光学的发展详解
2-1衍射和傅里叶光学基础详解
2.1.1 标准形式的一维非初等函数
(1) 矩形函数
又称为门函数,表示为
rect(x)
rect x 或 x
1
1 rect(x) 1/ 2
0
x 1/ 2 x 1/ 2 x 1/ 2
x -1/2 O 1/2
rect( x)dx 1
曲线下面积为1,表示矩形光源、狭缝或矩形孔的透射率
(2)sinc 函数
与某函数相乘使其极性翻转
sgn(x)
1 x
0 -1
(5)阶跃函数
• 定义:
1 step(x) 1/ 2
0
x0 x0 x0
step(x )
1 x
0
表示刀口或直边衍射物体或开关信号等
(6)圆柱函数
1 circ(r) 1/ 2
0
r 1 r 1 r 1
Circ (r)
1
y
x
O
1
circ(
x2 a
y2
22
1、直角坐标系中的二维非初等函数
(1)二维矩形函数,定义式为:
1
rect(x, y) rect(x)rect( y) 1/ 2
0
————可分离变量函数
| x | 1/ 2and | y | 1/ 2 | x || y | 1/ 2
| x | 1/ 2and | y | 1/ 2
rect(x, y)
1
在光学问题中,常用来描述一个均匀 照明方形小孔的振幅透射系数。
二维矩形函数的一般表达式为:
1
1
2
rect( x x0 , y y0 ) rect( x x0 )rect( y y0 )
图11
ab
光学专题(折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用)(解析版)25年高考物理一轮复习(新高考
光学专题(折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的综合应用)60分钟光学专题(折射、反射、全反射、干涉、衍射、偏振等的c cA.23,23【答案】A由于DE 为半径的一半,故a 光束的折射角sin sin a cv a b =解得:22a c v =同理,对于b 束,由几何知识可知,其入射角、折射角的大小分别为sin i c根据几何关系有:31tan 303DE AD R +=°=则有:()22313AE DE R==+31R +A .33L 【答案】C【详解】由几何关系可知,光在得:30r =°A .212x x D D B .21x x D D 【答案】C【详解】根据薄膜干涉原理,干涉条纹平行等宽,当光垂直标准工件方向射向玻璃板时,得到干涉条纹,.肥皂膜上的条纹.劈尖上的条纹.泊松亮斑.牛顿环【答案】C【详解】选项ABD都是光在薄膜的两个表面的两个反射光干涉形成的;选项形成的“泊松亮斑”。
A.图甲为同一装置产生的双缝干涉图像,b光的频率大于a光B.图乙中立体电影原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样C.图丙中“水流导光”反映了光的衍射现象D.若只旋转图丁中M或N一个偏振片,光屏P上的光斑亮度不发生变化A .距离b 需满足的条件为33b a <光线在BC 上的入射点为M ,对称,可得:Q C l¢=由几何关系得:tan l a b a =--A .“虹”对应光路图中1级光,色序表现为“内红外紫”B .“霓”的产生和“虹”类似,但日光在水滴中反射两次,则对应光路图中表现为“内红外紫”,故B 正确;CD .对同一束入射日光,产生光传播的路程为:4cos s R =A.水对a光的折射率比对b光的折射率要小B.在水中,b光的传播速度大于a光的传播速度C.A灯照亮水面的面积大于B灯照亮的面积D.将a和b光通过相同的双缝干涉装置、A.若将光屏向右移动,光屏上条纹间距减小B.若将平面镜向下移动一个微小距离,光屏上条纹间距减小A.若干涉圆环向边缘移动,则表示下面的透镜是凹透镜B.若干涉圆环向边缘移动,则表示下面的透镜是凸透镜C.若干涉圆环向中心收缩,则表示下面的透镜是凹透镜A.P点有凹陷B.P点有凸起C.换用绿光照射,条纹间距变大D.抽去一张纸片,条纹间距变大A.图甲中3D眼镜利用光的偏振原理B.图乙利用单色光检查平面的平整度是利用光的衍射C.图丙救护车发出的声波产生多普勒效应,而电磁波不会产生多普勒效应D.图丁直接把墙壁多个条纹的距离当成相邻明条纹距离,计算光的波长结果会偏大【答案】AD【答案】(1)o 30;(2)【详解】设入射角为i ,由题意知,解得:o 30a q =,o 45b q =如图所示由几何关系得:90POB Ð=、b 两束光从棱镜中射出后二者的夹角(2)a 、b 两束光在棱镜中传播的速度分别为:由几何关系可知,a 、b 两束光在棱镜中传播的距离为2cos a a R q =,2cos b l R =(1)该棱镜的折射率n ;(2)该单色光在棱镜中传播的时间t (不考虑光在【答案】(1)3n =(2)52Lt c=根据几何关系可知,入射角做AC 界面法线交于BC 于D 点,光线在AB 界面交于PDC Ð可知PDQ V 为等边三角形,所以:30a =°因为最终出射光线与AC 平行,所以:60b =°根据几何关系可得:12211sin r C r h =+全反射临界角满足:11sin C n =甲灯泡发光区域的面积:211S r p =。
医用物理(第二版)第10章 几何光学详解
习题10–1 直径为8cm 的玻璃棒(n =1.5),长20cm ,两端是半径为4cm 的半球面,若一束近轴平行光线沿棒方向入射,求像的位置.10–2 一圆球形透明球体放在水中(n =1.33),能将来自无穷远处射来的近轴光线会聚于第二折射面的顶点,求此透明球体的折射率.10–3 空气中焦距为10cm 的双凸薄透镜,折射率为1.5,若令其一面与水(n =1.33)相接,则此系统的焦度改变多少?10–4 折射率为1.5的玻璃薄透镜焦度为5D ,将它浸入某种液体中,焦度变为–1D ,求此液体的折射率.10–5 折射率为1.5的平凸透镜,在空气中的焦距为50cm ,求凸面的曲率半径.10–6 一个会聚弯月形透镜(n =1.5),其表面的曲率半径分别为5cm 和10cm ,凹面上放置装满水(n =1.33),这样的组合透镜焦距为多少?10–7 一个焦距为10cm 的凸透镜与一焦距为10cm 的凹透镜相隔10cm ,某物最后成像于凸透镜前10cm 处,此物应放在凸透镜前什么位置?10–8 将折射率为n 的双凸薄透镜置于折射率为1n 和2n 的两种介质界面处,其薄透镜成像公式和两焦距分别为多少?10–9 凸透镜L 1和凹透镜L 2的焦距分别为20cm 和40cm ,L 2在L 1右边40cm 处.在透镜L 1左边30cm 处放置某物体,求透镜组合所成的像.10–10 把焦距为20cm 的凸透镜与焦距为40cm 的凹透镜紧密贴合,求贴合后的焦度. 10–11 一近视眼患者的远点为2m ,他看远处物体时应配戴多少度的何种眼镜?10–12 远视眼患者戴2D 的眼镜看书时须把书拿到眼前40cm 处,此人应配戴何种眼镜才合适? 10–13 能看清视力表最上面一行E 字的人,视力为0.1.某近视眼患者站在规定的视力表前5m 处,看不清上面一行E 字,走到距离视力表2m 的地方才可看见,此患者的视力为多少?10–14 显微镜目镜的焦距为2.5cm ,物镜的焦距为1.6cm ,物镜和目镜相距22.1cm ,最后成像于无穷远处,问:(1)标本应放在物镜前什么地方?(2)物镜的线放大率是多少?(3)显微镜的总放大倍数是多少?10–15 用孔径数为0.75的显微镜去观察0.3μm 的细节能否看清楚?若改用孔径数为1.3的物镜去观察又如何?设所用光波波长为600nm .10–16 明视距离处人眼可分辨的最短距离为0.1mm ,欲观察0.25μm 的细胞细节,显微镜的总放大倍数以及N •A 应为多少?设所用光波波长为600nm .10–1 直径为8cm 的玻璃棒(n =1.5),长20cm ,两端是半径为4cm 的半球面,若一束近轴平行光线沿棒方向入射,求像的位置.解:对第一折射球面而言,空气折射率n 1=1.0,玻璃折射率n 2=1.5,物距u 1= ∞,r =4cm ,则-+=∞11 1.5 1.5 1.04v ,得v 1=12cm 对于第二折射面:n 1=1.5, n 2=1.0, d =20cm, u 2=d -v 1=20-12=8cm, r =-4cm, 则-+=-21510101584....v ,得v 2=-16cm 答:最后物体成像在棒内,距离棒右端16cm 处.10–2 一圆球形透明球体放在水中(n =1.33),能将来自无穷远处射来的近轴光线会聚于第二折射面的顶点,求此透明球体的折射率.解:设圆球半径为r ,折射率为n 2.已知水折射率n 1 =1.33,u =∞,v =2r ,由单球面折射公式得22 1.331.332n n r r-+=∞ 得 n 2=2.66答:透明球体的折射率为2.66.10–3 空气中焦距为10cm 的双凸薄透镜,折射率为1.5,若令其一面与水(n 2=1.33)相接,则此系统的焦度改变多少?解:已知焦距f = 0.1m ,n 0=1,n 1=1.5,n 2=1.33,空气中薄透镜的焦度为100111 1.511 1.5n n n n Φf r r r r ----==+=+=--10D 得 0.1r =m当右侧与水相接时,系统的焦度为 10212 1.51 1.33 1.50.10.1n n n n Φr r ----=+=+=-- 6.7D 系统焦度改变为10-6.7=3.3D答:系统焦度减小了3.3D .10–4 折射率为1.5的玻璃薄透镜焦度为5D ,将它浸入某种液体中,焦度变为–1D ,求此液体的折射率. 解:000122()1111()()()()n n Φn n n n r r r r r-=--=--=- 当在空气中时,n =1.5,n 0=1,则12(1.51)Φr-==5D ,得r = 0.2m 当在某液体中时,n =1.5,r = 0.2m ,则222(1.5)0.2n Φ-==-1D ,得n 2=1.6 答:此液体的折射率为1.6.10–5 折射率为1.5的平凸透镜,在空气中的焦距为50cm ,求凸面的曲率半径.解:已知f =50cm ,r 2=∞,n 0=1,n =1.5,则110121111150[()()][(1.51)()]f n n r r r --==--=--∞得r 1=25cm答:凸面的曲率半径为25cm .10–6 一个会聚弯月形透镜(n =1.5),其表面的曲率半径分别为5cm 和10cm ,凹面上放置装满水(n =1.33),这样的组合透镜焦距为多少?解:由1121112[()]n n n n f n r r ---=-,1122212[()]n n n n f n r r ---=-,得 11 1.5 1.33 1.511.33[()]105f ---=⨯-=--16cm 12 1.5 1.33 1.511[()]105f ---=⨯-=--12cm 答:透镜组的焦距分别为12cm 和16cm .10–7 一个焦距为10cm 的凸透镜与一焦距为10cm 的凹透镜相隔10cm ,某物最后成像于凸透镜前10cm 处,此物应放在凸透镜前什么位置?解: 已知(1010)=-+=2v -20cm ,由透镜成像公式,得21112010u +=--,求得2u =-20cm 对凸透镜,12102010u =+=+=v 30cm ,代入透镜成像公式,得 11113010u +=,得1u =15cm 答:此物应放在凸透镜前15cm 处.10–8 将折射率为n 的双凸薄透镜置于折射率为1n 和2n 的两种介质界面处,其薄透镜成像公式和两焦距分别为多少?解:第一折射面处的单球面折射公式为11111n n n n u r -+=v 第二折射面处的单球面折射公式为22222n n n n u r -+=v 其中1122,,u u u ==-=v v v两式相加, 得薄透镜成像公式为121212n n n n n n u r r --+=-v 当=∞v 时,得1121112[()]n n n n f n r r ---=- 当u =∞时,得1122212[()]n n n n f n r r ---=- 10–9 凸透镜L 1和凹透镜L 2的焦距分别为20cm 和40cm ,L 2在L 1右边40cm 处.在透镜L 1左边30cm 处放置某物体,求透镜组合所成的像.解:由透镜成像公式111u f +=v 得对凸透镜L 1:11113020+=v ,得1=v 60cm 对凹透镜L 2:2u =-(60-40)=-20cm ,21112040+=--v ,得2=v 40cm答:成像在凹透镜后40cm 处,为实像.10–10 焦距为20cm 的凸透镜与焦距为40cm 的凹透镜紧密贴合,求贴合透镜组的焦度.解:已知1f =20cm ,2f =-40cm ,则透镜组焦度为1211110.20.4f f Φ=+=+=- 2.5D 答:透镜组的焦度为2.5D .10–11 一近视眼患者的远点为2m ,他看远处物体时应配戴多少度的何种眼镜?解:由薄透镜成像公式111u fΦ+==v ,得 112Φ=+=∞--0.5D (-50度) 答:患者需配戴50度的凹透镜才能看清远处的物体.10–12 远视眼患者戴2D 的眼镜看书时须把书拿到眼前40cm 处,此人应配戴何种眼镜才合适?解:设远视眼患者的近点距离为v ,由透镜成像公式,得1120.4+=v,解得v = -2m ,说明该患者的近点距离位于眼前2m 处. 根据题意,该患者需要把明视距离处物体成像在近点距离处,则110.252Φ+=-,Φ=3.5D (350度)答:患者需要配戴350度的凸透镜才能看清近处的物体.10–13 能看清视力表最上面一行E 字的人,视力为0.1.某近视眼患者站在规定的视力表前5m 处,看不清上面一行E 字,走到距离视力表2m 的地方才可看见,此患者的视力为多少?解:视力表上最上一行E 字在5m 处对眼睛的张开角度是10′,可求得E 字两端线段的距离L 为0360105L '⨯=,解得32.310L -=⨯m 该近视眼患者需要在距离视力表前2m 的地方才能看见最上一行E 字,则此时E 字两端长度L对患者眼睛的视角α为302.3103602α-⨯=⨯=24.8′ 则该患者视力=1124.8α==0.04 答:患者的视力为0.04.10–14 显微镜目镜的焦距为2.5cm ,物镜的焦距为1.6cm ,物镜和目镜相距22.1cm ,最后成像于无穷远处,问:(1)标本应放在物镜前什么地方?(2)物镜的线放大率是多少?(3)显微镜的总放大倍数是多少?解:(1)对目镜有21112.5u +=∞,解得2u =2.5cm 对物镜有111122.1 2.5 1.6u +=-,解得1u =1.74cm 标本应放在物镜前1.74cm 处 (2)线放大率1119.61.74y m y u '====v 11.3(倍) (3)显微镜的总放大率2252511.3 2.5M m m f α=⨯=⨯=⨯=113(倍) 10–15 用孔径数为0.75的显微镜去观察0.3μm 的细节能否看清楚?若改用孔径数为1.3的物镜去观察又如何?设所用光波波长为600nm .解:由显微镜的分辨距离AN Z ⋅=λ61.0,对孔径数为0.75的显微镜,310.610.61600100.75Z N A λ-⨯⨯===⋅0.49um 大于0.3um ,看不清楚. 对孔径数为1.3的显微镜,320.610.61600101.3Z N A λ-⨯⨯===⋅0.29um 小于0.3um ,可以看清楚.10–16 明视距离处人眼可分辨的最短距离为0.1mm ,欲观察0.25μm 的细胞细节,显微镜的总放大倍数以及N •A 应为多少?设所用光波波长为600nm .解:显微镜应放大的倍数360.1100.2510M --⨯==⨯400(倍) 由0.61Z N A λ=⋅可得,30.610.61600100.25N A Z λ-⨯⨯⋅===1.5 答:要求显微镜的总放大倍数为400倍,孔径数为1.5.。
大学物理光的干涉详解
•
E1
完全一样(传播方向,频率, 相位,振动方向)
6
2. 光的单色性
例:普通单色光
: 10-2 10 0 Å 激光 :10-8 10-5 Å 可见光 103Å
7
3. 光的相干性
相干光:满足相干条件的几束光
相干条件:振动方向相同,频率相同,有恒定的相位差
相干光相遇时合成光的振动:
nd
k 0,1, 2L
19
注意:① k 等于几,代表第几级明纹。 ② 零级明纹(中央明纹)由光程差=0决定。
暗纹 (2k 1) , k 1,2, 3L
2
k级暗纹位置: x (2k 1) D
nd
k 1,2, 3
注意:k=1第一级暗纹, k=2第二级暗纹…. 无零级暗纹
Imin
-4 -2 0 2 4
-4 -2 0 2 4
衬比度差 (V < 1)
衬比度好 (V = 1)
▲ 决定衬比度的因素:
振幅比,光源的单色性,光源的宽度
干涉条纹可反映光的全部信息(强度,相位)。 15
8. 半波损失:
当光从光疏媒质(折射率较小)入射到光密媒质(折 射率较大)再反射回光疏媒质时,在反射点,反射光损失 半个波长。 (作光程差计算时,在原有光程差的基础上加或减半波长)
干涉结果
明纹: 2k k
2
k 0,1, 2
36
① n1 n n2 , n1 n n2
2e
n2
n12
sin2
i
2
k
k 1, 2, 3
注意:此处k等于几,代表第几级明纹,这
第五章锥光镜下的晶体光学性质详解演示文稿
布方位图(波向图)。
当矿片上光率体椭圆半径与上、下偏光
图78A为一轴垂直光轴切片的 镜振动方向平行时,消光而构成黑带;当光
波向图。其中心为光轴在薄片平面 率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向斜交 上的出露点;围绕中心的同心圆与 时,发生干涉作用产生干涉色。
放射线的交点,代表锥形光中各入
射光波在薄片平面上的出露点;半
原为一级黄的色圈_升 高1级红,表现为红色色圈 向内移动占据原黄色色圈位 置;原为1级红的色圈升 高——2级蓝,表现为蓝色
色圈向内移动占据原红色色圈 位置(图83)。
同理,每一个干涉色色 圈的级序都升高一个色序,因 而显示出这两个象限内的整个 干涉色色圈都向内移动。
第二十页,共62页。
在干涉色级序降低的两个象
由于非常光振动方向呈放射 线,与AA、PP夹角相等的椭圆半 径方向(图78),其消光情况应 为相同,由图中可看出夹角相等的 椭圆半径方向是中部窄而边部宽, 因而黑带中部较窄而边缘较宽。
如果双折率低时,这种现象不明显。
如果偏光显微镜的上、下偏光镜振 动方向AA、PP位置不在东西、南北方向上, 则干涉图中的黑十字也不在东西、南北方 向,借此可以校正上、下偏光镜的位置。
限内,靠近黑十字交点原为一 级灰的位置,干涉色级序降低变 为黑色,因而在靠近黑十字交 点处,出现对称的两个黑色小 团团;
原为1级黄的色圈,干涉 色色序降低为1级灰,表现为 灰色色圈向外移动占据原黄色 色圈位置;
原为1级红的色圈,干涉 色色序降低变为1级黄,表现为
黄色色圈向外移动占据原红色 色圈位置;
一轴晶光率体各种椭圆半径 在空间的分布方位,可用球面投 影方法作出。使圆球体球心与一 轴晶光率体中心重合(图77)。
把垂直各入射光波的光率 体椭圆半径(Ne’与No’)投 影到球面上。即可得出各个椭 圆切面半径(常光与非常光振 动方向)在球面上的分布方位。
【显微光学】显微镜光学原理及技术参数详解
显微镜光学原理及技术参数详解目录1 第一章:显微镜简史 (2)2 第二章显微镜的基本光学原理 (2)2.1 折射和折射率 (2)2.2 透镜的性能 (2)2.3 影响成像的关键因素—像差 (2)2.3.1 色差(Chromatic aberration) (3)2.3.2 球差(Spherical aberration) (3)2.3.3 慧差(Coma) (3)2.3.4 像散(Astigmatism) (3)2.3.5 场曲(Curvature of field) (4)2.3.6 畸变(Distortion) (4)2.4 显微镜的成像(几何成像)原理 (4)2.5 显微镜光学系统简介 (5)3 第三章显微镜的重要光学技术参数 (5)3.1 数值孔径 (6)3.2 分辨率 (6)3.3 放大率 (7)3.4 焦深 (7)3.5 视场直径(Field of view) (7)3.6 覆盖差 (8)3.7 工作距离 (8)4 第四章显微镜的光学附件 (8)4.1 物镜 (9)4.2 目镜 (11)4.3 聚光镜 (11)4.4 显微镜的照明装置 (12)4.5 显微镜的光轴调节 (13)5 第五章各种显微镜检术介绍 (14)5.1 金相显微镜 (14)5.2 偏光显微镜(Polarizing microscope ) (17)5.3 体视显微镜(Stereo microscope) (19)1第一章:显微镜简史随着科学技术的进步,人们越来越需要观察微观世界,显微镜正是这样的设备,它突破了人类的视觉极限,使之延伸到肉眼无法看清的细微结构。
显微镜是从十五世纪开始发展起来。
从简单的放大镜的基础上设计出来的单透镜显微镜,到1847年德国蔡司研制的结构复杂的复式显微镜,以及相差,荧光,偏光,显微观察方式的出现,使之更广范地应用于金属材料,生物学,化工等领域。
2第二章显微镜的基本光学原理2.1折射和折射率光线在均匀的各向同性介质中,两点之间以直线传播,当通过不同密度介质的透明物体时,则发生折射现像,这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。
第七章典型的光学系统详解
A B
须物要位于有限距离处。
弥补近视眼的缺陷,采用的方法就是戴负透镜。
该负透镜的焦距大小为: f ' lr 2)远视眼:远点位于人眼之后;点取决于人眼的调节能力。
由于人的眼球较短,水晶体像方焦点位于视网膜之后。所以远视眼矫正的方
法,佩戴正透镜。
3)老花眼:远点位于无限远处;近点则因受调节能力的限制而距眼较远。 矫正的方法佩戴凸透镜。
A CB
J1 B'1 A'1 C1'
J2 A'2 B'2C2'
图 7—5 双目立体成像 人眼注视 A 点,将在二眼各自黄斑处产生一个像。现在 J1AJ 2 范围内取一点 B,当物点 A 成像时,B 也将同时在双眼各自成像。但是由于 B'1成像于黄斑的左 侧;而 B'2 成像于黄斑的右侧,由于分别成像于黄斑的不同侧,所以成双像。 即有:在角 J1AJ 2 范围内的空间所有点都成双像。而在角 J1AJ 2 范围外的空 间所有点都单一像。 所以按照我们刚才的分析讨论的,当观察周围空间时应该既有双像存在,也 有单像存在的。但实际上我们感受不到双像的存在,是因为双眼不断的转动,注 视点在不断的改变的缘故,所以日常不易察觉双像的那部分空间在人眼中的影 响。 2、 双眼立体视觉 立体视觉是双眼一个非常重要的特性主要原因是视差角的不同。
c)
b)
d)
图 7—4 对准形式Biblioteka (1 ~ 1 ) 6 10
即对准误差为分辨率的 1/6~1/10。 六、双目立体视觉 1、 双眼视觉
这是绝大部分人观察物体的情况,由于正常人都有二只眼,故当观察周围物 体时,二眼并用,由于二眼可分别看作是一光学系统,所以物体将在左右二眼中 各自成像,成二个像,并最终在大脑中汇合为单一像。
名师液晶显示器背光模组LCD光学概论详解(41页)
無£卩厢!J的定義:
把所需的光反射元件先行轉置在模具上,然後用一體成型 得到所要物件 的方法
無印刷導光板:
用無印刷方法所製作的導光板
e
w
p
TV
22
IV • /(外咖),《
w+p?
e>e^ iv = 2d tail —
2
反射元件間隙(Pitch)的影響
卞 a
蝕刻法光反射元件的光學原理與特性
•refraction index? =>effective area of luminaryT
i
Ln
■_=_i
i
!_L_
1
1
j
i
国
_j
■
1
1
i
■
1 «1
Ot = sin
< n2
< L2
Refraction Index v.s. LGP
•折射率大者,單位面積能量使用率較大
>.一
t > ^2
Arj <
夜晶顯示器的結構 實物圖
contents
去Section 1
I, Introduction to Fundamental Optics II, Apply Optics to LGP
^Section 2
III, Applied Optics in the Construction of the Back-light Modules
•the optical properties of the printed units •the optical properties for different types of reflection units •the properties of the print-less LGPs
高考物理新光学知识点之物理光学解析(1)
高考物理新光学知识点之物理光学解析(1)一、选择题1.有些荧光物质在紫外线照射下会发出可见光,大额钞票的荧光防伪标志就是一例,下列说法正确的是A.改用红外线照射荧光物质也可以发出可见光B.荧光物质发出的可见光的频率比红外线的频率低C.荧光物质中的电子吸收了紫外线光子的能量D.荧光物质发出可见光的过程是电子从低能级跃迁到高能级时产生的2.已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大C.从该玻璃中射入空气发生反射时,红光临界角较大D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大3.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象4.一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝,红光透过双缝后,在墙上呈现明暗相间的条纹,若将其中一个窄缝挡住,在墙上可以观察到()A.光源的像B.一片红光C.仍有条纹,但宽度发生了变化D.条纹宽度与原来条纹相同,但亮度减弱5.如图所示,两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生的干涉的示意图,实线表示波峰,虚线表示波谷,则()A.质点A为振动加强点,经过半个周期,这一点变为振动减弱点B.质点B为振动减弱点,经过半个周期,这一点变为振动加强点C.质点C可能为振动加强点,也可能为振动减弱点D.质点D为振动减弱点,经过半个周期,这一点振动仍减弱6.下列说法不正确的是()A.在电磁波谱中,紫外线的热效应好B.天空是亮的原因是大气对阳光的色散C.天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射D.晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了7.如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样,现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖,光的传播路径和方向可能正确的是()A.B.C.D.8.下列说法正确的是()A.电磁波在真空中以光速c传播B.在空气中传播的声波是横波C.光需要介质才能传播D.一束单色光由空气进入水中,传播速度和频率都改变9.下列现象中,属于光的色散现象的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹10.下列说法正确的是()A.不论光源与观察者怎样相对运动,光速都是一样的B.太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象C.波源与观察者互相靠近和互相远离时,观察者接收到的波的频率相同D.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变大11.下列说法中错误的是 ( )A.雷达是利用电磁波的反射来测定物体的位置B.调制是电磁波发射的过程,调谐是电磁波接收的过程C.在双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则相邻干涉条纹间距变窄D.考虑相对论效应,一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短12.如图所示,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,波长分别为λa、λb,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b,.则()A.λa<λb,n a>n b B.λa>λb,n a<n bC.λa<λb,n a <n b D.λa>λb,n a >n b13.下列现象中属于光的衍射现象的是A.雨后天空美丽的彩虹B.阳光下肥皂膜的彩色条纹C.光通过三棱镜产生的彩色条纹D.对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹14.雨后太阳光射入空气中的水滴,先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。
高中物理学习中的光学知识点详解
高中物理学习中的光学知识点详解在高中物理学习中,光学是一个重要的知识领域,它研究的是光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
本文将详细介绍高中物理学习中的光学知识点。
光的传播:光是一种电磁波,它在真空中的传播速度是固定的,约为3.00×10^8米/秒。
光的传播遵循直线传播原理,即光线在均匀介质中传播时,沿着直线路径前进。
光的反射:当光线从一种介质射向另一种介质时,根据光的传播规律,光线在界面上发生反射。
光的反射分为镜面反射和diffguide 反射。
镜面反射发生在光线与界面垂直入射时,反射角等于入射角;diffguide 反射发生在光线与界面不垂直入射时,反射角和折射角之间存在一定的关系。
光的折射:当光线从一种介质射向另一种介质时,由于介质密度的变化,光线会发生折射。
根据斯涅耳定律,光线在折射时满足入射角和折射角的正弦比等于两种介质的折射率比。
当光由光疏(折射率较小)到光密(折射率较大)的介质中传播时,折射角大于入射角;反之,当光由光密到光疏的介质中传播时,折射角小于入射角。
光的干涉:光的干涉是指两束或多束光线相遇时,由于光的波动性而产生的干涉现象。
干涉分为构造性干涉和破坏性干涉。
构造性干涉发生在两束相干光相遇时,波峰与波峰、波谷与波谷相重叠,增强了光的强度;破坏性干涉发生在两束相干光相遇时,波峰与波谷相重叠,减弱或抵消了光的强度。
光的衍射:光的衍射是指光线通过一个孔径或绕过一个障碍物时,光线的传播方向发生偏折,并出现干涉现象。
衍射现象广泛存在于光的传播过程中,且衍射的程度与光的波长和衍射孔径的大小有关。
孔径较大、光波长较短时,衍射现象较不明显;孔径较小、光波长较长时,衍射现象较明显。
总结:光学是高中物理学习中的重要知识领域,涵盖了光的传播、反射、折射、干涉、衍射等多个知识点。
通过学习这些光学知识,我们可以更好地理解光的行为和性质,进一步认识到光学在生活和科学研究中的应用价值。
希望通过本文的介绍,读者能对高中物理学习中的光学知识点有更全面和深入的了解。
光纤光学字母 -回复
光纤光学字母-回复什么是光纤光学?光纤光学是一种光信号传输技术,利用光纤作为光信号的传输介质。
光纤由光导纤维构成,光信号通过光波的传播来实现信息的传输。
光纤光学是光学通信领域的关键技术之一,已广泛应用于电话通信、互联网、电视等领域。
一、光纤光学的发展历程光纤光学的发展可以追溯到19世纪末,当时科学家开始研究光的传播性质。
然而,直到20世纪60年代,光纤光学技术才逐渐成熟并开始应用于通信领域。
1970年,发明了第一根低损耗光纤。
1980年代,光纤光学通信技术得到了迅速发展,高品质、高速率的光纤通信网络开始广泛部署。
二、光纤光学的工作原理光纤光学的工作原理可以简单概括为光信号的传输和调制解调。
光信号通过光纤传输时,会发生光波的折射和反射。
光波的传输过程中,会受到多种因素的影响,如色散、衰减等。
因此,光纤的设计和制造需要考虑这些因素,以提高信号传输的质量和效率。
在光纤光学通信系统中,光信号通过发光二极管(LED)或半导体激光器产生。
光信号经过调制器调制成数字信号,然后通过光纤传输到接收端。
接收端通过接收器将光信号解调成原始的数字信号,然后再进行处理和解码。
三、光纤光学的优点光纤光学比传统的铜质电缆有许多优点。
首先,光纤光学传输的带宽更大,传输速度更快。
其次,光纤光学的信号传输不受电磁干扰的影响,更稳定可靠。
此外,光纤光学的传输距离更远,可以覆盖更大的范围。
最后,光纤光学的体积较小,更便于布线和安装。
这些优点使得光纤光学在现代通信技术中得到广泛应用。
崇尚高速和稳定的互联网、高清晰度的数字电视、高品质的电话通信等,都离不开光纤光学的支持。
四、光纤光学的应用领域光纤光学广泛应用于不同领域。
在通信领域,光纤光学用于光纤通信网络的构建,实现高速和稳定的数据传输。
在医疗领域,光纤光学被用于内窥镜和激光手术等医疗设备中,实现无创伤的检查和治疗。
在工业领域,光纤光学被用于检测设备和传感器中,实时监测温度、压力、湿度等参数。
光学名词详解大全
光学名词详解大全!光学系统的名词解释,希望对各位有用!Aperture stop (孔径阑):限制进入光学系统之光束大小所使用的光阑。
Astigmatism (像散):一个离轴点光源所发出之光线过透镜系统后,子午焦点与弧矢焦点不在同一个位置上。
Marginal ray (边缘光束):由轴上物点发出且通过入射瞳孔边缘的光线。
Chief ray (主光束):由离轴物点斜向入射至系统且通过孔径阑中心的光线。
Chromatic aberration (色像差):不同波长的光在相同介质中有不的折射率,所以轴上焦点位置不同,因而造成色像差。
Coma (慧差):当一离轴光束斜向入射至透镜系统,经过孔径边缘所成之像高与经过孔径中心所成之像高不同而形成的像差。
Distortion (畸变):像在离轴及轴上的放大率不同而造成,分为筒状畸变及枕状畸变两种形式。
Entrance pupil (入射瞳孔):由轴上物点发出的光线。
经过孔径阑前的组件而形成的孔径阑之像,亦即由轴上物点的位置去看孔径阑所成的像。
Exit pupil (出射瞳孔):由轴上像点发出的光线,经过孔径阑后面的组件而形成的孔径阑之像,亦即由像平面轴上的位置看孔径阑所成的的像。
Field curvature (场曲):所有在物平面上的点经过光学系统后会在像空间形成像点,这些像点所形成的像面若为曲面,则此系统有场曲。
Field of view (视场、视角):物空间中,在某一距离光学系统所能接受的最大物体尺寸,此量值以角度为单位。
F-number (焦数):有效焦距除以入射瞳孔直径的比值,其定义式如下:有时候f -number也称为透镜的速度,4 f 的速度是2 f 速度的两倍。
Meridional plane (子午平面):在一个轴对称系统中,包含主光线与光轴的平面。
Numerical aperture (数值孔径):折射率乘以孔径边缘至物面( 像面)中心的半夹角之正弦值,其值为两倍的焦数之倒数。
光学名词详解大全
光学名词详解大全!光学系统的名词解释,希望对各位有用!Aperture stop (孔径阑):限制进入光学系统之光束大小所使用的光阑。
Astigmatism (像散):一个离轴点光源所发出之光线过透镜系统后,子午焦点与弧矢焦点不在同一个位置上。
Marginal ray (边缘光束):由轴上物点发出且通过入射瞳孔边缘的光线。
Chief ray (主光束):由离轴物点斜向入射至系统且通过孔径阑中心的光线。
Chromatic aberration (色像差):不同波长的光在相同介质中有不的折射率,所以轴上焦点位置不同,因而造成色像差。
Coma (慧差):当一离轴光束斜向入射至透镜系统,经过孔径边缘所成之像高与经过孔径中心所成之像高不同而形成的像差。
Distortion (畸变):像在离轴及轴上的放大率不同而造成,分为筒状畸变及枕状畸变两种形式。
Entrance pupil (入射瞳孔):由轴上物点发出的光线。
经过孔径阑前的组件而形成的孔径阑之像,亦即由轴上物点的位置去看孔径阑所成的像。
Exit pupil (出射瞳孔):由轴上像点发出的光线,经过孔径阑后面的组件而形成的孔径阑之像,亦即由像平面轴上的位置看孔径阑所成的的像。
Field curvature (场曲):所有在物平面上的点经过光学系统后会在像空间形成像点,这些像点所形成的像面若为曲面,则此系统有场曲。
Field of view (视场、视角):物空间中,在某一距离光学系统所能接受的最大物体尺寸,此量值以角度为单位。
F-number (焦数):有效焦距除以入射瞳孔直径的比值,其定义式如下:有时候f -number 也称为透镜的速度,4 f 的速度是2 f 速度的两倍。
Meridional plane (子午平面):在一个轴对称系统中,包含主光线与光轴的平面。
Numerical aperture (数值孔径):折射率乘以孔径边缘至物面( 像面) 中心的半夹角之正弦值,其值为两倍的焦数之倒数。
光学扩散膜历史
光学扩散膜历史
光学扩散膜是一种用于光学领域的薄膜材料,其历史可以追溯到20世纪中期以来的光学技术发展。
以下是光学扩散膜的历史详细介绍:
起源:
光学扩散膜的起源可以追溯到20世纪中叶。
随着光学技术的进步和应用的需要,人们开始研究如何改善光学元件的性能和效果,其中包括光学膜的研究与应用。
发展与演进:
在光学扩散膜的发展历程中,科学家们逐步改进了材料的制备工艺和技术,以提高膜的光学性能和稳定性。
通过不断的研究和实验,光学扩散膜的制备技术得到了不断的改进和优化。
应用领域:
光学扩散膜被广泛应用于各种光学设备和器件中,包括光学镜片、滤光片、反射镜、衍射光栅等。
它可以改变光线的传播和反射特性,实现对光学信号的控制和调节,从而应用于光学成像、显示技术、激光技术等领域。
材料与制备:
光学扩散膜通常采用多层薄膜的堆积结构,通过控制不同材料的层厚和折射率,实现对光学性能的调节。
制备过程涉及物理蒸发、化学气相沉积、溅射等技术,以确保膜的质量和稳定性。
进一步发展:
随着光学技术和材料科学的不断进步,光学扩散膜在光学器件和系统中的应用将会得到进一步的拓展和发展。
未来,随着新材料和制备工艺的应用,光学扩散膜将会在更多领域展现出其重要作用。
总的来说,光学扩散膜是光学技术领域的重要组成部分,其发展历史与光学技术的发展密切相关,为各种光学设备和应用提供了重要支持和基础。
高考物理光学知识点之几何光学解析含答案(5)
高考物理光学知识点之几何光学解析含答案(5)一、选择题1.如图所示,一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O ,经折射后分为两束单色光a 和b 。
下列判断正确的是A .玻璃对a 光的折射率小于对b 光的折射率B .逐渐增大入射角,b 光首先发生全反射C .在玻璃中,a 光的速度大于b 光的速度D .在真空中,a 光的波长小于b 光的波长2.华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖,他被誉为“光纤通讯之父”.光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示,其内芯和外套材料不同,光在内芯中传播.下列关于光导纤维的说法中正确的是A .内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B .内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C .波长越短的光在光纤中传播的速度越大D .频率越大的光在光纤中传播的速度越大3.先后用两种不同的单色光,在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验,在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同,其中间距较大.....的那种单色光,比另一种单色光( ) A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大C.在玻璃中传播时,玻璃对其折射率较大D.其在空气中传播速度大4.某单色光在真空中传播速度为c ,波长为λ0,在水中的传播速度为v ,波长为λ,水对这种单色光的折射率为n ,当这束单色光从空气斜射入水中时,入射角为i ,折射角为r ,下列正确的是( ) A .v=nc,λ=n c 0λB .λ0=λn,v=sinicsinrC .v=cn ,λ=cv0λcsiniD.λ0=λ/n,v=sinr5.如图所示,一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。
比较a、b、c三束光,可知()A.当它们在真空中传播时,a光的速度最大B.当它们在玻璃中传播时,c光的速度最大C.若它们都从玻璃射向空气,c光发生全反射的临界角最大D.若它们都能使某种金属产生光电效应,c光照射出的光电子最大初动能最大6.一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内,人射角为45o下面光路图中正确的是A. B.C. D.7.甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样,相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2,已知Δx1>Δx2。
高中物理选修3—4《光学》考点、技法详解
一、几何光学1.光的反射及平面镜成像:光的反射遵守反射定律,平面镜成成等大正立的虚像,像和物 关于镜面对称。
2.光的折射、全反射和临界角:重点应放在能应用光的折射定律和全反射的原理解答联系 实际的有关问题。
3.用折射规律分析光的色散现象:着重理解两点:其一,光的频率(颜色)由光源决定, 与介质无关;其二,同一介质中,频率越大的光折射率越大。
二、光的本性1.光的波动性:光的干涉、衍射现象表明光具有波动性,光的偏振现象说明光波为横波,2(1(23例1.P Q n n >A .光线一定在Q 的下表面发生全反射B .光线一定能从Q 的下表面射出,出射光线与下表面 的夹角一定等于θC .光线一定能从Q 的下表面射出,出射光线与下表面 的夹角一定大于θD .光线一定能从Q 的下表面射出,出射光线与下表面 的夹角一定小于θ解析:光由P 进入Q 时垂直界面,故传播方向不改变,在Q 中的入射角等于P 中的折射角,11sin PC n =,21sin Q C n =,P Q n n >,∴12C C <,光线在P 中的折射角小于临界角,故在Q 中不会发生全反射,又sin sin in r=,故从Q 中射出时折射角小于射入P 的入 射角,即出射光线与下表面夹角大于θ,正确选项为:C 。
例2.在完全透明的水下某深处,放一点光源,在水面上可见到一个圆形的透光圆面,若透 光园面的半径匀速增大,则光源正 () A .加速上升B .加速下降C .匀速上升D .匀速下降解析:所形成的透光圆面是由于全反射造成的,如下图(a )所示,圆面的边缘处是光发若光源向上移动,只能导致透光圆 所以光源只能向下移动。
,则透光圆面 态)例3.为A B .若把其中一条狭缝挡住,屏上出现相同的明 暗相间的条纹,只是亮度减半C .不论是单缝衍射或双缝干涉或薄膜干涉,都是 色散效应造成的D .光通过双缝或单缝产生的明暗相间的条纹,说明光具有波动性解析:光源S 发出的光同时传到S 1和S 2,S 1和S 2就形成了两个振动情况总是相同的光源,它们发出的光在屏上叠加,就会出现干涉现象。
光学全息技术介绍
彩虹全息技术
原理
在全息图的记录过程中,采用不同角 度的参考光束,形成具有不同波长选 择性的干涉条纹,从而在白光下呈现 出彩虹般的效果。
特点
具有绚丽的视觉效果和较高的防伪性 能,广泛应用于证件、商标等领域。 但成像质量受光源影响较大。
数字全息技术
原理
利用计算机技术和数字图像处理技术对全息图进行记录和重现,实现全息图的数字化存储、传输和处 理。
特点
具有灵活性高、处理速度快、易于实现远程传输和自动化处理等优点。同时,数字全息技术还可以与 其他成像技术相结合,实现多模态成像和复合成像等高级功能。
03 光学全息技术应用领域探 讨
三维显示与虚拟现实应用
三维显示
光学全息技术能够记录并再现物体的三维信息,使得观察者能够从不同角度看到物体的不同侧面,从而实现真正 的三维显示。
发展历程
全息技术自20世纪40年代提出以来,经历了不断的发展和完 善。从最初的同轴全息术到离轴全息术,再到后来的数字全 息术,全息技术在不断突破中实现了更高的图像质量和更广 泛的应用领域。
光学全息技术原理简述
记录过程
在记录过程中,使用一束相干光(通常是激光)照射物体,另一束相干光作为 参考光与物体反射或透射的光在记录介质上干涉,形成全息图。全息图记录了 物体的振幅和相位信息。
特点
具有高分辨率、大视角、真彩色 三维立体成像等优点,但需要使 用激光作为光源,且对环境稳定 性要求较高。
反射式全息技术
原理
在全息图的记录过程中引入反射相移 ,使得全息图可以在普通白光下通过 反射方式观察到三维立体像。
特点
无需特殊光源,可在自然光下观察, 且观察角度较大。但分辨率和色彩还 原度相对较低。
曝光记录
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
光学一、光学的科学体系二、对光学现象的发现与认识三、对光本性的认识光学的科学体系一、光学的科学体系光学:研究光的传播、和物质相互作用的学科。
光学研究光的传播和物质相互作用的学科•1、几何光学:几光基于“光线”的概念讨论光的传播规律。
•2、波动光学:研究光的波动性(干涉、衍射、偏振)的学科。
•3、量子光学:研究光与物质的相互作用问题。
•4、现代光学:20世纪后期发展起来的体系。
几何光学1、几何光学•从理论上说,几何光学三个基本定律从理论上说几何光学三个基本定律(直线传播,折射、反射定律)只是光波衍(直线传播折射反射定律)只是光波衍射规律的短波近似。
射规律的短波近似•方法上是几何的,物理上不涉及光的本质。
•从直线传播,折射、反射定律等实验定律出发,讨论成像等特殊类型的传播问题。
2、波动光学波动光学•研究光的波动性(干涉、衍射、偏振)。
基本问题在各种条件下的传播问题•基本问题:在各种条件下的传播问题。
•基本原理:惠更斯-菲涅耳原理。
•波前:原为等相面,现泛指波场中的任一曲面,更多的是指一个平面。
•主线:描述、识别、分解、改造、记录和再现波前量子光学3、量子光学•在原子(分子)的尺度上研究光与物质的相互作用的问题。
作用的问题•有时可用经典理论,有时需用量子理论。
对于这类原不属于传统光学的内容,有人称之为“分子光学”或“量子光学”,也有人把它们仍归于物理光学之内。
近代光学4、近代光学•1948年全息术的提出,1955年光学传递函年全息术的提年学传数年光其数的建立,1960年激光的诞生为其发展中的三件大事。
薄膜光学的建立源于薄膜技术的发展•薄膜光学的建立,源于薄膜技术的发展;•傅立叶光学的建立源于数学、通讯理论和光的衍射的结合;集成光学空间光学等等也•集成光学、非线性光学、空间光学等等也都属于近代光学的范畴二、对光学现象的发现与认识对光的早期认识•1、对光的早期认识公元前5世纪:考虑视觉是如何产生的。
提出两种假设:触觉论、发射论。
提出两种假设触觉论发射论几何光学规律的发现•2、几何光学规律的发现•3、波动光学现象的发现波动光学现象的发现几何光学规律的发现2、几何光学规律的发现•公元前4世纪:墨经记述了光的直线传播、公前世墨述的直线传播阴影形成、光反射和凹凸面镜反射成像等。
阴影形成光反射和凹凸面镜反射成像等•公元前3世纪:古希腊欧几里德Euclid也发世纪古希腊欧几里德现了光的直线传播和镜面反射定律•公元17世纪前期:荷兰的斯涅耳(Snell)和法国的笛卡儿归纳成解析表达式3、波动光学现象的发现•1650年代,意大利的Grimaldi首次注意到衍射现象;年代意大利的首次意到衍射象•英国的胡克(R.Hooke)研究了薄膜的彩色图样,R Hooke)研究了薄膜的彩色图样认为是干涉所致;•牛顿发现了“牛顿环”并进行了棱镜分光实验。
•1660年代,丹麦的Bartholinus发现了双折射现象。
•1670年代荷兰的惠更斯进一步发现了光的偏振现象。
三对光本性的认识三、对光本性的认识1、17世纪中叶以前的认识主要有触觉论、发射论两种2、17世纪中叶至19世纪的认识:光的波动说和微粒说3、20世纪的认识:波粒二象性1、光的微粒说牛顿对光的散的研究A、牛顿对光的色散的研究早在剑桥大学高年级时,通过三棱镜实验研究太阳光的色散现象,认识到不同颜色(波长)的光有不同的折射率。
牛顿的色散实验为折射率牛顿的色散实验为光谱学的研究和发展开辟了道路,被美国《物理学世界》评为历史上“十大最美丽的物实验之物理实验”之一。
牛顿发明反射望远镜牛顿在《光学》一书中调调了自己从实验观察出发,进行归纳综合的研究方法,他说:察出发进行归纳综合的研究方法他说“在自然科学里,应该像数学里一样,在研究困难的事物时总是应当先用分析的方法,然后才用综合的方法。
这样的分析方法包括做实验和观察,用归纳法得出普遍结论,并且不使这些结观察用归纳法得出普遍结论并且不使这些结论遭到非议,除非这些异议来自实验或者其他可靠的真理。
”牛顿的微粒说B、牛顿的微粒说牛顿认为:光是发光体所射出的群微小粒牛顿认为:光是发光体所射出的一群微小粒子,它们一个接着一个地迅速发射出来,以直线进行,人们感觉不到相继两个之间的时间间隔。
解释光的反射微粒说无法解释干涉速度大于真空光速c的情况牛顿的微粒说是在什么指导思想下提出来的?基于光的直线传播和他的自然哲学思想,牛顿在研究力学时,他的基本对象是“质点”,研顿在研究力学时他的基本对象是“质点”研究化学时,他相信原子说;加上微粒说简单、究化学时,他相信“原子说”;加上微粒说简单、直观、方便应用(在几何光学中)。
所以站在自然哲学高度,牛顿认为光也是一种粒子,使物质世界有统一性,也是很自然的。
世界有统性也是很自然的在用微粒说解释光的折射时,他又用了机械在用微粒说解释光的折射时他又用了机械论观点。
他假定速度为光速的微粒进入介质时,在垂直界面方向受到一个吸引力,获得一个垂直界面的附加速度,此附加速度与原来的速度相加的结果,合速度的方向向界面的法线靠拢,发生的结果合速度的方向向界面的法线靠拢发生了折射。
但是造成了合速度的大小将大于空气中的光速c。
可见测量光在介质中的速度大小将是微粒说正确与否的“试金石”。
可惜当时没有实验能对此进行判断。
验能对此进行判断为什么光的微粒说能统治一百多年?一方面,当时没有实验能测量介质中的光速,判断微方面当时没有实验能测量介质中的光速判断微粒素是否正确,相反波动说还存在不少缺陷。
另一方面,牛顿在力学领域的卓越成就和牛顿哲学思想在社会上的影响,使得微粒说在一百多年内占统治地位。
响使得微粒说在一百多年内占统治地位值得指出,在这个时期内牛顿也承认对某些光的光现象(如干涉)纯粹用微粒说无法解释。
尤其在他认识到了光的周期性后,促使他将微粒说与以太振动的思想结合起来,对干涉条纹作出自的解释来,对干涉条纹作出自己的解释。
2、光的波动说A 、惠更斯的波动说⑥波面:波在传播过程中振动相位相同的点组成的面称为波面为波面。
⑥波前:最前面的一个波面称为波前。
惠更斯在笛卡儿、胡克等人的基础上提出了光是振动传播的假说他础上提出了光是振动传播的假说。
他认为“光是发光体中微小粒子的振动在弥漫于宇宙空间的完全弹性的介质(以太)中的传播过程。
”他称这种惠更斯传波为以太波。
惠更斯慧根思惠更斯提出类似于空气中的声波,以太波也是纵波。
惠更斯提出类似于气中的声波以太波是纵波注意:这里惠更斯作了错误的类比,实际上光波是横波。
正由于被认为是纵波,所以对“偏振”现象就无法解释正由于被认为是纵波所以对“偏振”现象就无法解释了,加上“以太”是否存在还是一个疑问,而且初期的波动说还缺乏数学基础,所以难以与微粒所抗衡。
横波中质元的振动方向纵波中质元振动方向与波的传播方向垂直与波传播方向平行惠更斯原理每一时刻的波前上各点都可看成是新的子波源,从它们发出的各个球形子波在下一时刻的共同包络面就是下一时刻的新波前。
下时刻的新波前B、光的反射用惠更斯原理可以解释光的反射3、光的干涉、衍射和偏振A 、双缝干涉和薄膜干涉双缝干涉条纹涉条件相同的频率干涉条件有稳定的相位差相同的振动方向双缝干涉-a .用波的叠加原理(托马斯杨)薄膜和劈尖干涉及其应用b .薄膜和劈尖干涉及其应用(a )薄膜干涉:肥皂泡或路面上的油膜所产生的彩色图样,是由于光在薄膜上、下表面反射回来的光发生干涉而形成的。
薄膜干涉(b)空气劈尖干涉劈尖干涉:光从极小角度的空气劈的上、下两个面反射回来,发生干涉。
劈尖干涉应用:运用等厚干涉原理,检测物体表面的平整度。
取一块光学平面的玻璃片,称为平晶,放在待检测工块光学面的玻璃片称为晶放在待检测件(玻璃片或者金属磨光面)的表面上方,在平晶与工件表面间形成劈形空气膜,然后用单色光垂直照射,观察干涉条纹。
察干涉条纹从等厚干涉的特点可知每条条纹对应于薄膜中从等厚干涉的特点可知,每一条条纹对应于薄膜中的一条等高线。
如果工件表面是非常平整的,那么等厚条纹应该是平行于棱边的一组平行线;如果工件表面不平整(肉眼不一定能看出)则等厚条纹就应该是随着平整(肉眼不一定能看出),则等厚条纹就应该是随着工件表面凹凸的分布而出现的一组形状各异的曲线。
检测精密表面平整度(c)牛顿环牛顿环:把一个大曲率凸透镜放在光学平面玻璃片上。
当用单色光正入射到透镜平面上时,由于凸透镜与上当用单色光正入射到透镜平面上时由于凸透镜与下面平面玻璃片间形成的空气劈的作用,则沿着空气劈厚度增加的方向可观测到同心圆环形的明暗干涉条。
牛顿环可用来快速检测透镜的曲率半径及其表面是否合格。
牛顿环缝宽时无衍射单缝衍射波长λ一定时,d 越小,θ越大,即光转弯越厉害。
法国科学家菲涅耳从波动观点出发,将叠加原理与惠更斯原理结合起来,严格计算了狭缝圆孔、圆板后面的衍射图样。
尤其是在圆板后面屏幕中央有亮斑,当时轰动了法国科学院,一些权威不相信。
但最终实验证一些权威不相信但最终实验证实了菲涅耳的计算结果,从而使波动说取得了决定性的胜利。
波动说取得了决定性的胜利C、光的偏振a.什么是偏振光?电磁波是横波,电场和磁场的振动方向与波的传播方向垂直。
方向垂直电磁波传播非偏振光:⑥垂直传播方向的振动方向可以在Oxy平面内是任意的。
自然光⑥自然光:在垂直于传播方向的各方向上,电场强度振动的强度随时间的平均值是均匀的。
自然光⑥线偏振光:光振动只沿某一固定方向。
线偏振光⑥部分偏振光:某一方向的光振动比与之垂直方向上的光振动占优势。
⑥椭圆偏振光:光矢量按一定频率旋转,其矢端轨迹为椭圆的。
⑥圆偏振光:光矢量按一定频率旋转,其矢端轨迹为圆的。
圆偏振光部分偏振光椭圆偏振光19世纪光的波动说的两个英雄世光的波动说的两个英雄1)英国科学家托马斯·杨(1773-1829)两岁认字,四岁能读圣经,23岁获医学学位。
牛顿反对波动说,光的微粒说在百年中占了上风,波动牛顿反对波动说光的微粒说在百年中占了上风波动说几乎销声匿迹。
面对牛顿如日中天的气势,杨以不唯名的勇敢精神说:“尽管我仰慕牛顿的大名,但我并因此非得认为他是百无失的。
我遗憾地看到他也会弄错,而他的权威为他是百无一失的我遗憾地看到他也会弄错而他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进步。
”设计了杨氏双缝实验,证明了光的衍射现象。
托马斯·杨通过他的实验完全建立起光的干涉原理,但在当时微粒说占统治地位的情况下,他的工作没有受到科学当时微粒说占统治地位的情况下他的工作没有受到科学家的重视。
在1801-1804是他光学发现的第一个时期,相反他的学说遇到了嘲笑,出现了攻击他的文章,他遭遇到许多非难。
于是,他放弃了光学研究,有12个年头,他把许多非难于是他放弃了光学研究有12个年头他把全部时间放在医学和语言学研究上,为考古学作出了贡献。