
亮度
• 值得注意的是，发光体的亮度是一个表征 发光体本身特性的量，它与观测距离无关。
第四节
视觉的基本特性
一 概述 二 人的视觉特点 三 人眼对亮度的感受
概述
• 光能够引起人眼的视觉感受，它不仅与光 的亮度有关，还与颜色有关，即与光的能 量大小有关即与光的波长有关。 • 这种关系不仅与人眼的感光细胞组成有主 要联系，而且还跟人的情绪、环境、甚至 于习惯有联系。
一、 光的电磁波学说 二 、光的光子学说 三 、光的性质 四、光的特性与人的视觉特性
一 光的电磁波学说
• 光的电磁波的学说： 光是一种电磁波，以电磁波的形式在 空间传播，它与其他电磁波一样具有电磁 波的一切特性。
光的电磁波学说
• 在电磁波谱中，波长以380～780nm的电磁 波作用于人的视觉器官而产生视觉，这部 分光叫可见光，电磁波谱的这一段称为光 谱。
(完整版)光学知识点总结.docx
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。
日月地同线时，当地球在月球后面可形成日食：在 1 的位置可看到日全食，2太阳月 132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。
（精选）光学基本理论
（精选）光学基本理论光学基础理论⼀. 光学基本定律1.光直线传播定律2.光独⽴传播定律3.光反射定律 I**= - I I –⼊射⾓ I**-- 反射⾓4.光折射定律 n Sin I = n*Sin I* I –⼊射⾓ I*-- 折射⾓n-- 折射率(⼊射空间) n*--折射率(折射空间)光在介质中的速度直⾓棱鏡材質:K9(Bk7)n=1.5163Im=41.26°I=45°產⽣反射⼆在特定条件下,光线在界⾯能全部反射回去,这叫光的全反射.临界⾓: Sin I m=n*/n I m--临界⾓当⼊射⾓⼤于临界⾓时,产⽣全反射.全反射的⽤途:1.棱镜2.光纤三. 球⾯与球⾯系统-1-由⼆个球⾯组成⼀个透镜,⼀个或多个透镜组成⼀个镜头, 多个镜头和其它光学元件组成⼀个光学系统.四. 与镜头和透镜相关的基本参数1.焦距 (EFL)A.物⽅焦距 ( f ): 由前主⾯到前焦点的距离.B.像⽅焦距 ( f*): 由后主⾯到后焦点的距离.Q—前主⾯ Q’---后主⾯ H---前主点 H’---后主点F---前焦点 F’---后焦点 U---物⽅孔径⾓ U’---像⽅孔径⾓焦距公式: f*=h/tgU* f =h/tgU在镜头或透镜中有⼀对垂轴放⼤率为+1的⼆个平⾯Q和Q’.2.后截距 (BFL)A.由镜头或光学系统最后⼀⾯到像⾯的距离为光学后截距(BFL).B.由下座端部到像⾯的距离为机械后截距(BFL*)BFL>BFL*-2-3.F/NO (F数)F/NO=f*/D⼊ f *---焦距(EFL)D⼊---⼊瞳直径⼊瞳为光栏经其前⽅光学系统所成的像.举例: 4.半视⾓ (FOV/2)(ω)[视场⾓ (FOV)(2ω)]物镜在其接收元件上成像的空间范围称为视场⾓.其⼀半为半视⾓.Y’ = f*tgω Y’---像的⼤⼩ f*---焦距(EFL)5.畸变量(DIST)在视场⾓较⼤或者很⼤时,所产⽣的像变形称为畸变.DIST=[Y’-Y0’/Y0’]×100%-3-Y’—实际像⾼ Y0’---理想像⾼6.相对照度(REL)是指像⾯边缘照度和中⼼照度之⽐.REL = E’W/E E--像⾯中⼼照度 E’W--像⾯边缘照度E=1/4×πKL(2a/f*)2 E’W=K1E×Cos4ω’K—透过率 L---物体位置 2a/f*---相对孔径(F/NO倒数)K1---渐晕系数7.光学总长(TOTR)是指由镜头第⼀⾯到像⾯的距离.1.波长光以波动形式向前传播,光波是电磁波,是电场和磁场的振动,其振动强度有周期性变化. 光的传播⽤正曲线描述,如图:λ---波长 a---振幅π---圆周率 t---时间-4-u = a Sin[2π(t/T –X/λ)]T—周期 T=1/??—频率 X---为t时间沿X轴振动的位置。