光学基础知识
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。
光学基础知识
眩光评价指数 CGI
• 预测和评定室内工作环境不舒适眩光状况的指标。国际照明 委员会不舒适眩光技术委员会(TC-3.4)推荐的国际通用眩光 指数CGI，作为评价布舒适眩光的尺度，与英国的不舒适眩 光指数BGI是等价的。
• 单位：流明 Lm
光强
• 定义：在某一方向上单位立体角内的辐射光通量，单位为坎德拉，用cd 表示
光束角
• 光源反射光的空间分布，以中心最大光强向四周逐渐减弱到 中心光强50%强度的圆锥角为光束角
• 相同功率的灯杯光束角越大，其中心光强越小，出射的光斑 越宽，且相对柔和，相反则中心光强越大，出来的光斑就越 窄
照度
• 照度是相对于被照射面来说的，指单位面积入射的光通量， 单位是勒克斯 ，用Lux
亮度
• 指光源在某一方向的光强与人眼所见到的“面积”之比，单 位是cd/m2，用L表示。
• 用于表示一个表面的明亮程度，即从一个表面反射出来的光 通量。
• 影响因素：被照射物的反射率或吸收率
光效 Lm/W
• 光源的发光效率或者光源的功率因素，表征从光源中射出的 光通量与光源所消耗的电功率之比
CIE对眩光限制的质量等级
光的空间分布，即配光曲线
• 光源（或灯具）在空间各个方向的光强分布，配光曲线一般 有三种表示方法：一是极坐标法，二是直角坐标法，三是等 光强曲线。
光色和显是波长从380nm-780nm的电磁波
颜色
• 光的颜色—色温 • 被照物体的颜色—显色指数 物体的表面颜色取决于物体表面对光线的反射 表面颜色的体现取决于进入人眼的光之波长
光学基础知识点总结
光学基础知识点总结一、光的基本特性光是电磁波的一种，具有波粒二象性，既具有波动性，也具有粒子性。
光的波长决定了它的颜色，波长越短，频率越高，颜色就越偏向紫色；波长越长，频率越低，颜色就越偏向红色。
媒质对光的传播起到了阻碍的作用，阻碍的程度由折射率决定。
在真空中，光速是最高的，为3.0×10^8m/s。
二、光的传播光在真空中的传播速度是最快的，当光通过不同介质时，光速会减慢，并且折射。
光的折射是由于光速在不同介质中的差异导致的，根据折射定律，入射角和折射角之比等于两种介质的折射率之比。
当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于折射角；反之，当光从光疏介质射向光密介质时，入射角小于折射角。
这就是为什么水池里的东西看上去都有些歪的原因。
三、光的反射和折射光的反射是指光线从一种介质透过到另一种介质时，遇到界面时发生的现象。
根据反射定律，光线的入射角等于反射角，反射定律表明入射角和反射角是相等的。
光的折射是指光在通过两种介质的分界面时，由于介质折射率的不同，在两种介质中的传播方向发生改变的现象。
四、光的干涉和衍射光的干涉是光波相互叠加，在波峰与波谷相遇时叠加会增强，而在波峰与波峰相遇时叠加会减弱。
光的干涉现象有两种：一种是菲涅尔干涉，一种是朗伯干涉。
光的衍射是指光波通过一道障碍物，由于波的直线传播受到限制，在障碍物边缘处波前发生变形，这种现象就是衍射。
光的干涉和衍射是光学中非常重要的现象，也是很多光学仪器（如干涉仪、衍射光栅等）的原理基础。
五、光学成像光学成像是指通过光学器件将物体的形象投射到屏幕或者成像器件上的过程。
根据成像光学器件的不同，光学成像可以分为透镜成像和反射镜成像。
在透镜成像中，成像的原理是由于透镜对光的折射性质，使得光线汇聚或发散从而产生物体的形象。
在反射镜成像中，成像的原理是由于反射镜对光的反射性质，使得光线经过反射后，同样能够形成物体的形象。
光学成像技术在医学、军事、天文学、摄影等领域都有着非常重要的应用。
光学基础知识
光学基础知识1.光源：的物体称为光源。
2.光在物质中是沿传播的。
、、等是由于光的直线传播形成的现象。
3.光在真空中的速度c= m/s = km/h。
声音在空气中的传播速度v= m/s。
4.光反射时，、、在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于两侧，角等于角。
（线一面、分居侧、角相等、变化同、光路可）。
5.反射类型分为和，两种发射类型都（遵守或不遵守）反射定律。
我们能从不同方向看见物体就是由于发射。
镜面反射时反射方向光很强刺眼，而在其他方向上基本没有反射光。
6.物体通过平面镜所成的像是像，像与物体的大小，像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离，像和物体关于平面镜是的，即虚像、等大、等距、对称。
但左右相反。
7.光发生折射的条件是光从一种介质射入另一种介质，如果光垂直射入另一种介质传播防向不变，直线前进，不发生折射。
8.光折射时、、在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于两侧，折射角随的增大而增大，随的减小而减小。
（线一面、分居侧、变化同、光路可）。
9.当光从空气斜射入水或玻璃等透明物质时折射角入射角；当光从水或玻璃物质斜射入空气时，折射角入射角。
10.光反射和折射时光路是（可逆、不可逆）的。
11.反射现象和折射现象的区别：光在同一种物质行进是反射现象;光的传播通过两种物质是折射现象。
如看见水中的白云是现象、潜水员在水中看见天上的白云是现象、光的色散是现象、树的倒影是现象。
12.光的三基色是、、；颜料的三原色是、、。
13透明体的颜色由它过的色光决定的，如红玻璃之所以是红色是因为它只让光通过。
不透明的物体的颜色是由它的色光决定的，如红花之所以是红色是因为它只反射光，所有色光都反射的物体是色的，所有色光都不反射的物体是色的。
如红光照射到白物体上物体呈色、照射到蓝物体和黑物体上物体都呈色。
14.凸透镜是透镜，对光有作用，凹透镜是透镜，对光有作用。
15.三条特殊光线：1.平行于主光轴的光线过、2.过焦点的光线、3.过光心的光线传播方向。
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2. 光学均匀性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。
光学知识基础
光学知识基础一、光学基本概念光学是研究光的行为和性质的物理学科。
它探讨了光在真空、气体、液体和固体中的传播规律，以及光的产生、变化和相互作用。
光可以看作是一种电磁波，其波长范围覆盖了从伽马射线、X射线、紫外线和可见光到红外线、微波和无线电波的广泛频谱。
在光学中，有几个重要的基本概念需要理解。
首先是光的波动性，即光在传播过程中表现出振动的特性，具有相位和波长。
其次是光的粒子性，即光是由粒子或光子组成的，这些粒子具有能量和动量。
此外，光学还涉及到光的干涉、衍射、反射、折射等现象，以及光学仪器和系统的工作原理。
二、光学元件与仪器光学元件和仪器在科学实验、工业生产、通信、医疗等领域有广泛应用。
常见的光学元件包括透镜、反射镜、棱镜、滤光片、光栅等。
这些元件可以单独使用，也可以组合在一起形成复杂的系统，以实现特定的光学功能。
例如，透镜是由两个曲面组成的，可以会聚或发散光。
反射镜由涂有金属反射层的玻璃制成，可以反射光线。
棱镜可以将一束光分成不同颜色的光谱。
滤光片可以过滤特定波长的光，而光栅则由一系列狭缝或反射线组成，用于分光或成像。
常见的光学仪器包括显微镜、望远镜、照相机、投影仪等。
显微镜用于观察微小物体，望远镜用于观察远处物体，照相机用于记录图像，投影仪则用于展示图像或视频。
这些仪器利用了光的折射、反射、干涉和衍射等原理，以实现清晰、准确的成像。
三、光学应用光学在许多领域都有广泛的应用。
在科学研究方面，光学显微镜可用于观察生物样品，光谱仪可用于分析物质成分，激光雷达可用于地形测量和遥感监测等。
在工业生产方面，光学成像系统可用于产品质量检测，光学传感器可用于自动化生产线控制，激光加工可用于切割、打标和焊接等。
在通信领域，光纤通信利用光的传输速度快、抗干扰能力强等优点，已成为现代通信的主流方式。
在医疗领域，光学仪器可用于诊断和治疗，如内窥镜、激光手术刀等。
此外，光学还在照明、显示、传感等领域有广泛的应用。
四、光的干涉与衍射光的干涉是指两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，产生明暗相间的干涉现象。
光学基础知识
轴向色像差：指的是光轴上的位置，因波长不同产生不同颜色有不同焦点的现象。由于不同色光焦距 不同，物点不能很好的聚焦成一个完美的像点，所以成像模糊。
倍率色像差：指由于不同色光焦距不同，所以放大率不同，引起的映像倍率改变，画面边缘部分明暗交 界处会有彩虹的边缘。
人眼的视网膜上有两种光感受器：视杆细胞和视锥细胞。 视杆细胞的非常灵敏，在很暗的光照下还能工作，但不能区别颜色，在较暗的环境亮度下主要是视杆细胞的 活动，称暗视觉； 视锥细胞不够灵敏，只有在较强的光照下才能工作，能区别颜色。在明亮的环境中主要是视锥细胞的活动，称 明视觉； 在中等亮度范围，两种感光细胞均参与视觉称间视觉。 正常眼睛的明视距离是250毫米。
视觉系统的空间分辨能力常用视敏度来表示，其定义为眼能够分辨的最小细节所对应的视角(以分为单位)的倒 数。
正常人眼的视敏度约对应视角1‘～30“。 物体两端对眼睛光心所张的角（即视角）不能小于1‘角度，否则人眼无法分辨该物体。
谢谢观赏
教学资料整理
•Байду номын сангаас仅供参考，
(2)、镜头焦距 镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大；
(3)、拍摄距离 距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。
光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大；
景深的实际拍摄照片 ---------- 只改变镜头光圈和快门速度
光圈f/2.8 曝光时间1/125 s
光圈f/5.6 曝光时间1/30 s
场曲在望远镜中表现比较明显，但是害处较小，我们使用望远镜很明显可以看到边缘成像不如中心，这种边 缘模糊就主要是场曲和彗差的综合作用，其中场曲是主要的。
场曲和彗差都与视场大小有关，视场越大则越严重，所以现代望远镜不是很追求广角设计。在视场较小的天 文望远镜中，场曲和彗差就要轻微得多。
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
光学基础知识科普
光学基础知识科普光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射和吸收等现象的科学。
它是物理学的一个重要分支，也是现代科技的基础之一。
本文将从光的本质、光的传播、光的反射和折射以及光的干涉和衍射等方面进行科普介绍。
一、光的本质光是一种电磁波，它是由电磁场和磁场相互作用产生的。
光的特点有三个：光是一种电磁波，光速是一定的，光是一种能量传播的波动。
二、光的传播光的传播是一种直线传播，即光沿着直线路径传播。
当光遇到障碍物时，会发生反射、折射和散射等现象。
反射是光线遇到平面或曲面时，沿着入射角等于反射角的方向发生反射；折射是光线从一种介质进入另一种介质时，由于介质的不同密度导致光线的传播方向发生改变；散射是光线照射到不规则表面或介质中的微粒上，由于微粒的不规则形状导致光线的传播方向发生随机改变。
三、光的反射和折射光的反射是指光线遇到平面或曲面时，沿着入射角等于反射角的方向发生反射。
反射的规律有两个：入射角等于反射角，入射光线、反射光线和法线在同一平面上。
光的折射是指光线从一种介质进入另一种介质时，由于介质的不同密度导致光线的传播方向发生改变。
折射的规律有两个：入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足斯涅尔定律，入射光线、折射光线和法线在同一平面上。
四、光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光线相遇时，由于光的波动性质而产生的明暗相间的干涉条纹。
干涉分为两种：相干干涉和非相干干涉。
相干干涉是指两束或多束光线具有相同的频率和相位差，可以产生明暗相间的干涉条纹；非相干干涉是指两束或多束光线的频率和相位差不同，产生的干涉条纹比较模糊。
光的衍射是指光通过小孔、小缝或绕过障碍物后发生偏离直线传播的现象。
衍射的程度与波长和孔径的大小有关，波长越长、孔径越小，衍射现象越明显。
衍射现象广泛应用于光学仪器和光学材料的研究中。
总结起来，光学基础知识科普主要包括光的本质、光的传播、光的反射和折射以及光的干涉和衍射等内容。
光学的研究对于我们理解光的行为规律、应用光学技术和开展光学工程都具有重要意义。
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。
第一章 光学基础知识
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 1i 2入射角法线反射角入射光线反射光线入射点三、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。
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：凸面镜A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。
①公式计算法如图，假设物体AB ，离凹面镜距离（物距）S ；像A ′B ′，离凹面镜距离（像距）S ′；则有如下等式：－ ＋ ＝符号规则：a 、 入射光线自左向右为正，反之为负；反射光线自右向左为正，反之为负；b 、物坐标以球面镜顶点为原点，向右为正，向左为负；c 、 像、曲率中心和焦点的坐标也以球面镜顶点为原点，向左为正，向右为负；d 、物点和像点在主轴上方时，其坐标为正，反之为负；e 、 图中要表示长度字母时，若要表示负数，应在其前加以负号。
高中物理光学知识点
高中物理光学知识点一、光的基础知识1. 光的描述- 光波：光作为电磁波的一种，具有波长和频率。
- 光谱：通过棱镜分解白光，显示为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光谱。
2. 光的波长和频率- 波长：连续波上相位相同的相邻两个点之间的最短距离。
- 频率：单位时间内波峰或波谷出现的次数。
3. 光的速度- 在真空中，光速约为 $3 \times 10^8$ 米/秒。
二、光的反射1. 反射定律- 入射角等于反射角。
- 入射光线、反射光线和法线都在同一平面上。
2. 镜面反射和漫反射- 镜面反射：光滑表面上发生的反射，反射光线保持集中。
- 漫反射：粗糙表面上发生的反射，反射光线分散各个方向。
3. 反射镜的应用- 凹面镜和凸面镜：用于聚焦或散焦光线。
- 望远镜和显微镜：利用反射镜观察远距离或微小物体。
三、光的折射1. 折射现象- 当光从一种介质进入另一种介质时，其速度和传播方向会发生变化。
2. 折射定律（Snell定律）- $n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)$，其中 $n_1$ 和$n_2$ 分别是入射介质和折射介质的折射率。
3. 透镜- 凸透镜：使光线汇聚。
- 凹透镜：使光线发散。
四、光的干涉和衍射1. 干涉- 两个或多个相干光波叠加时，光强增强或减弱的现象。
- 双缝干涉实验：展示了光的波动性质。
2. 衍射- 光波遇到障碍物或通过狭缝时发生弯曲和展开的现象。
- 单缝衍射和双缝衍射：通过实验观察光波的传播特性。
五、光的偏振1. 偏振光- 只在一个平面内振动的光波称为偏振光。
- 通过偏振片可以控制光的振动方向。
2. 马吕斯定律- 描述偏振光通过偏振片时光强变化的定律。
六、光的颜色和色散1. 颜色的三原色- 红、绿、蓝：通过不同比例的混合可以产生其他颜色。
2. 色散- 不同波长的光在介质中传播速度不同，导致折射率不同，从而产生色散现象。
七、光的量子性1. 光电效应- 光照射到金属表面时，能使金属发射电子的现象。
光学基础知识.ppt
红色光线的焦点比蓝色光线的焦点更远离镜片。
精选
轴向色像差涉及到成像的焦点距离，引起色 彩产生松散或光斑；
倍率色像差别则涉及到成像的大小，在画面 周围引起色彩错开，形成扩散的彩色条纹，如镶 边现象。
精选
消除色差的常用办法之一是采 用不同色散材料的光学元件来组 成镜头，用其中的一种光学元件 的正色散来抵消另一种光学元件 所产生的负色差。例如我们公司 望远镜的消色差镜，利用折射率 较低的PMMA做凸透镜，利用折 射率较高的PC做凹透镜，然后将 两者配合在一起使用。
精选
双胶合镜的消色
差作用对于焦距较 长 (如300mm以上) 的镜头效果会不理 想，因为镜头焦距 愈长，由色散而引 起的色差也就愈严 重。
对于长焦镜头， 更常用的办法是采 用特殊色散或超低 色散玻璃来制作光 学元件。
精选
球差、像散、慧差、场曲和畸变
精选
球差
精选
由主轴上某一物点向光学系统发出的单色平行光 束，经该光学系列折射后，若原光束不同孔径角的 各光线，不能交于主轴上的同一位置，以至在主轴 上的理想像平面处，形成一弥散光斑（俗称模糊 圈），则此光学系统的成像误差称为球差。
精选
双胶合镜中间波长焦距较短、长波和短 波光线焦距较长。
通过合理的选择镜片球面曲率、双胶合 镜的材料，可以使蓝光、红光焦距恰好相 等，这就基本消除了色差。
精选
只对两种有色光校正色差的，称为稳定 的消色差镜头；
若对三种有色光同时校正色差的称为复 消色差镜头；
而对四种有色光校正色差的则称为超消 色差镜头。
场曲和彗差都与视场大小有关，视场越大则越严 重，所以现代望远镜不是很追求广角设计。在视场 较小的天文望远镜中，场曲和彗差就要轻微得多。
光学基础知识
光学基础知识光学是一门研究光的传播、反射、折射和干涉现象的科学。
它是物理学的一个分支，广泛应用于光学仪器、通信、显微镜等领域。
本文将介绍光的传播、反射、折射和干涉等基础知识。
光的传播是指光波在空间中的传输。
光是一种电磁波，其传播速度为每秒约30万千米。
光波在传播过程中会发生折射现象，即当光从一种介质进入另一种介质时，光线会产生弯曲。
这是因为不同介质的折射率不同，折射率大的介质光速度较慢，会使光线的传播方向发生改变。
光的反射是指光在遇到界面时发生的现象。
当光线垂直入射到界面上时，光线会发生反射，并以与入射角相等的角度反射回来。
这称为法线入射。
当光线不垂直入射时，会发生斜入射，根据斯涅尔定律，光线的入射角和反射角之间满足正弦定律。
折射是光线由一种介质进入另一种介质时的现象。
根据斯涅尔定律，入射光线和折射光线在入射面的法线上的入射角和折射角之间满足一个等式。
这个等式可以用来计算光在两种介质之间的传播方向。
干涉是光的波动性质造成的现象。
干涉现象是由于两束光波相遇而形成的明暗条纹。
当两束光波的波峰和波谷重叠时，它们会相互加强，形成亮纹。
当两束光波的波峰和波谷相互抵消时，它们会相互干涉，形成暗纹。
干涉现象在光学仪器，如显微镜和干涉仪中被广泛应用。
除了以上基础知识外，还有一些光学现象值得了解。
衍射是光线遇到障碍物或孔径时发生的现象。
光线通过小孔或障碍物后，会发生弯曲，使光的传播方向发生改变。
色散是各种颜色的光波由于折射率与频率的关系不同而发生的现象。
这是为什么将白光经过三棱镜分解成不同颜色的光谱。
光学基础知识是研究和应用光学的基础。
了解光的传播、反射、折射和干涉等现象有助于我们更好地理解光学理论和应用。
通过光学的研究和应用，我们能够设计出更好的光学仪器，提高光通信的效果，以及深入研究光的波动性质。
物理学中的光学基础知识
物理学中的光学基础知识在物理学中，光学是研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象的学科。
光学在现代科学和技术中起着重要的作用，涉及到光的本质、光的行为以及光与物质相互作用的规律。
本文将介绍光学的基础知识，包括光的性质、光的传播方式、光的折射和反射、光的干涉和衍射等。
一、光的性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。
它既可以被视为一束光线，也可以被视为一种电磁波。
光的速度是固定的，其在真空中的速度约为每秒299792458米。
光的频率与波长有关，频率高的光具有较短的波长，频率低的光具有较长的波长。
光的波长范围在可见光的区域可以被人眼所感知。
二、光的传播方式光的传播方式有直线传播和曲线传播两种方式。
在真空中，光的传播是直线传播，也就是说光线是直线状的；而在介质中，光线会发生偏折，即光线的传播路径会发生弯曲。
三、光的折射和反射当光从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
折射现象是由于光在不同介质中的传播速度不同导致的。
根据斯涅尔定律，光线的入射角、出射角和介质的折射率之间有一定的关系。
当光从光密介质进入光疏介质时，它会向法线弯曲；而当光从光疏介质进入光密介质时，它会远离法线弯曲。
光的反射是光线遇到界面发生反射现象。
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。
根据光的反射，我们可以解释镜面反射、漫反射等现象。
四、光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光同时通过同一区域产生的干涉现象。
当两束光相遇时，它们会形成明暗相间的干涉条纹。
干涉现象可以用来解释光的波动性，并且在激光、干涉仪等技术中有广泛的应用。
光的衍射是指光通过一道狭缝或绕过物体时发生偏折现象。
衍射实验证明了光的波动性，表明光是能够在一定程度上弯曲和扩散的。
衍射现象常见于各种领域，如天文学中的天体衍射和显微镜中的物体衍射。
五、光的色散光的色散是指光在通过介质时不同波长的光被分散开来的现象。
由于介质对不同波长的光的折射率不同，导致光的折射角也不同，进而使得光发生色散。
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。
光学基础知识点总结
光学基础知识点总结光学是研究光的传播、发射、吸收、衍射、干涉、折射和色散等现象及其与物体的相互作用关系的科学。
它是物理学的一部分，是现代科学技术中的重要组成部分。
下面将对光学的基础知识点进行总结。
1. 光的特性光是电磁波的一种，具有波动性和粒子性两个基本特性。
光电效应、康普顿效应等现象证明光具有粒子性；干涉、衍射等现象表明光具有波动性。
2. 光的传播光的传播速度为光速，约为每秒300,000公里，是真空中所有物质的极限速度。
光的传播路径为直线传播，遵循直线传播原理。
3. 光的发射与吸收光的发射是指物质在激发条件下释放光的过程，例如光源的发光。
光的吸收是指光通过物体时被物质吸收，光能转化为其他形式的能量。
4. 光的折射光在由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为光的折射。
根据斯涅尔定律，入射角、折射角及两介质的折射率之间存在一定的关系。
5. 光的色散光的色散是指光在介质中传播时，由于折射率随波长的不同而产生的色彩分离现象。
常见的色散现象包括光的分光、温度孔径色散等。
6. 光的干涉与衍射光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生明暗条纹的现象，常见的干涉现象有杨氏双缝干涉、牛顿环等。
光的衍射是指光通过小孔、缝隙或物体边缘时发生偏折的现象。
7. 光的反射光到达物体表面时，一部分光被物体表面反射回去，这种现象称为光的反射。
根据反射定律，入射光线、反射光线以及法线三者在同一平面内，并且反射角等于入射角。
8. 光学仪器光学仪器是基于光的特性和传播规律，用于研究光学现象、测量物体性质、改变光的传播方向等的工具。
常见的光学仪器包括显微镜、望远镜、投影仪等。
总结：光学基础知识点包括光的特性、光的传播、光的发射与吸收、光的折射、光的色散、光的干涉与衍射、光的反射以及光学仪器等内容。
了解和掌握这些知识点对于深入理解光学原理和应用具有重要意义。
通过学习和实践，我们可以运用光学原理解释许多自然现象和技术应用，并为相关领域的发展提供支持。
- 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)。
二、光纤
1、光纤的分类 按工作波长：短波长（850nm) 长波长（1310nm、1550nm） 按传输模式：多模光纤和单模光纤 按材料：石英光纤、塑料光纤等
2，光纤的拉制
3，光在光纤中的传输 光在光纤中的传输遵循光的反射与折射定律。实际上，光在纤芯中全反射曲 折前行。
三、光缆
含有光纤，符合现场实际使用要求的光、机械和环境规范的缆。由光纤、加强件 和外护层等组成。 光缆的分类： 按芯数分为单芯、双芯、多芯 按结构分为层绞式、骨架式、带状等 按敷设场合分为架空、直埋、管道、移动、室内、水下、海底等 按用途分为通信用光缆和非通信用光缆
激光器使用需注意以下几点 a）热的预防 激光器是一种高功率密度的热功耗器件，使用时应尽量远离热源，不得在高 于规定的最高工作温度下使用，否则会造成其性能和寿命的快速退化。器 件管角的焊接时间有严格限制（一般不得超过10秒钟），焊接温度也必须 严格控制在260℃以内。 b)力的预防 激光器及尾纤都十分脆弱，无论在安装或操作时都必须尽量避免过大的扭绞 力、牵引力和扭矩。尾纤不要扭绞，牵引力不得超过500克•力（5牛顿）， 其弯曲半径不得小于30mm。 c) 电的预防 采取静电放电（ESD）防护和电流浪涌防护;对激光器禁止施加反向电压。
4.7 饱和光功率（Ps） 在工作速率下，误码率为某一数值时的最大接收光功率。 4.8 告警信号阈值 在工作速率下，从大到小的改变输入光功率，当光功率减小到某一数值时，组 件的告警输出信号电平出现反转，这是的光功率即为告警信号阈值。
四、光电器件
1、无源光器件 光分路器/耦合器：1xN（树型）、NxN（星型） 波分复用器：合波器和分波器、滤波器 光纤连接器：活动（FC、ST、SC等）、适配器（直通） 光开关 光衰减器：固定、可变 光隔离器：单方向传输光的器件
2、有源光器件 光源：发光二极管（LED） 激光二极管（LD） 光电检测器：PIN光电管、PIN-TIA组件 雪崩光电二极管（APD） 光纤放大器（EDFA）
电 端 机 接 收
模拟通信：信噪比和谐波失真 数字通信：误码率和相位抖动
六，激光器使用注意事项
光通信用激光器发射出对人眼有害的、肉眼看不见的红外光，如果近距离正眼观 看，可能引起人眼视网膜瞬间的损伤。因此，在观察激光束时，千万不要用肉眼 直接观察。 激光器表面贴有激光辐射和方向的“警告标记”和“窗口标记”，如下图示
4，探测器的光电特性参数 4.1 正向压降（Vf） 指在无光照情况下，通过正向电流为规定值时，探测器正负极之间产生的压降。 4.2 响应度（R） 探测器产生的光电流与入射光强度之比。 4.3 APD反向击穿电压（Vbr） APD载流子倍增因子达到无穷大时的电压。在实际定义时把击穿电压定义为在 无光照情况下，反向电流达到一个规定值时的反向电压。 4.4 击穿电压温度系数（r） 击穿电压随温度变化的系数。指温度变化时维持一个倍增因子不变的电压随温 度变化的系数。 4.5 APD暗电流（Id） 在Vbr-3或90%Vbr情况下在无入射光的情况下，器件内部产生的反向电流。 4.6 灵敏度 在有前置放大器的情况下，灵敏度是依据比特误码率（BER）特性所确定的。 在规定波长和速率下，在误码率为某一数值时（BER=10-10或10-9）的最 小可接收光功率。
第二大部分：产品基础知识
一、TO 1、LD TO LD TO主要材料为TO帽、TO座、LD芯片、背光PD芯片等。
1.1 LD TO帽 最常用的有普通球帽、2.0大球帽、非球帽。透镜材料为BK7、SF6、SF8等， 帽桶材料为KOVER。 普通球帽的耦合效率大概在10%左右，焦距在6.3mm左右；大球帽的耦合效 率大概在15%左右，焦距在6.5mm左右；非球帽的耦合效率大概在35% 左右，目前常用的焦距为7.5mm。 普通球帽和2.0大球帽除了一个透镜为φ1.5一个透镜为φ2.0一点不同之处外， 其他尺寸基本相同。所以这两种TO帽在外观上不好区分。
2.4 PD TO座 最常见的PD TO底座为肖特的TO46底座。下边为肖特一款TO46座的外形图：
二，光电组件
目前的光组件的有TOSA、ROSA、BOSA、Triplexer、蝶形封装光组件等。
TOSA内部结构图
ROSA内部结构图
BOSA内部结构图
Triplexer内部结构图
Chip ALN submount heatsink
两种芯片的光谱特性如下
1.4 背光PD芯片 背光PD有PIN200和PIN300。根据受光面积和PD芯片的粘贴位置来决定LD TO的背 光电流大小。 2，PD TO PD TO主要材料为TO帽、TO座、PD芯片、TIA、陶瓷电路板和电容。为提高灵 敏度，防止串扰，TO封装要求：1，PIN尽可能靠近IC。2，打线尽可能短。
光通讯基础知识与产品知识培训
大纲：
第一大部分：光通讯基础知识
一．光通讯基本概念 二．光纤 三．光缆 四．光电器件 五．光纤传输系统 六．激光器使用注意事项
第二大部分：产品基础知识
TO 光电组件 光电产品的基本参数 器件发展方向
七．光纤通信发展方向
第一大部分：光通讯基础知识
一、光通讯基本概念
front lens
isolator
rear lens
fiber
Chip ALN submount heatsink TEC
front lens
isolator
rear lens
fiber
蝶形封装内部结构图
三，光电产品的基本参数
1，激光器件的最大额定值 1.1 储存温度（Tstg） 器件不工作状态下的最高环境温度。 1.2 工作温度（Top） 器件工作状态下的最大管壳温度。 1.3 正向电流（If） 可以施加到器件上不引起器件损坏的最大连续正向电流。 1.4 反向电压（Vr） 可以施加到器件上不引起器件损坏的最大反向电压。 1.5 背光PD反向电压（Vd） 可以施加到背光PD上不引起器件损坏的最大反向电压。
D+PhΒιβλιοθήκη 1095D-470pF
Case Vcc
2.1 PD TO帽 探测器的帽子越高，焦点越近，灵敏度越高。最常用的几款PD TO帽的帽高为 2.9mm、3.2mm和3.5mm等。 同时，PD芯片的陶瓷垫片的高度也可以调节PD的焦距。陶瓷垫片有0.25mm、 0.4mm、0.5mm等。 目前我们使用的帽高2.9的PD TO如图所示。
2.2 PD芯片 探测器芯片分PIN和APD。 对于PIN，光敏面越大耦合时越好找光，但光敏面越大带宽越窄。目前155M和 622M的PD光敏面为φ75、φ80，1.25G的PD光敏面为φ55、φ60。 APD为雪崩二极管，是利用光生载流子的雪崩效应使反向结电流产生倍增。 2.3 TIA TIA是将探测器芯片产生的光电流进行差分放大输出的作用。如图所示。
1.2 LD TO座 最常见的LD TO底座为肖特的TO56底座。下边为肖特一款TO56座的外形图：
1.3 LD芯片 根据芯片性能，LD芯片分为FP和DFB。 FP腔半导体激光器是利用两个端面对光进行集中反馈。
DFB激光器是内含布拉格光栅来实现光的反馈的，因为内含布拉格光栅选择工 作波长，所以DFB激光器的谐振器损耗就有明显的波长依存性。所以DFB的 单色性和稳定性优于FP。
普通球帽透镜并非标准的圆形，如图所示：
非球透镜帽的结构如下图所示：
非球透镜TO的耦合效率是最高的，但是我们平常用的最多的7.5焦距非球 透镜却不是耦合效率最高的一种。
非球TO的耦合效率和TO帽的关系曲线如图：
由此看出非球TO的最大理论耦合效率-2.5dB（56%），此时TO的焦距约为f=1.27 （LD芯片距TO底座位置）+3.97-2.27（透镜尺寸）+0.8(L1)+6（L2）=9.77mm。
2.9 开通延迟（ton） 开通延迟是指调制的光脉冲上升沿在电信号为“开”后到达全幅度的10%对应的 时间。
2.10 串联电阻（dV/dI） 指在工作电流处计算器件的电压电流的微分而确定的。对于一个激光二极管，总 是希望有较小的串联电阻。高的串联电阻可能时因为器件的P边和N边的低质量金 属化欧姆接触的结果。因此串联电阻是评价淀积在激光二极管上金属化接触质量 的一个参数。
七、光纤通信发展方向
1、传输速率达到Tb/s的系统设备 2、掺杂有关化学元素（如铒、镨等）的光纤放大器 3、光交换机 4、密集波分复用（DWDM）设备 5、适用于长距离、高速率、能承受较高光功率密度的新型光纤（如 非零色散位移光纤-G.655光纤、无水吸收峰光纤-全波光纤等） 6、集成光学器件及其它光通信元器件 7、能兼容不同速率、协议和制式的全光网络技术等
2.11 背光电流（Im） 规定在LD输出光功率时，背光二极管的光电流。 2.12 背光二极管暗电流（Id） 背光二极管在规定的反向电压和没有光照的情况下的输出电流，单位nA。 2.13 背光PD电容（Ct） 指PD在规定的反向电压下阳极和阴极之间的电容。 2.14 跟踪误差（TE） 不同温度下，背光相同时的出光功率之比。 3，探测器的最大额定值 3.1 正向电流（If） 指探测器所能承受的最大连续正向电流。 3.2 反向电流（Ir） 指探测器所能承受的最大连续正向电流。 3.3 反向电压（Vr） 指探测器所能承受的最大反向电压。
2，激光器的光电特性参数 2.1 正向电压（Vf） 当正向驱动电流为一确定值时对应激光二极管的正向电压。 2.2 阈值电流（Ith） 激光二极管开始产生震荡的正向电流。 2.3 输出光功率（P0） 规定调制电流下激光器输出的光功率。 2.4 峰值波长（λp） 在规定的输出光功率时，光谱内最大强度的光谱波长为峰值波长。 2.5 中心波长（λc） 峰值波长下降3dB的连线中心对应的波长位置。 2.6 谱宽（Δλ） 对于FP LD，采用ITU-TG.957建议的最大均方根（RMS）宽度定义光谱宽度。 对于DFB LD，采用ITU-TG.957建议，峰值波长跌落-20dB的最大全宽。 2.7 边模抑制比（SMSR） 在规定的出光功率和调制时，最高光谱峰强度与次高光谱峰强度之比。 2.8 上升/下降时间（tr/tf） 指LD输出光功率的脉冲响应时间。从额定光功率的10%上升到90%的时间为上升时 间，从额定光功率的90%下降到10%的时间为下降时间。