光的衍射和偏振 PPT

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《光学》PPT课件

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•沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》中，论述了凹面镜、凸面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。培根（1214～1294年）提出用透镜校正视力和用透镜组成望远镜的可能性。阿玛蒂（1299年）发明了眼镜。波特（1535～1561年）研究了成像暗箱。
沈括（1031～1095年）培根（1214～1294年）
1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用（效应）等。 3、光的本性问题
4、光在生产和社会生活中的应用
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
3
§0-2 光学发展简史
一、萌芽时期世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧
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• 克莱门德（公元50年）和托勒玫（公元90～168年）研究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面时的入射角和折射角。
• 罗马的塞涅卡（公元前3～公元65年）指出充满水的玻璃泡具有放大性能。
• 阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金（公元965～1038 年）认为光线来自被观察的物体，而光是以球面波的形式从光源发出的，反射线与入射线共面且入射面垂直于界面。
几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德（公元前330～275年），差一百多年。
墨翟（公元前468～376年）
4
• 从内容上看，墨经中有八条关于光学方面的（钱临照，物理通极，一卷三期，1951）第一条，叙述了影的定义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条，畅言光的直线传播，并用针孔成像来说明；第四条，说明光有反射性能；第五条，论光和光源的关系而定影的大小；第六、七、八条，分别叙述了平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》中，研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角的反射定律，但也同时反映了对光的错误认识——从人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。

光的偏振ppt课件

自然光
....
线偏振光 .
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
....
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光通过旋转的检偏器，光强发生变化
自然光
（1） I0 cos2 1 I0
2
32
解得＝ 54044
（2） I0 cos2 I0
2
3
解得＝ 35016
【例题13-2】光强为 I0 的自然光相继通过偏振片P1、P2、P3 后光强为I0 /8，已知P1 P3，问：P1、P2间夹角为何？
解: 分析
I0
P1
I1
P2
P3
I2
I3=I0/8
e光
线偏振光
3. 晶体的光轴
当光在晶体内沿光轴方向传播时不发生双折射。
光轴是一特殊的方向,凡平行于此光轴
方向的直线均为光轴。
102o
单轴晶体：只有一个光轴的晶体双轴晶体: 有两个光轴的晶体
78o 78o 102o
4. 主平面(光的传播方向与晶体光轴构成的平面)
·
光轴
·
o光
光轴
e光
(o光振动垂直o 光主平面)
i0 — 布儒斯特角或起偏角
•
i • n1
•
•
i
b
0
n1 sin i0 n2 sin γ n2 sin(900 i0 ) n2 •

光的衍射、光的偏振课件

【规范解答】选D.光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以A错．光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B错．光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C错．自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光,D正确.
（3）泊松亮斑：障碍物的衍射现象. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，使影的轮廓模糊不清.若在单色光传播途中，放一个较小的圆形障碍物，会发现在阴影中心有一个_亮__斑__，这就是著名的泊松亮斑. 2.产生明显衍射现象的条件障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长_相__比__，甚至比光的波长还要_小__.
偏振光
光的来源
直接从光源发出的光
自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光
在垂直于光的传播方
在垂直于光的传播方向
光的振动方向
向的平面内，光振动沿所的平面内，光振动沿某有方向，且沿各个方向振个特定方向（与起偏器动的光波的强度都相同透振方向一致）
【特别提醒】 (1)生活中除光源直接发出的光外，我们看到的绝大部分光都是偏振光，如自然光射到水面时的反射和折射光线，尤其是二者互相垂直时，都是典型的偏振光，并且是完全偏振光，振动方向相互垂直. (2)只有横波才能发生偏振现象，光是横波.
3.光的衍射现象和光的直线传播的关系光的直线传播只是一个近似的规律，当光的波长比_障__碍__物__或_小__ _孔__尺寸小的多时，光可以看成沿直线传播；在小孔或障碍物尺寸可以跟波长相比，甚至比波长还要小时，_衍__射__现象就十分明显.
二、光的偏振 1.偏振现象（1）自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿_一__切__方__向__振__动__的光，而且沿各个方向振动的光波的_强__度__都相同. （2）偏振光：自然光垂直透过某一偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，沿着某一特定方向振动的光.自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面的反射光和折射光都是_偏__振__光，入射角变化时偏振的程度也有所变化. （3）只有横波才有偏振现象.

《光学》全套课件 PPT

τ
cosΔ
dt =0
τ0
I = I1 +I2
叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和，
无干涉现象
2、相干叠加满足相干条件的两束光叠加后
I =I1 +I2 +2 I1I2 cosΔ 位相差恒定，有干涉现象
若 I1 I2
I =2I1(1+cosΔ
)
=4I 1cos2
Δ 2
Δ =±2kπ I =4I1
r2
§1-7 薄膜干涉
利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。
一、薄膜干涉扩展光源照射下的薄膜干涉
在一均匀透明介质n1中
放入上下表面平行,厚度
为e 的均匀介质 n2(>n1)，
用扩展光源照射薄膜，其
反射和透射光如图所示
a
n1
i
a1 D
B
n2
A
n1 C
2、E和H相互垂直，并且都与传播方向垂直，E、H、u三者满足右螺旋关系，E、H各在自己的振动面内振动，具有偏振性．
3、在空间任一点处
εE = μH
4、电磁波的传播速度决定于介质的介电常量和磁导率，
为
u= 1 εμ
在真空中u= c =
1 ≈3×108[m ε0μ0
s 1]
5、电磁波的能量
S
=E
×H ,
只对光有些初步认识，得出一些零碎结论，没有形
成系统理论。
二、几何光学时期
•这一时期建立了反射定律和折射定律，奠定了几何光学基础。
•李普塞（1587～1619）在1608年发明了第一架望远镜。
•延森（1588～1632）和冯特纳（1580～1656）最早制作了复合显微镜。 •1610年，伽利略用自己制造的望远镜观察星体，发现了木星的卫星。 • 斯涅耳和迪卡尔提出了折射定律

光的衍射与偏振课件

光的衍射与偏振课件光的衍射是光波通过物体边缘或开口后经历的一种现象，而光的偏振则是描述光波振动方向的属性。

在这份课件中，我们将详细讨论光的衍射和偏振的原理、应用以及相关实验。

一、光的衍射1. 衍射现象的基本概念光的衍射是当光波通过物体边缘或开口时，波的传播方向改变，从而产生弯曲和扩散的现象。

这一现象可以解释为光波在物体边缘或开口处受到了干涉，使得周围区域的光波相位产生了变化。

2. 衍射的数学描述根据波的衍射现象，我们可以使用亚当-菲涅尔衍射公式等来描述衍射过程。

亚当-菲涅尔衍射公式可以通过积分的方法得到，它能够计算出衍射后光强的分布。

这个公式在不同的衍射场景中都有广泛的应用。

3. 衍射的应用衍射现象在实际生活中有许多重要应用。

例如在天文学中，通过观察天体光的衍射，我们可以测量出星星的大小和形状。

在显微镜和望远镜中，衍射光学也起到了关键的作用。

此外，光的衍射还在激光技术、光栅仪器、图像处理等领域有广泛应用。

二、光的偏振1. 偏振光的特性光是电磁波，振动方向决定了光的偏振方向。

偏振光是指在某一方向上的光振动特性。

一般情况下，自然光是各个方向的偏振光的叠加。

2. 光的偏振方式光的偏振有多种方式，包括线偏振、圆偏振和椭偏振等。

线偏振是最常见的偏振方式，其中振动方向是一个直线。

圆偏振则是振动方向随时间变化而绕着一个圆周运动。

而椭偏振是指振动方向在某一平面上呈现椭圆形的偏振方式。

3. 光的偏振器件光的偏振可以通过偏振器件实现，其中最常见的是偏振片。

偏振片是一种能够仅允许某一方向的偏振光通过的材料。

此外，还有偏振镜、波片等器件可以实现光的偏振控制。

三、光的衍射与偏振实验1. 衍射实验在实验中，我们可以使用光的衍射实验装置，例如Young双缝实验、单缝衍射实验等。

通过这些实验，我们可以观察到衍射现象，并且进一步验证亚当-菲涅尔衍射公式。

2. 偏振实验对于光的偏振实验，常用的方法有马吕斯交叉法、尼古拉斯法等。

通过这些实验，我们可以展示光的偏振特性，并观察到光在通过不同偏振器件之后的变化。

《光的偏振》课件

光的偏振特性是光与物质相互作用的重要表现，深入研究光的偏振有助于深入理解光与物质相互作用的机制。
发展新的光学理论和技术
通过对光的偏振的理论研究，可以发展新的光学理论和技术，推动光学科学的进步。
光的偏振的未来挑战与机遇
挑战
目前对光的偏振的调控和应用还存在一定的难度，需要进一步研究和探索。同时，随着科技的发展，对光的偏振特性的要求也越来越高，需要不断提高技术的稳定性和可靠性。
《光的偏振》ppt课件
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目录
• 光的偏振简介 • 光的偏振的产生 • 光的偏振的应用 • 光的偏振实验 • 光的偏振的未来发展
01
光的偏振简介
光的偏振定义
光的偏振是指光波的电矢量或磁矢量在某一特定方向上的振动状态。
光的偏振是光的横波性质的一种表现，是光波矢量与传播方向垂直的现象。
详细描述
马吕斯定律实验是《光的偏振》课程中的重要实验之一，通过该实验，学生可以观察到线偏振光通过检偏器后强度发生变化的现象，从而验证马吕斯定律。实验中，学生需要
调整检偏器的透振方向，记录不同角度下的光强数据，并分析实验结果，得出结论。
布儒斯特角实验
总结词
布儒斯特角实验可以用来测定不同介质表面的反射偏振分量和折射偏振分量。
在垂直于传播方向上，光波矢量可以分解为两个相互垂直的分量，一个分量沿着入射面内，称为平行偏振；另一个分量在入射面内与传播方向垂直，称为垂
直偏振。
光的偏振现象
01
自然光通过偏振片后，只允许平行于偏振片透振方向的振动通过，形成线偏振光。
02
线偏振光通过某些介质后，其振动方向会发生变化，偏离原来
详细描述
布儒斯特角实验是通过测量光线在不同介质表面的反射和折射角，来计算反射偏振分量和折射偏振分量的实验。在实验中，学生需要调整入射角，观察并记录反射光和折射光的偏振状态，然后根据测量数据计算偏振分量的角度和幅度。该实验有助于学生深入理解光的偏振状态和偏振光的传播规律。

光的衍射和偏振课件(PPT)

偏振片:由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片．偏振片对光波的作用就像狭缝对于机械波中绳波的作用一样．
• 当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变．但亮度比没有加偏振片时要暗一些。
当加两块偏振片时，透射光的强度比通过一块偏振片时要弱．透振方向平行时，透射光的强度最大．
如果两玻璃板之间加上电压，分子排列方向将与电场方向平行，光线由于不能扭转将不会通过第二个极板．
单缝宽度变化，中央明纹宽度如何变化？
入射波长变化，衍射效应如何变化 ?
越大，1越大，衍射效应越明显.
偏振现象的应用：液晶显示
• 液晶显示器就是利用这一特性，在上下两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满液晶，利用电场控制液晶的转动．不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度．
第六节光的衍射和偏振
复习：机械波的衍射现象
机械波可以绕过小孔或障碍物而继续向前传播的现象, 叫做波的衍射.
产生明显衍射现象的条件：
只有缝的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时，波将产生明显的衍射现象。
图中的波长λ
(两亮条纹间距离)
缝的宽度d
尺寸接近
明显衍射
圆孔
S
*
单缝
S
1.光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影区域内继续传播的现象叫做光的衍射。
任何障碍物都可以使光发生衍射，衍射现象是波所特有的现象。 2.产生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。
1、单缝衍射条纹的特征
(1)、中央亮纹宽而亮． (2)、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．

光的衍射与偏振PPT课件

乱
是各个振动的无规混杂
一、光的偏振
2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的光波才能通过．也就是说，通过第一个偏振片的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着一个特定的方向振动．这种光叫做偏振光．
横波只沿着某一个特定的方向振动，称为波的偏振．只有横波才有偏振现象．
另外，在阳光充足的白天驾驶汽车，从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
观看立体电影:在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。
2、单缝不变时，波长越长的中央亮纹越宽，条纹间隔越大．
3、白炽灯的单缝衍射条纹：中央为白色亮纹，两侧为彩色条纹．
2.圆孔衍射
光通过圆孔(小到一定程度)在屏上会出现：中间较亮，周围明暗相间的圆环，且亮度小。这些圆环达到的范围远远超过根据光的
直线传播所应照明的面积。
3.泊松亮斑
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样— —泊松亮斑．

光的衍射ppt课件完整版

详细阐述了光的衍射现象，包括衍射的定义、产生条件、分类等，并通过公式和图示深入解释了衍射的原理。
衍射实验演示与分析
通过实验演示了光的衍射过程，让学员直观感受衍射现象，同时结合理论知识进行分析，加深学员对衍射现象的理解。
衍射在光学领域的应用
介绍了衍射在光学领域的广泛应用，如光谱分析、光学仪器制造等，让学员了解衍射在实际应用中的重要性。
光的波动模型
光波是一种电磁波，具有振幅、频率、波长等特性。光波的传播遵循波动方程。
波动性与衍射关系解析
衍射现象
光波在传播过程中遇到障碍物或孔径时，会偏离直线传播路径，产生衍射现象。衍射是波动性的
重要表现。
衍射条件
衍射现象的发生与光的波长、障碍物或孔径的尺寸以及光波的传播方向有关。当波长较长、障碍物或孔径尺寸较小时，衍射现象
预备工作要求
明确下一讲前需要完成的预习任务、实验操作等预备工作，确保学员能够顺利进入下一阶段的学习。
THANK YOU
该公式描述了光波在自由空间中传播时，遇到障碍物后的衍射光场分布。它是基于波动方程的解，并引入了基尔霍夫的边界条件。
公式推导过程
从波动方程出发，利用格林函数和基尔霍夫的边界条件，可以推导出菲涅尔-基尔霍夫衍射公式。具体过程涉及复杂的数学运算和物理概念的深入理解。
夫琅禾费衍射近似条件讨论
01
夫琅禾费衍射的定义
光的衍射ppt课件完整版
目录
• 光的衍射概述 • 光的波动性与衍射关系 • 典型衍射实验介绍 • 衍射理论计算方法 • 现代光学中衍射技术应用举例 • 总结与展望
01
光的衍射概述
衍射现象及定义
衍射现象
光在传播过程中，遇到障碍物或小孔时，光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象，叫光的衍射。

光的衍射和偏振激光课件

动具有空间周期性。
实验二：光的偏振实验
• 实验目的：观察光的偏振现象，了解光的光矢量振动方向。 • 实验原理：光波是一种横波，具有偏振性。当光波通过某些介质时，其电矢量或光矢量在某一方向上的振
动会占优势，这种现象称为光的偏振。 • 实验步骤 • 准备实验器材：光源、偏振片、双面镜、旋转台。 • 将偏振片置于光源与双面镜之间，调整旋转台观察到光线透过双面镜形成干涉条纹。 • 旋转偏振片，观察到干涉条纹的明暗变化。 • 实验结果与分析：通过实验观察到，光的偏振现象说明了光的光矢量振动方向与传播方向垂直。此外，偏
根据衍射公式，可以计算出不同波长光波的衍射角度和条纹间距。
光衍射分类
菲涅尔衍射
01
将光源和障碍物之间的空间分成一系列小的区域，每个区域都
产生衍射光波，这些光波相互叠加形成明暗相间的条纹。
多缝衍射
02
当光通过多个狭缝时，每个狭缝都会产生衍射光波，这些光波
相互叠加形成明暗相间的条纹。
圆孔衍射
03
当光通过圆孔时，会产生衍射现象，形成明暗相间的条纹。圆
衍射与激光应用
衍射现象在激光制造、测量和通信等领域有广泛应用，例如全息照相、光学表面加工和光学加密等。
激光与光的偏振的关系
光的偏振现象
光波在传播过程中电矢量相对于传播方向以某种方式振动，这种振动方式称为光的偏振。
激光的偏振特性
激光具有线偏振特性，即电矢量在传播方向上只有一个主分量。
偏振在激光应用中的作用
3
光的干涉
衍射现象是光的干涉现象的基础，对光的波动性和粒子性有重要影响。
光的衍射原理
波动理论
根据波动理论，光波在传播过程中会不断产生振动，其振幅和频率都不尽相同。这些波动在遇到障碍物时会产生衍射现象。

精品物理光学PPT课件(完整版)

实验装置
激光源、双缝、屏幕。
实验现象
在屏幕上观察到明暗相间的干涉条纹。
理论分析
通过双缝的光波在屏幕上叠加，形成干涉图样。根据干涉条件，可推导出条纹间距与光源波长、双缝间距及屏幕距离的关系。
薄膜干涉原理及应用
01
薄膜干涉
光波在薄膜前后表面反射后叠加形成的干涉现象。
02 03
原理分析
光波在薄膜前后表面反射时，相位发生变化，当光程差为半波长的奇数倍时，反射光相互加强，形成亮纹；当光程差为半波长的偶数倍时，反射光相互减弱，形成暗纹。
光的偏振现象
光波是横波，其振动方向垂直于传播方向。通过偏振片可以观察到光的偏振现象。
几何光学基本概念
光线和光束
光线表示光传播的路径和方向，光束是由无数条光线组成的集合。
光的反射和折射
光在两种不同介质的交界面上会发生反射和折射现象，遵循反射定律和折射定律。
透镜成像
透镜是一种光学元件，可以改变光线的传播方向。通过透镜可以形成实像或虚像。
光的色散
色散是指复色光分解为单色光的现象。牛顿的棱镜实验揭示了光的色散现象。
02
光的干涉现象
干涉现象及其条件
干涉现象
干涉图样
两列或多列光波在空间某些区域相遇时，光强在空间重新分布的现象。
明暗相间的条纹，反映了光波的振幅和相位信息。
干涉条件
两列光波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
双缝干涉实验分析
量子光学应用与前景
列举量子光学在量子通信、量子计算、量子精密测量等领域的应用，以及未来可能的发展趋势和挑战。
06
实验方法与技巧指导
基本实验仪器使用说明
分光计

光的衍射光的偏振课件

典例2 关于自然光和偏振光,下列观点正确的是 A.自然光能产生干涉和衍射现象,而偏振光却不能 B.只有自然光透过偏振片才能获得偏振光 C.自然光只能是白色光,而偏振光不能是白色光 D.自然光和偏振光都能使感光底片感光
求解本题应把握以下三点：（1）自然光和偏振光在振动方向上有区别. （2）自然光和偏振光在其他现象中无法区别. （3）偏振光的形成.
解答本题应注意以下几点: （1）衍射和干涉现象产生的原因. （2）衍射和干涉现象产生的条件. （3）衍射和干涉现象的意义.
ห้องสมุดไป่ตู้
【规范解答】选A、D.光的干涉现象是由两束相干光源叠加产生的,而光的衍射现象可以看做无数条光线叠加形成,所以都是光的叠加形成的,A对；双缝干涉中由于缝很窄,也会产生衍射现象,B错；光波要发生明显的衍射和干涉现象要满足一定的条件,C错；干涉和衍射现象都是波特有的现象,D 对.
2.观察“实验:检验光波是不是横波”探究以下几个问题:
(1)让阳光或灯光通过偏振片P,以光的传播方向为轴旋转偏振片P,透射光的强度有变化吗?说明了什么? 提示：透射光的强度不发生变化,说明阳光或灯光发出的光波是纵波或者是包含在垂直于传播方向上沿各个方向振动的横波.
(2)在偏振片P的后面再放一个偏振片Q,以光的传播方向为轴旋转偏振片Q,观察通过两块偏振片的透射光的强度有没有发生变化?说明了什么? 提示：当两偏振片透振方向相同时, 透射光的强度最强;当两偏振片的透振方向垂直时, 透射光的强度最弱,说明光是一种横波.
1.观察“实验:横波可能有不同的振动方向”探究以下问题:
(1)狭缝与振动方向平行放置及与振动方向垂直放置时,软绳形成的横波通过狭缝时有什么现象发生? 提示：狭缝与振动方向平行放置时,横波能继续向前传播,狭缝与振动方向垂直放置时,横波不能向前传播.