3、光行差效应的解释
光行差新解释
光行差新解释传统的光行差的解释与光速不变原理显然是矛盾的，也就是说相对论对光行差现象没有作出合理的解释。
在传统的光行差解释中，光速是可以合成的，与普通的速度并没有本质的区别，而光速不变是爱因斯坦创立相对论的基石，没有了个基石，则相对论这座大厦就会坍塌。
迈莫实验显然是光速不变的例子，光行差显然是光速可变的例子，光速到底可不可变？科学处于两难选择的处境中，科学界违背科学精神，采取了含糊其辞的做法，分区对待，表面上仍坚守光速不变的信条，在遇到诸如光行差这类光速不变所难以解释的现象时，却偷偷摸摸地采用和无奈地容忍光速可变来解释。
笔者认真解析了光行差现象，化解了光速可变与不变看似不可调和的矛盾，合理解释了光行差现象。
要合理解释光行差现象，必须恢复以太，没有以太就不能合理解释光行差现象。
笔者对光行差新解释的主要精神来自于第8章《光速的变与不变》，新解释只是该章精神的具体应用。
笔者认为，光行差是光在传播中，由于其介质---以太的密度变化而发生折射所产生的现象。
在“光速变与不变”中，我们阐述了以太密度随同引力强度同步变化的思想。
以太阳为例，离太阳越远，太阳的引力强度越小，太阳产生的以太密度变得越稀。
反之，离太阳越近，太阳的引力强度越大，太阳产生的以太密度变得越稠。
也就是说，从孤立的天体系统的角度来考察，以太密度是逐渐变化的。
把系统孤立隔离起来，不考虑系统外其它因素的影响，只考虑所考察系统的自身作用，这在科学研究中是常用的和行之有效的方法。
下面我们来考察太阳对遥远星光光行差的影响。
一光子从地球发射到无穷远处，根据能量转化与守恒定律，势能增加，光速就要减小，假如地球处的光速（d C ）为299792458/m s ，光到达无穷远处时的光速（w C ）为：2222r r d w r wGM GM C C R R -=- 式中，r M ：太阳质量（301.98910kg ⨯）；r R ：日地距离（111.49610m ⨯）；w R ：太阳到无穷远处（星）的距离（w R →∞），也就是说2r wGM R 项可作“0”处理。
地球概论——地球的公转
β``=1/D或D=1/ β``
图3-17 恒星年视差与恒星距离
恒星愈远，其年视差愈小。 若年视差以角秒为单位，距离 以秒差距为单位，则二者互为 倒数。
观测者
最先测定的恒星的周年视差
测定恒星 测定年 所得数 现代测定 观测地点
代
值
值
白塞耳 （德）
享德逊 （英）
天鹅座61 1838 0.314″ 0.30″
视差位移：由于观测者的位 移，使目标方向发生改变的 现象称视差位移。
背景 α
周年视差： 地球的公 转以一年 为周期， 恒星视差 位移也以 一年为周 期，称为 周年视差。
图3-15 恒星周年视差椭圆
图3-16 恒星年 视差的大小
当日地连线垂直于 星地连线时，同一 恒星的视察位移达 极大，被称为该恒
半人马座α 1839
topp-m-63.htm
0.98 ″
0.76 ″
加里宁格勒 好望角
斯特鲁维 天琴座α 1839 （俄）
0.261 ″ 0.124 ″
塔尔多
（二）、 光行差（1725年布拉德雷发现）
光行差是地球轨道速度对于光速的影响。地球向 某一恒星接近，在相互关系上，也可以看作该恒 星向地球接近。
回归年：以春分点为参考点，每年西移50 ，小 于恒星年，365.2422日
近点年：以近日点为参考点，每年东移11 ，大 于恒星年，365.2596日
交点年：以黄白交点为参考点，每年西移20 ， 小于恒星年， 346.6200日
365.2564日 365.2422日 365.2596日 346.6200日 图3-24 四种年的比较
星的年视差。
1天文单位：日地平均距离 1光年：光1年走过的距离 1秒差距：周年视差为1角秒的恒星到太阳的距离
研究光速与光源关系的光行差实验
研究光速与光源关系的光行差实验引言：物理学中，光行差（Aberration of light）是指光线通过光密介质和光疏介质边界时所产生的一种效应。
光行差实验是一种重要的实验方法，用以研究光的性质和光传播的规律。
本文将从物理定律、实验准备、实验过程及实验应用等多个专业性角度详细阐述研究光速与光源关系的光行差实验。
一、物理定律：1. 光速：光速在真空中的数值为299,792,458米/秒（m/s），在介质中会有所减小。
2. 光行差：光行差是光线通过光密介质和光疏介质的边界时所产生的一种效应，表现为观察者在测量光源位置时所引起的位置偏差。
3. 斯涅尔定律：斯涅尔定律描述了光线通过不同密度介质界面时的折射规律，即入射角和折射角满足斯涅尔定律的关系式：n1*sin(θ1) = n2*sin(θ2) ，其中 n1 和 n2 分别表示两种介质的折射率。
二、实验准备：1. 实验器材：(1) 光源：一种稳定的光源（如激光或白炽灯）；(2) 望远镜：包括准直镜和目镜，用于观察天空中的星体；(3) 支架：用于固定望远镜和光源，并能够调整望远镜的位置和角度；(4) 反射镜：用于改变光线的传播方向。
2. 实验环境：(1) 实验应在光线良好的室外环境中进行，以减少人造光源对实验结果的影响；(2) 实验时应尽量避免大气湍流及其他光学散射现象的干扰；(3) 实验时间最好选择在夜晚，以减少地球运动对实验结果的影响。
三、实验过程：1. 当光线从光速较快的介质到光速较慢的介质中传播时，发生折射，即光线的传播方向发生改变。
根据斯涅尔定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。
2. 首先，将准直镜和目镜安装在支架上，并根据观测需要，调整望远镜的方向和角度。
3. 在地面上选择一个恒星作为目标，并对其位置进行准确记录。
4. 将光源放置在望远镜的侧面，以确保星体和光源处于望远镜的同一平面上。
5. 在实验过程中，观察者通过望远镜目镜观察指定的星体。
卫星飞行秘密-第13章
第13章木星的卫星蚀人们常常把天文学单纯理解为把已有的物理定律用以解释观测到的天文现象。
其实，由于天体所处的各种奇特状态提供了大量地面上无法实现的物理状态，因此，大量的天文观测结果实际上为建立新的物理定律提供了观测事实，如牛顿的万有引力公式的建立就是依据的开普勒关于行星运动的三定律。
与相对论的建立有关的光行差现象也是首先在天文观测中发现的。
现代物理学中的一个重要常数，也是在1676年，由法国天文学家罗默从对木卫一的观测中得到的。
从对光传播所作的一切观测中知道，光速是十分巨大的.伽里略试图用灯光信号来测量这个速度,但没有成功，因为光通过地面上的距离只用极短的时间。
因此要想成功地进行这种测量，只有利用天文空间中天体之间的巨大距离。
每当卫星进入木星的影子里时，就发生卫星食。
如果木星上有一个观测者，他认为每隔一段时间t，就出现一次卫星食，t等于卫星绕木星转一圈的时间。
如果L为木星到地球的距离，那么，这个信号要经过一段时间L/c后才能到达地球。
如果令1表示在卫星转一圈的时间里距离L的改变量，那么在地球上的观测者看来，每相邻两次卫星食之间的时间间隔就稍有不同，而为t+1/c.因此从地球上看到的卫星食周期就要比从木星上看到的真正周期长些或短些，这要看距离L是增加还是减小而定，从地球上观测时，卫星转n圈所需的时间等于tn=Nt+1n/C上式中In是在卫星转n圈的时间里距离L的总改变量。
这里有两个未知量t和c，它们可以根据两个适当选择的观测来确定。
首先，地球和木星之间的距离L经过一定时间tn。
后又相距同样远。
我们可以估计一下这个时间间隔tn。
内发生的卫星食数N。
因木星运动得比较慢，所以可以近似认为仅取决于地球的轨道位置，故可把tn。
取为地球绕太阳公转一圈所需的时间,即一年。
由此可求出t。
其次，我们从地球和木星相距最近时的那个位置开始，数一下半年时间内发生卫星食的数目N'，此时l'N等于地球的公转轨道直径(即1个天文单位约3×108公里)。
干涉的光程差公式
干涉的光程差公式好的，以下是为您生成的关于“干涉的光程差公式”的文章：在我们探索光的奇妙世界时，干涉现象就像是一场精彩的魔术表演。
而在这场表演中，光程差公式就如同魔术师手中的魔杖，掌控着一切的精彩与神奇。
咱们先来说说啥是光程差。
简单来讲，光程差就是两束光在传播过程中所经历的路程差与介质折射率的乘积。
这听起来有点复杂，别急，让我给您慢慢解释。
比如说，有两束光，一束在空气中跑，另一束在水里游。
空气和水对光的传播速度影响可不一样，这就导致它们到达同一个地方的时间可能有差别。
而这个差别，就可以用光程差来描述。
那光程差公式到底是啥呢？一般来说，光程差公式可以表示为ΔL = (n₂ - n₁)d 。
这里的 n₁和 n₂分别是两束光所在介质的折射率，d 则是它们传播的路程差。
还记得我读高中的时候，物理老师为了让我们搞清楚这个概念，给我们做了一个特别有趣的实验。
那是一个阳光明媚的下午，物理课上大家都有点昏昏欲睡。
老师神秘兮兮地拿出了一套激光设备和一些玻璃砖、水槽之类的东西。
他先让一束激光直接穿过空气，打在墙上形成一个亮点。
然后，他又让另一束激光穿过一个装满水的水槽，再打在墙上。
这时候，墙上出现了两个亮点。
老师问我们：“大家猜猜这两个亮点为什么位置不一样？”同学们一下子来了精神，七嘴八舌地讨论起来。
老师笑着说：“这就是光程差在作祟啦！”接着，他就开始给我们详细讲解光程差的概念和公式。
他一边讲，一边在黑板上画图，还不停地用手中的激光笔比划着。
那个场景，我到现在都还记得清清楚楚。
光程差公式在实际生活中的应用可不少呢！比如说在光学仪器中，像显微镜、望远镜，要想看得更清楚、更精准，就得靠光程差公式来帮忙调整光路。
还有在干涉实验中，通过控制光程差，我们可以得到漂亮的干涉条纹，从而研究光的特性。
再比如说，在通信领域，光纤通信中也会用到光程差的概念。
为了保证信号的稳定和准确传输，工程师们需要精心计算光在光纤中的光程差。
总之，光程差公式虽然看起来有点复杂，但只要我们用心去理解，就能发现它在解释光的世界中有着至关重要的作用。
天文术语
1.光行差：光的有限速率和地球沿着绕太阳的轨道运动引起的恒星位置的视位移。
在一年内，恒星似乎围绕它的平均位置走出一个小椭圆。
这个现象在1729年由詹姆斯·布拉德雷（James Bradley)发现，并被他用来测量光的速率。
2.吸收星云：太空中的冷气体尘埃云，只因为它阻挡更远恒星的光而能被发现。
3.近日点进动：水星绕太阳的轨道并非每次遵循相同的路径，而是依次有微小的位移。
每次的轨道都是以太阳为一个焦点的椭圆。
在每个轨道上水星最接近太阳的地方（近日点），椭圆向旁边位移一个很小的量。
近日点的这种进动是由阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预言的，但不能用艾萨克·牛顿（Isaac Newton）的引力理论来解释。
4.弱人择原理：物理学和宇宙学的所有量的观测值，不是同等可能的；它们偏爱那些英应该存在使碳基生命得以进化的地域以及宇宙应该足够年老以便做到这点等等条件所限定的数值。
5.强人择原理：宇宙必须具备允许生命在其某个历时阶段得以在其中发展的那些性质。
6.阿波罗小行星群：轨道的近日点都在地球轨道之内而远日点都在地球轨道之外的一群小行星，所以它们太阳运动时穿过地球轨道。
它们的名称来源于1932年走到离地球不到0.07个天文单位时被发现的第1862号小行星阿波罗。
阿波罗本身的线大小约1.4公里。
这样一个天体如果与地球相撞，将会造成大范围的破坏。
7.巴纳德星：已知自行最大的恒星，由美国天文学家巴纳德（E.E,Barnard）于1916年发现。
巴纳德星运动极快，仅仅180年就在天空相对于背景恒星扫过半度距离（从地球上看的月亮角直径）。
巴纳德星离我们1.8秒差距（约6光年），是离太阳系第4颗最近的已知恒星，但它是红矮星，太暗，肉眼看不见，属于到目前为止（2008年）探测到的最暗恒星，其绝对星等仅相当于太阳亮度的1%。
巴纳德星在天空上的路径有微小摆动，可能是围绕它运动的行星引力影响所致。
8.重子：受强相互作用影响的基本粒子家族成员。
光的光程差与干涉条纹的解释
光的光程差与干涉条纹的解释光的光程差与干涉条纹是光学领域中两个重要的概念。
光程差是指光在不同介质中传播时所经过的路径长度差，而干涉条纹是在光的干涉现象中观察到的一种特殊的亮暗交替的条纹图案。
下面将分别对光程差和干涉条纹进行解释。
光的光程差是指光线在不同介质中传播时所经过的路径长度差。
当光线从一个介质传播到另一个介质时，由于两种介质的光速不同时，光线会发生折射。
在经过折射后，光线的传播方向发生改变，同时路径长度也发生了变化，因此就会产生光程差。
光程差的大小对于干涉现象具有重要影响。
根据光的波动性质，当两束光线相遇时，会发生干涉。
干涉现象可以分为两种类型：构造干涉和破坏性干涉。
构造干涉是指两束光相长相助，干涉结果是亮条纹的出现；破坏性干涉是指两束光相消相减，干涉结果是暗条纹的出现。
干涉条纹的形成与光的光程差有着密切的关系。
当两束光线相遇时，若它们的光程差为整数倍的波长，即nλ (n为整数)，则会发生构造干涉。
此时，两束光相长相助，光强叠加，形成明亮的条纹。
而当光程差为半整数倍的波长，即(n+0.5)λ (n为整数)，则会发生破坏性干涉。
此时，两束光相消相减，光强抵消，形成暗淡的条纹。
干涉条纹在实际应用中具有重要的作用。
例如，在光学检验中，利用干涉条纹可以测量物体的表面形状，以及通过干涉仪测量薄膜的膜厚。
此外，干涉条纹也被应用于光学显微镜、干涉光谱仪等光学仪器中。
总结起来，光的光程差是由光线在不同介质中传播时所经过的路径长度差所决定的，而干涉条纹则是光的干涉现象中观察到的一种亮暗交替的条纹图案。
光程差的大小决定了干涉现象中亮暗条纹的形成，对于光学中的测量和应用具有重要意义。
通过深入理解光的光程差与干涉条纹的关系，我们能够更好地理解和应用光学原理。
光行差对恒星时的影响分析
由此 可知 ， 任何 瞬 间 的恒 星 时正 好 等 于 该 瞬 间 上 中天恒 星 的赤经 。
２ 光行 差的概 念 ．
而逐 渐增 大 ， 星时 ｓ也相应 地 增大 ， 恒 直到 ｙ第二 次 上 中天 又 在 ９点 时 ， ：２ 此 时 ｓ＝２ ｔ ４， ４ 。由 此 可 知 ， 一瞬 问 的恒 星 时 ｓ在数 值 上 等 于这 瞬 问 春 分 任 点 的时角 ｔ， 即 ＝ｔ。
Ｋ ＝ （ ．４ ５ ｏｑ ２ ９ ９ ．５） × ２ ６ ６ ＝ ０ ６ ｃｓ￣ ９ ７ ２ ／ ０２ ５
０ ． ９ ｏ ｑ ” ３１ ９ｃ ｓ ）
（） ７ 式就 是计 算 光行 差 ａ及 光行 差 位 移 ｏ ｒ的 ＇ ｏ
一
般表 达式 。 由上讨 论 可 知 ， 行 差使 观 测 天 体 的 光
时 的影 响 。
３ 光行 差对地 方恒 星 时的影 响 ．
观测者的运动相结合而使天体的方 向发生变化的现 象 ， 为 光 行 差 现 象 。而 由 此 所 得 的 天 体 视 方 向 称 Ｅ＂ ｏ 与其真方向 Ｅ ＂ ｏ之差 Ｏ＝ ｔ Ｅ － ｏ 称为天体的光 ，
行 差 。 ０ 移 ｒ 至ｏ， ｒ 这一 光行 差位 移 的方 向是 朝 向观 测 者 的运 动 方向 Ｅ Ａ与天 球相 交 的 Ａ点 。这个 Ａ点 称 为光 行 差
一
图 １
１２恒 星时与 天体 的赤 经和 时角的 关 系 ．
特殊点作为参考点 ， 并以观测站的子午圈作为量
春分点的时角 ｔ 等于某天体的赤经与时角之
和， 即
度参考点的周 日 视运动周期 的参考 （ 或起算 ） 方向。 显然 ， 参考 点连续 两次 通过该 地 子午 圈的 时间段 ， 即 为地球 自转 的 一 个 周 期 。现 选 取 春 分 点 作 为 参
什么是光的光学非线性和光学非线性效应
什么是光的光学非线性和光学非线性效应？光的光学非线性是指光在介质中传播时，光的强度与其电场的关系不遵循线性关系的现象。
光学非线性效应是指由光学非线性引起的一系列物理效应。
下面将详细介绍光的光学非线性和光学非线性效应的原理、特点和应用。
一、光学非线性1. 原理光学非线性是指光在介质中传播时，介质对光的响应与光的强度不呈线性关系的现象。
在线性光学中，光与介质的相互作用遵循线性叠加原理，即光的传播过程中，光的强度与电场的关系是线性的。
然而，在某些介质中，当光的强度达到一定程度时，介质会出现非线性响应，导致光的强度与电场的关系不再是线性的。
这种非线性响应可以由介质的非线性极化效应、非线性吸收效应、非线性散射效应等引起。
2. 特点光学非线性具有以下特点：（1）阈值效应：光学非线性通常存在阈值效应，即只有当光的强度超过一定阈值时，才会出现非线性响应。
（2）非线性极化：光学非线性会导致介质的非线性极化，即介质在光的作用下产生非线性极化电荷，进而改变光的传播性质。
（3）非线性介质：光学非线性通常发生在特定的非线性介质中，如非线性晶体、非线性光纤、非线性液晶等。
3. 应用光学非线性在光通信、光信息处理和光传感等领域中有广泛应用。
其中一些重要的光学非线性效应包括：（1）自相位调制（Self-Phase Modulation，SPM）：光在非线性介质中传播时，光的相位会随着光的强度而变化，导致光的频谱发生扩展。
这种效应可以用于光通信中的波长转换和光时钟恢复等应用。
（2）光学参数放大（Optical Parametric Amplification，OPA）：光在非线性介质中经过非线性过程，产生新的频率成分。
这种效应可以用于光通信中的波长转换和频率合成等应用。
（3）光学相共轭（Optical Phase Conjugation，OPC）：光在非线性介质中经过非线性过程后，可以实现光的反向传播，保持光的相位和幅度信息。
这种效应可以用于光信息处理中的图像重建和噪声抑制等应用。
对迈克尔逊-莫雷实验及光行差现象的一种解释
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３ 光行差现象
在地球上，用望远镜观测遥远的任意一颗恒星，发现在地球轨道的不同位置上，用以观测的望远镜方 向在１ ａ内有周期性的变化．观测方向与光传播方向的最大角弧度ａ约等于１０“ｒａｄ．
物理学家们用“以太”思想解释光行差现象，认为地球相对于“以太”以３０ ｋｍ／ｓ的速度在运动，也就 是说，地表上有３０ ｋｍ／ｓ的“以太风”．这个结论和地表上的迈克尔逊一莫雷实验相矛盾．
地球概论-第7节-地球的公转
P91
行星相对于恒星的运 动。通常行星在恒星间 自西向东运行，叫顺行。 当行星在其轨道上接近 地球时，即下合前后的 地内行星和冲日前后的 地外行星，在天球上转 变为向西运行，叫逆行； 经短暂时间后又恢复顺 行。
图3-38 行星的逆行 （示意图）
306--4 月球同太阳的会合运动 1、类似于地外行星 2、同月相变化相联系 3、朔望（合和冲） 4、上下弦（东西方照） 5、始终向东 6、没有逆行 7、会合周期（朔望月）： 1/S = 1/M-1/E
△太阳在轨道中的位置：两焦点之一
1、近日点（地球一月初经过） ： 147 100 000km； 2、远日点（地球七月初经过） ： 152 100 000km。
补充图 地球的近日点和远日点
305--2 黄赤交角 P85
补充图片 地球的轨道面与赤道面
图3--28
黄赤交角
305--3 地球公转周期 P85 1、恒星年：
在南北黄极，光行差轨道是半 径为20" 的椭圆 （与地球轨道 形状相同）。
在黄道上，变成长度为20" 2 的一段直线。 在其他黄纬，光行差轨道都是 半长轴为20的椭圆：愈近黄极， 椭圆扁率愈小；愈近黄道，椭 圆扁率愈大。
图3-26 光行差椭圆
地球公转以一年为周期，恒星视位置绕转其真位置也以一 年为周期，恒星视位置的绕转路线，被叫做光行差轨道，其形 状则因恒星的黄纬而不同。
视差--从不同的地点观测 同一目标，这个目标就 会有不同的方向，即在 它的背景上有不同的位 置。不同方向之间的夹 角称为视差。P79
图3--21 恒星年视差椭圆
椭圆的偏心率因黄纬 而不同： 在黄极是正圆；在黄道是 一直线；其余都是椭圆。 不论偏心率大小如何，圆 的半径，椭圆的半长轴和 直线的一半，都是恒星的 年视差。
光行差效应的麦比乌斯解释及其推广
光行差效应的麦比乌斯解释及其推广
光行差效应是指当地球绕着太阳公转时，远处的恒星看起来会发生微小的位置变化。
这个效应被用来测量恒星的距离。
然而，这个效应的解释并不是那么容易理解。
麦比乌斯提出了一种更加直观的解释。
他认为，光行差效应是由于光速是有限的，所以当地球绕着太阳公转时，我们看到的恒星位置实际上是它们在过去的位置，而不是它们现在的位置。
这个解释非常有趣，因为它引发了我们对时间和空间的思考。
如果我们能够看到过去的恒星位置，那么我们是不是也能够看到过去的地球？这个问题引发了许多科学家的兴趣，并且催生了一些有趣的理论。
麦比乌斯的解释不仅仅是有趣的，它也有实际的应用。
光行差效应被广泛用于天文学中，帮助我们测量恒星的距离，理解宇宙的结构和演化。
同时，这个解释也启示我们对时间和空间的探索，推动了我们对宇宙本质的理解。
光的折射现象解析光在不同形状透镜中的像差行为
光的折射现象解析光在不同形状透镜中的像差行为光是一种电磁波，在传播过程中会遇到折射现象，即当光从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变。
而透镜作为一种光学器件，利用光的折射现象实现光的聚焦和成像。
然而，由于透镜的形状不完全理想以及光的性质，会导致像差的产生。
本文将解析光在不同形状透镜中的像差行为，从而深入了解光的折射现象。
一、球面透镜中的像差行为球面透镜是最常见的透镜之一，由于其形状为球面，所以存在球差和色差两种主要的像差行为。
1. 球差球差是由于光线在球面透镜上不同孔径处的折射角不同而引起的像差。
当光线越靠近球面透镜的边缘处时，折射角会发生变化，导致光线聚焦的位置不同，进而使得成像出现模糊或失真的情况。
为了减少球差，在设计球面透镜时可以采用以下的方法：- 使用更小直径的透镜：透镜的直径较小，光线离球面透镜边缘的距离相对较小，从而减小球差的影响。
- 增加透镜的弧度：透镜的曲率半径越小，球差越小，因此增加透镜的曲率半径可以减少球差。
2. 色差色差是由于不同波长的光线在球面透镜上的折射率不同而引起的像差。
由于折射率与波长有关，不同波长的光线在透镜中的传播速度不同，导致成像时无法完美聚焦，出现色差问题。
为了解决色差，可以采取以下措施：- 使用双凸透镜或双凹透镜：这种设计使得透镜对不同波长的光线有不同的收敛效果，从而减少色差。
- 使用折射率不同的材料：通过在透镜的不同部分使用折射率不同的材料，可以达到减少色差的效果。
二、非球面透镜中的像差行为除了球面透镜外，还存在着非球面透镜，其曲率半径在不同位置上不相等。
非球面透镜的主要像差行为包括球差、像散和畸变。
1. 像散像散是非球面透镜的一种像差行为，指的是离轴上的光线经过非球面透镜后无法完全聚焦于同一平面上。
这会导致成像的模糊和失真现象。
为了减少像散，可以采用以下方法：- 使用非球面透镜的特殊曲线形状：通过设计非球面透镜的特殊曲线形状，使得透镜在光线经过时能够产生抵消像散的效果。
第2节 光程差
波阵面
通过光轴的光线波程最短，但在透镜中的光程长； 远离光轴的光线波程长，但在透镜中的光程短，总 的来讲，各条光线的光程都是相同的。
11
2.半波损失
半波损失：光从光疏介质进入光密介质，光反射后有 了量值为 的位相突变，即在反射过程中损失了半个 波长的现象。 产生条件：
n1 n2
当光从折射率小的光疏介质，正入 射或掠入射于折射率大的光密介质 时，则反射光有半波损失。
7
例3.在图示的双缝反射实验中，若用半圆筒形薄 玻璃片（折射率 n1=1.4 ）覆盖缝 S1，用同样厚 度的玻璃片（折射率 n2=1.7）覆盖缝 S2，将使屏 上原来未放玻璃时的中央明条纹所在处O变为第 五级明纹。设单色光波长 =480.0nm，求玻璃 片的厚度 d。 d 解：覆盖玻璃前 r2 r1 0 n S r
解:设 o 点最亮时,光线 2 在劈尖 b 中传播距离为 l1 ,则由双缝 S1 和 S2 分 别到达 o 点的光线的光 程差满足下式:
S1
S
1 2
b
o
S2
n 1l1 k
9
(1)
设 o 点由此时第一次变为最暗时,光线 2 在劈尖 b 中传 播的距离为 l2 ,则由双缝 S1 和 S2 分别到达 o 点的两光 程差满足下式 1 c n 1l2 k (2) 2 S1 1 (2) (1)得： o S 1 n 1l2 l1 (3) 2 S2 2 b 由图可求出：
2 1
两束光的光程差 2 不同波源经不同路径 在相遇点引起的两个 振动的位相差。
5
例1：已知：S2 缝上覆盖的介 质厚度为 h ，折射率为 n ， 设入射光的波为
光学效应
2 声光效应 当超声波在导光介质中传播时，将引起 介质折射率在时间上、空间上周期性 的变化，光通过该介质后产生衍射现 象，即声光效应。 在光纤中，利用声光效应可以改变出射 光的衍射方向，形成光开关或光纤准 直器。
3 磁光效应 磁光效应是指具有固定磁矩的物质在外磁 场作用下，电磁特性发生变化，使光波 在其内的传输特性发生变化的现象。 法拉第效应：光线在磁化的玻璃中传播时， 其偏振面发生偏转。 磁光克尔效应：光线在磁化介质表面反射 时，其偏振面发生偏转。
第四讲 光学效应
• • • • • • 多普勒效应 声光效应 磁光效应 电光效应 弹光效应 Sagnac效应
1 多普勒效应
多普勒效应：发射与接收源发生相对运动， 使发射与接收信号的频率发生改变的效应 称为多普勒效应。
在光的传播中也存在多普勒效应，当光源快 速向你移动时，光频率增加，即光谱向蓝 色偏移，偏移量与移动速度有关。
利用电光效应可以测量电场强度、电压等 物理量。 电光电压传感器是将电光材料放到被测电 压产生的电场中，光源发出的偏振光进 入电光材料，在电场作用下，偏振光旋 转一定的角度。检测偏转角度即可计算 电压。
5 弹光效应 由机械应力引起透光材料折射率变化的现 象称为弹光效应。 弹光效应改变光束的相位、振幅、偏振态 及传播方向等。 利 在同一光纤圈中两束相向传播的光的光程差 与光纤圈的旋转角速度成正比。它由法 国人Sagnac首先发现并得到实验证实。 Sagnac效应主要应用于转动传感器，及光纤 陀螺。
利用磁光效应可以测量磁场强度、电流等 物理量。 磁光电流传感器是将磁光材料放到被测电 流产生的磁场中，光源发出的偏振光经 光纤进入磁光材料，在电流产生的磁场 作用下，偏振光旋转一定的角度。检测 偏转角度即可计算电流强度。
光行差效应的解释
3、光行差效应的解释(1) 光行差效应提出1725年，英国天文学家布莱德雷发现了恒星的"光行差"现象，以意外的方式证实了罗麦的理论。
刚开始时，他无法解释这一现象，直到1728年，他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发，认识到光的传播速度与地球公转共同引起了"光行差"的现象。
他用地球公转的速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒。
这个数值较罗麦法测定的要精确一些。
菜德雷测定值证明了罗麦有关光速有限性的说法。
光速的测定，成了十七世纪以来所展开的关于光的本性的争论的重要依据。
但是，由于受当时实验环境的局限，科学家们只能以天文方法测定光在真空中的传播速度，还不能解决光受传播介质影响的问题，所以关于这一问题的争论始终悬而未决。
在地球上用望远镜观测遥远的任意一颗恒星，发现在地球轨道的不同位置上，我们用以观察的望远镜方向在一年内有周期性的变化。
v图 假如星光射来的方向固定，如图1所示，则当地球在位置a 时，望远镜需朝下偏一个角度α’； 当地球在位置b 时，望远镜需朝上偏一个角度α。
如果a 、b 位置使星光与望远镜方向组成的平面都与地球轨道平面垂直，则α=α’。
在一般位置上，α角的大小要变化。
这在观测上表现为一颗恒星一年内在天球上画出一个很小的椭圆形轨迹，这就是光行差现象。
图2如图2所示，设恒星发出的光以速度c 垂直与地球的轨道平面，则望远镜必须倾斜一个α角，以保证进入望远镜筒口的光经过t ∆时间后到达筒底，被我们的眼睛看到，而不至于被筒壁挡掉。
从图上可以看出：cvt c t v tg =∆∆=α,在实际观测中，这个最大的α角约等于10-4弧度，刚好等于地球绕太阳的轨道运动速度除以光速。
2、实验结果科学家们认为“以太”和绝对空间参考系是对应的，光相对“以太”的速度是恒定的c 。
所以人们不得不接受这样的图画：太阳系就是对应于以太静止的参考系，地球在这个以太海洋中以30公里/秒的速度运动，完全没有带动以太。
光行差原理
光行差原理
光行差原理是光线在从一种介质传播到另一种介质时发生折射的现象。
当光线传播到光密度不均匀的介质中时，光线的传播速度会因为介质的光密度的不同而发生改变，从而导致光线的传播方向发生偏转。
光行差原理可以用以下方式来解释：当一束光线从一个光密度较小的介质传播到一个光密度较大的介质中时，光线会向远离法线的方向偏转。
反之，如果光线从一个光密度较大的介质传播到一个光密度较小的介质中时，光线会向靠近法线的方向偏转。
这个偏转的角度称为光行差角。
光行差角的大小可以用以下公式计算：光行差角 = 微小角（弧度）= 光线偏转距离 / 距离物体的距离
光行差原理在天文学中有着重要的应用。
当地球绕太阳公转时，观测地面上的天体会受到光的行差影响。
这种行差可以用来测量地球与其他天体之间的角距离，从而确定天体的距离和位置。
光行差原理还可以用于测量大气中的气体浓度。
当光线传播过程中穿过气体时，气体的折射率会因为浓度的不同而发生变化，导致光线的行差角发生变化。
通过测量光线的行差角，可以推导出气体的浓度。
光行差原理是光线在介质传播过程中由于光密度不均匀所导致的光线偏转现象。
它在天文学和气体浓度测量中有着重要的应用。
光行差原理
光行差原理的基本原理光行差原理是光学中的一个基本原理，用来解释物体在不同位置看起来有所不同的现象。
它是由光的传播速度和观察者的位置相关联的。
首先，我们需要了解一些基本光学概念。
光的传播速度光在真空中的传播速度是一个常数，被定义为光速，约为每秒3×10^8米。
当光通过介质如空气、水或玻璃时，它的传播速度会减慢，这是因为光在介质中与原子或分子相互作用而被散射、吸收和重新发射。
观察者的位置当我们观察一个物体时，我们通常是从一个特定的位置（观察点）来观察它。
观察点的位置相对于物体的位置是固定的。
光行差现象当光从一个介质传播到另一个介质时，它的传播速度会发生改变。
这种速度的变化会导致光线的折射或偏转。
当我们观察一个物体时，我们实际上观察到的是被折射或偏转后的光线。
光行差现象是指当我们观察一个物体时，由于观察者的位置和光的传播速度的变化，物体在不同位置看起来有所不同。
具体来说，当我们观察一个靠近地面的物体时，它会看起来比实际位置更高；当我们观察一个远离地面的物体时，它会看起来比实际位置更低。
光行差原理光行差原理是指观察者的位置和光的传播速度之间的关系。
根据光行差原理，当光从一个介质传播到另一个介质时，观察者会观察到物体的位置发生了变化，这是由于光的传播速度的变化所导致的。
具体来说，当光从一个介质传播到另一个介质时，它的传播速度会发生改变。
如果观察者位于光的传播方向上，光的传播速度变慢，物体会看起来比实际位置更高。
如果观察者位于光的传播方向相反的方向上，光的传播速度变快，物体会看起来比实际位置更低。
这种光行差的效应可以用下面的公式来计算：θ=arctan(v c )其中，θ是观察者看到的物体位置相对于实际位置的偏移角度，v是观察者和物体之间的距离，c是光速。
根据这个公式，我们可以得出以下结论：•当观察者位于光的传播方向上时，θ为正，物体看起来比实际位置更高。
•当观察者位于光的传播方向相反的方向上时，θ为负，物体看起来比实际位置更低。
机电一体化名词解释
一、名词解释1.测量：是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
2 灵敏度：指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。
即为传感器灵敏度。
S=dy/dx=ΔY/ΔX3.压电效应：某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
4.动态误差：动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
5.传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置6.线性度：所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。
又称为非线性误差。
7．伺服控制系统：一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出的自动控制系统。
8、三相六拍通电方式：如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。
如A→AB→B→BC→C→CA→…9.系统精度：指输出量复现输入信号要求的精确程度。
10.机电一体化：机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
11.自动控制：自动控制—由控制装置自动进行操作的控制。
12.开环控制系统：开环控制系统—无反馈的控制系统。
13.逆变器：逆变器—把固定的直流电变成固定或可调的交流电的DC/AC变流器。
14. PWM：PWM—通过调节脉冲的宽度改变负载电压平均值的脉宽调制斩波器。
15、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化16、静态设计：是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。
相位差光程差关系
相位差光程差关系
关系为：2π/波长*光程差=相位差。
波程差是指两列波传播到某一质点的路程之差。
在波的干涉中，当两波源的相位差为0时，若某质点波程差为整数倍的波长，则该质点为
振动被加强的点；若某质点波程差为(n+1/2)倍波长，则该质点为振动被减弱的点。
二者的区别主要有以下几点：
1、第一点、意思相同：
相位差是两个作周期变化的物理量的相之间的差值。
光程差顾名思义，即为两束光光
程之差。
2、第2点、计算方法相同：
相位差的计算方法为设第一个正弦量的初相为 j01，第二个正弦量的初相为 j02，则
这两个正弦量的相位差为j12 = j01 - j02。
光程高的计算方法为：l=n1s1-n2s2=c(s1/v1-s2/v2).其中，c为真空中的光速，v为
光在介质中的传播速度。
3、第3点、用途不同：
光程高做为光学中的基础量，在几何光学和波动光学中光的干预、绕射及双折射效应
等的推论过程中都具备关键意义和应用领域。
费马原理是几何光学最基础的公理，光在同一介质中沿直线传播，光的反射定律及光
的折射定律等基本规律都是通过费马原理推导出的。
其揭示了光的传播路径与光程的关系。
相位差就是用作晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输入的交流电压里。
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3、光行差效应的解释
(1) 光行差效应提出
1725年，英国天文学家布莱德雷发现了恒星的"光行差"现象，以意外的方式证实了罗麦的理论。
刚开始时，他无法解释这一现象，直到1728年，他在坐船时受到风向与船航向的相对关系的启发，认识到光的传播速度与地球公转共同引起了"光行差"的现象。
他用地球公转的速度与光速的比例估算出了太阳光到达地球需要8分13秒。
这个数值较罗麦法测定的要精确一些。
菜德雷测定值证明了罗麦有关光速有限性的说法。
光速的测定，成了十七世纪以来所展开的关于光的本性的争论的重要依据。
但是，由于受当时实验环境的局限，科学家们只能以天文方法测定光在真空中的传播速度，还不能解决光受传播介质影响的问题，所以关于这一问题的争论始终悬而未决。
在地球上用望远镜观测遥远的任意一颗恒星，发现在地球轨道的不同位置上，我们用以观察的望远镜方向在一年内有周期性的变化。
v
图 假如星光射来的方向固定，如图1所示，则当地球在位置a 时，望远镜需朝下偏一个角度α’； 当地球在位置b 时，望远镜需朝上偏一个角度α。
如果a 、b 位置使星光与望远镜方向组成的平面都与地球轨道平面垂直，则α=α’。
在一般位置上，α角的大小要变化。
这在观测上表现为一颗恒星一年内在天球上画出一个很小的椭圆形轨迹，这就是光行差现象。
如图2所示，设恒星发出的光以速度c 垂直与地球的轨道平面，则望远镜必须倾斜一个α角，以保证进入望远镜筒口的光经过t ∆时间后到达筒底，被我们的眼睛看到，而不至于被筒壁挡掉。
从图上可以看出：
c
v
t c t v tg =∆∆=
α,在实际观测中，这个最大的α角约等于10-4弧度，刚好等于地球绕太阳的轨道运动速度除以光速。
2、实验结果
科学家们认为“以太”和绝对空间参考系是对应的，光相对“以太”的速度是恒定的c 。
所以人们不得不接受这样的图画：太阳系就是对应于以太静止的参考系，地球在这个以太海洋中以30公里/秒的速度运动，完全没有带动以太。
光行差现象首先由于1727年报道的。
如图：[布喇德雷光行差现象](1728) a)地球相对与该恒星静止。
b)地球相对与该恒星与恒速率运动。
C)太阳相对于以太是静止的
布喇德雷对天龙座γ星进行了一年的观测得到的结论是：以太相对于恒星静止。
或者说：以太完全不被地球所拖拽。
麦克尔逊—莫雷实验各次结果
观测者
年份
l
δ计算
δ观测（上限）
比值
麦克尔逊1881 2
麦克尔逊—莫雷1887 40
莫雷—米勒1902—
1904
80
米勒1921 15
米勒1924 40
米勒（太阳光）1924 80
托马歇克（恒星光）1924 15
米勒1925—
1926
32 15
肯尼迪1926 35
伊林沃斯1927 175
皮卡尔、斯塔埃尔1927 20
麦克尔逊等人1929 90
约斯1930 375
塞达罗姆、汤斯1958 4500
摘自
3、Einstein 对于光行差现象的解释
Einstein 在《相对论的意义》中写道：“没有别的理论
曾经满意地解释光行差的事实”。
这就是说，光行差的解释，是带有检验性质的。
[英]W 。
G 。
V 。
罗瑟在《相对论
导论》中，用洛伦兹变换（1-v 2
/c 2
）1/2
得出光行差：ααsin 1c
v
-=∆ 六个月后，ααsin 1c
v
=
∆ 本文采用类似罗瑟方法将（1+v 2/c 2）1/2
处理得到光行差：ααsin 2c v -=∆ ------（5） , 六个月后 ααsin 2c
v =∆
------（6）, 当恒星处在头顶上时，090=α ， 4
10-=∆α 弧度 =20。
5z 弧秒，这与天体测量数据相符合。
1958 年，有人改进了迈克耳孙-莫雷实验，得到了“以太风”小于地球轨道速度的1／1000 的结论。
后来利用穆斯堡尔效应，测得“以太风”的速度为±2.8 米/ 秒，远远小于期望值(30 公里／秒)。
这既是对狭义相对论的验证，也证明根本不存在19 世纪的作为电磁场载体的以太。