南开大学光学工程内部课件Oct 19th
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南开大学光学工程内部课件Sep 7th
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Brief history of optics (cont’ed)
平面镜 (《经下》19/—/42· —) 经:景迎日。说在转。 影子可以由反射(迎)太阳(的光线)形 成。理由在于翻转
经说:景,日之光反烛人,则景在日与人之间。
如果太阳之间
Brief history of optics (cont’ed)
母国光 战元龄著 《光学》 人民教育出版社
参考书目
ftp://202.113.227.137 Username: optics Password: optics-nk
/opt/index/
/course/optics/
《淮南万毕术》,公元前120左右,淮南王刘安及 其门客的著作。记录了用冰制作透镜的方法: “削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。” 还记录了潜望镜的雏形:“取大镜高悬,置水盆 于其下,则见四邻矣。”
Brief history of optics (cont’ed)
谭峭《化书》,约公元940年(南 唐)。书中有一段十分有趣的记 录:小人常有四镜。一名圭,一 名珠,一名砥,一名盂。圭视者 大,珠视者小,砥视者正,盂视 者倒。观彼之器,查我之型,由 是无大小,无短长,无妍丑,无 美恶。描述的很有可能是四种透 镜的成像性质。圭是双凹发散透 镜,珠是双凸透镜,砥是平凹透 镜,盂是平凸透镜。
一个受到光照射的人,看起来就好像他在发射出(光线)一样。人的下 部成为(像的)上部,而人的上部成为(像的)下部。人的脚(好像发 出)光在下方被遮蔽(即照到了针孔的下方),(但另一些光线)在上 方成像。人的头(好像发出)光在上方被遮蔽(即照到了针孔的上方), (但另一些光线)在下方成像。在(离开光源、反射体或像)较远或较 近的某个位置上,有一个距激光的点(端)(即针孔),结果像就只被 允许通过聚集之处(库)的光线所形成
南开大学光学工程内部课件Lecture 2
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—— Range Instrumentation prism, right.
BM 60 90 right
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Range Instrumentation prism, left, roof.
BM 100 90 left roof
CR 180 roof
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Rhomb prism. It has two reflective faces 斜方棱镜,又名菱形棱镜
BC 0 (Rhomb)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
Reflection from Flat Surface
—— Isosceles prism, three reflective faces, roof
CR 45 roof (Schmidt)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Isosceles prism, three reflective faces, roof
Reflection Prism
—— Isosceles prism (Classification code: R), single reflective face. 等腰棱镜(代号:D), 一次反射型
The Dove Prism (AR45)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
• In fact, if the UV and IR are included, most any substance will sow some absorption. So anomalous dispersion exist somewhere throughout the spectrum
BM 60 90 right
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Range Instrumentation prism, left, roof.
BM 100 90 left roof
CR 180 roof
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Rhomb prism. It has two reflective faces 斜方棱镜,又名菱形棱镜
BC 0 (Rhomb)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
Reflection from Flat Surface
—— Isosceles prism, three reflective faces, roof
CR 45 roof (Schmidt)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Isosceles prism, three reflective faces, roof
Reflection Prism
—— Isosceles prism (Classification code: R), single reflective face. 等腰棱镜(代号:D), 一次反射型
The Dove Prism (AR45)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
• In fact, if the UV and IR are included, most any substance will sow some absorption. So anomalous dispersion exist somewhere throughout the spectrum
光学基本知识讲座PPT课件
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心性将遭到破坏,产生各种成像缺陷。这种成
像缺陷就是像差。
像差分类:
对单色光:球差、彗差、象散、场曲、畸变
对多色光:位置色差、倍率色差
1.球差
由轴上一点发出的光线
经球面折射后所得的截距L’, 随入射光线与光轴夹角U或入 射光线在球面上的入射点的
高度而异,原来的同心光束 将不复为同心光束。不同倾 角的光线交光轴于不同的位 置上,相对于理想像点位置
光栅
光栅主要参数:
1.光栅常数
(栅格周期)d;
2.缝宽
光栅主要作用:
分光,产生衍
射光斑。
2.光头光学设计实例 介绍TOP 66A设计方案
光是电磁波,光线是波面的法线。如 光学系统是理想的,经系统形成一个新 的球面波,但实际上,由于光学系统存 在成像缺陷,不可避免地使波面变了形, 这个变了形实际波面与相对于理想波面 的偏离,就是波像差。
7.像质评价
光学系统设计时必须校正像差,如何评判设计质量的好坏
就要用适当的方法来进行。
目前最常用的方法有:
同方向上有不同的曲率,其曲率随
方向而渐变,分别形成子午像点和
弧矢像点。
两个像点之间的距离就用来描
述像散的大小。
xts’=xt’-xs’
场曲:
即使子午像点和弧矢像点重合,
但像面仍然弯曲,这就是场曲。
4.畸变
理想光学系统,一对共轭面上的放大率 是常数。
实际光学系统,当视场变大时,像的放
大率随视场而变,使像相对于物体失去了相
1)物空间的中的一点对应与像空间中唯一的一点,
这一对点称为共轭点;
2)物空间中的一条直线对应与像空间中唯一的一
条直线,这一对直线称为共轭线;
南开大学光子学课程讲义2-2-1-QuantumOptics
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光是一种波!
Faraday and Maxwell
Faraday (1840,英国) introduces the concepts of electric and magnetic fields « lines of forces » existing in any point of space
Introduction
Does light consist in waves or particles ?
18th century : Newton 19th century : Fresnel, Maxwell... 1900s : Planck, Einstein 1920s : Quantum mechanics 1950s : Quantum Electrodynamics 1960s : Quantum Optics
Some problems remain
The spectral behaviour of black body radiation is not understood :
u( )
why
the decrease at high frequency ?
Position of spectral lines
光子学基础 -2
Quantum Theory of Light
光量子理论
Old Quantum Theory of Light
早期的光量子理论
• History Electromagnetism Planck and Einstein Quantum Mechanics Quantum Electrodynamics Quantum Optics
南开大学光学工程内部课件Sep_16th
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Refraction at curved surface
Similar, the second or image focus is the axial point Fi where the image is formed when S0= . And the second or image focal length fi as equal to Si in the special case, we have
Why are focusing instruments necessary?
Refraction at curved surface
Imaging In order to image S at location P, the time it takes for each and every portion of a wavefront leaving S to converge at point P must be identical. So:
which followed with
n1 n2 1 n2 S i n1 S0 ( ) SM 2 MS ' R MS ' SM
Refraction at curved surface
Discussion Sign convention for spherical refraction surfaces and thin lenses
Refraction at curved surface
Fermat’s Principle maintains that the optical path length (OPLSS’) will be stationary (实际上,物与像之间根据费马原 理具有等光程性), i.e.:
南开大学光学工程内部课件Sep 28th
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The objective lens has a short focal length, ƒo<1 cm The ocular lens (eyepiece) has a focal length, ƒe, of several cm L>> ƒo and ƒe
Compound Microscope
The image seen by the eye, I2, is virtual, inverted and very much enlarged
The magnification of the microscope is the product of the magnifications of the objective and the ocular lens
Normal
vision has a far point of infinity
Farsightedness
Also called hyperopia The image focuses behind the retina Can usually see far away objects clearly, but not nearby objects
m o
angle with lens angle without lens
Simple Magnifier
The angular magnification is at a maximum when the image formed by the lens is at the near point of the eye
Presbyopia and Astigmatism
Diopters
Compound Microscope
The image seen by the eye, I2, is virtual, inverted and very much enlarged
The magnification of the microscope is the product of the magnifications of the objective and the ocular lens
Normal
vision has a far point of infinity
Farsightedness
Also called hyperopia The image focuses behind the retina Can usually see far away objects clearly, but not nearby objects
m o
angle with lens angle without lens
Simple Magnifier
The angular magnification is at a maximum when the image formed by the lens is at the near point of the eye
Presbyopia and Astigmatism
Diopters
南开大学光子学课程讲义2-2-3-QuantumOptics
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Uncertainties in Coherent States
Expectation values in coherent states
x
α
2 = Re α mω
2
p
α
2
= 2mω Im α
α
∆x
α
= 2mω
∆p = 2
∆p
mω = 2
Uncertainty product:
Independent of α
光子学基础 -2
Quantum Theory of Light
光量子理论
Quantum Optics
—— 量子光学
Introduction
量子光学是研究光场的量子统 计特性和光场与物质相互作用的学 科。
Outline
光子相干态(Coherent State) 光压缩态(Squeezed States of Light) 光量子纠缠态(Entanglement State)
unitary
0
Roy Glauber
a α =α α
any complex number
note: 0 is a coherent state
2005 Nobel Physics Prize!
烛光与激光 哪里不同?
用颜色, 能量, 准直性… 不能区别烛光与激光
烛光 (n )n n n n 1 n (1 n )
G. Breitenbach, S. Schiller, and J. Mlynek, "Measurement of the quantum states of squeezed light", Nature, 387, 471 (1997)
大学光学经典课件L1_绪论精品文档48页

在不同I 媒2 c n 质0 T 中0 T 有E 0 2 ( :1 II12c o s( nn2 21( EE002212t)))d t 2 c n0E 0 2
在相同介质中有:I nE02
4)相对光强:
I E02
注意:
光强是一个平均值
I
S
n
2c0
E02
5)光强定义为一个平均值的原因
响应时间:能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间:t0.1s 最好的仪器的响应时间大约: 109s 光波的振动周期:T1015s
学好光学课的重要意义
当今科研前沿的热门学科 光学课程是众多光学方面课程的基础启蒙课程
如:激光原理与技术,量子光学,信息学光纤 光学,集成光学,光谱学,光子开关术全息光 存储技术,光纤通信技术原理,非线性光学, 晶体光学,原子光学,光电信号检测技术等
光学课的特点
内容新:中学学得不多,光学发展很快,新 内容不断涌现
nc/
故
S 0 nE2 n E2
0
c0
真空中电磁波的波动方程: EE0cos(t)
可得:E 2 E 0 2 c o s 2 (t) 1 2 E 0 2 ( 1 c o s (2 (t)))
I S T 10 T c n 0E 2 d t T 10 T c n 0E 0 2c o s 2 (t)d t
tT
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
三、光 谱
1)单色光:仅有单一波长的光叫单色光,否则 是非单色光。
2)谱密度: d I~d i() dI
d
3)光谱:谱密度随波长变化的分布曲线
I
d
I
i()d
0
在相同介质中有:I nE02
4)相对光强:
I E02
注意:
光强是一个平均值
I
S
n
2c0
E02
5)光强定义为一个平均值的原因
响应时间:能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间:t0.1s 最好的仪器的响应时间大约: 109s 光波的振动周期:T1015s
学好光学课的重要意义
当今科研前沿的热门学科 光学课程是众多光学方面课程的基础启蒙课程
如:激光原理与技术,量子光学,信息学光纤 光学,集成光学,光谱学,光子开关术全息光 存储技术,光纤通信技术原理,非线性光学, 晶体光学,原子光学,光电信号检测技术等
光学课的特点
内容新:中学学得不多,光学发展很快,新 内容不断涌现
nc/
故
S 0 nE2 n E2
0
c0
真空中电磁波的波动方程: EE0cos(t)
可得:E 2 E 0 2 c o s 2 (t) 1 2 E 0 2 ( 1 c o s (2 (t)))
I S T 10 T c n 0E 2 d t T 10 T c n 0E 0 2c o s 2 (t)d t
tT
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
三、光 谱
1)单色光:仅有单一波长的光叫单色光,否则 是非单色光。
2)谱密度: d I~d i() dI
d
3)光谱:谱密度随波长变化的分布曲线
I
d
I
i()d
0
南开大学光学工程内部课件Oct 28th
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Need Q ~ 105 or greater Led to super mirrors
polished to Angstroms ion beam machining polished to ~ 100 nanometers limited by grit size
Laser gyro developed for aircraft
tCCW = 8R 2c R
Travel time cw
tCW = 8R 2c - R
Time difference
Dt 4 A c2
Number of fringes
DN = 4 A cl
Fringe shift ~ 4 % for 2 rev/sec
Laser gyro
Interferometers
Interferometer
What is interferometer?
Interferometer is the optical setup which split incident light into two beams and then recombines them to create an interference fringe.
N=2L/ l =2L/ l
Phase change (in terms of wavelengths):
DN=Nm - N=2Ln/l- 2L/l= 2L/l (n-1)
The Michelson-Morley Experiment
1881
White light fringes
Adjust the mirrors to make the two path has the same path length, one can see white light fringes.
南开大学光学工程内部课件Nov 9th
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Its reduced form is
E bc(
sin
)(
sin N
)e
i [t kR ( N 1 ) ]
The flux-density distribution function is
I ( ) I 0 (
sin
) (
2
sin N
)
2
Fraunhofer Diffraction
Fraunhofer Diffraction
The Double Slit
Two long slits of width b and center-to-center separation a
Fraunhofer Diffraction
Analysis Each aperture, by itself, would generate the same single-slit diffraction pattern on the screen . At any point on , the contribution from the two slits overlap and each must be equal in amplitude and different in phase. The density distribution should be a combination of a rapidly varying double-slit interference system, modulated by a singleslit diffraction pattern.
I ( ) / I ( 0) 1.0 0.047 0.017 0.008 ......
E bc(
sin
)(
sin N
)e
i [t kR ( N 1 ) ]
The flux-density distribution function is
I ( ) I 0 (
sin
) (
2
sin N
)
2
Fraunhofer Diffraction
Fraunhofer Diffraction
The Double Slit
Two long slits of width b and center-to-center separation a
Fraunhofer Diffraction
Analysis Each aperture, by itself, would generate the same single-slit diffraction pattern on the screen . At any point on , the contribution from the two slits overlap and each must be equal in amplitude and different in phase. The density distribution should be a combination of a rapidly varying double-slit interference system, modulated by a singleslit diffraction pattern.
I ( ) / I ( 0) 1.0 0.047 0.017 0.008 ......
南开大学光学课件Nov. 23nd
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The angle of incidence for which the reflected beam is completely polarized is called the polarizing angle, θp Brewster’s Law relates the polarizing angle to the index of refraction for the material
The horizontal part of the electric field vector in the incident wave causes the charges to vibrate horizontally The vertical part of the vector simultaneously causes them to vibrate vertically Horizontally and vertically polarized waves are emitted
Birefringence
The molecular "spring constant" can be different for different directions.
Birefringence
The x- and ypolarizations can see different refractive index curves.
Birefringence can separate the two polarizations into separate beams
o-ray
no ne
e-ray
Due to Snell's Law, light of different polarizations will bend by different amounts at an interface.
《光学》课件全集

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
§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 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。
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
a2
d
光线a2与光线 a1的光程差为:
n2 (AC CB) n1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。
1865年,麦克斯韦提出,光波就是一种电磁波
通过以上研究,人们确信光是一种波动。
四、量子光学时期
光的电磁理论不能解释黑体辐射能量按波长的分布和1887年 赫兹发现的光电效应
1900年普朗克提出辐射的量子理论 1905年爱因斯坦提出光量子假说;1923年康普顿和吴有训
用实验证实了光的量子性。至此,人们认识到光具有波粒二 象性。
节俭、非攻、兼爱、尚鬼
墨翟(公元前468~376年)春秋末战国初期鲁国人(今山东省滕州市) 墨子是我国战国时期著名的思想家、教育家、科学家、军事家、社会活动家, 墨家学派的创始人。创立墨家学说,并有《墨子》一书墨子传世。
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
§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 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。
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
a2
d
光线a2与光线 a1的光程差为:
n2 (AC CB) n1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。
1865年,麦克斯韦提出,光波就是一种电磁波
通过以上研究,人们确信光是一种波动。
四、量子光学时期
光的电磁理论不能解释黑体辐射能量按波长的分布和1887年 赫兹发现的光电效应
1900年普朗克提出辐射的量子理论 1905年爱因斯坦提出光量子假说;1923年康普顿和吴有训
用实验证实了光的量子性。至此,人们认识到光具有波粒二 象性。
节俭、非攻、兼爱、尚鬼
墨翟(公元前468~376年)春秋末战国初期鲁国人(今山东省滕州市) 墨子是我国战国时期著名的思想家、教育家、科学家、军事家、社会活动家, 墨家学派的创始人。创立墨家学说,并有《墨子》一书墨子传世。
光学 课件 ppt格式
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量子蛮缠
量子蛮缠是量子力学中的一种现象,指两个或多个量子系统之间存在一种特殊的关联,使得它们的状态无法单独描写,只能用整体的态来描写。
量子计算
量子计算是一种基于量子力学原理的计算方式,利用量子比特作为计算基本单位,可以实现更高效的信息处理和计算能力,是当前信息技术领域的研究热点之一。
THANKS
感谢您的观看。
晶体光学在科技领域的应用
05
CHAPTER
光与物质的相互作用
描写光的吸取现象及其原理。
总结词
当光与物质相互作用时,物质会吸取一定波长的光,导致光的能量减少。光的吸取与物质的种类、浓度和厚度等因素有关。不同物质对不同波长的光有不同的吸取特性,这是光谱分析的基础。
详细描写
总结词
描写光的散射现象及其原理。
应用
种类
反射镜可以分为平面反射镜和凹面反射镜。平面反射镜可以将光线平行反射,而凹面反射镜可以将光线聚焦于一点。
种类
反射镜在各种光学仪器中都有广泛应用,如投影仪、反射式望远镜等。它们能够改变光线的路径,将光线聚焦或平行反射。
应用
种类
棱镜可以分为直角棱镜和三棱镜。直角棱镜可以将光线分为两束互相垂直的光线,而三棱镜可以将白光分解成不同颜色的光谱。
应用
棱镜在各种光学仪器中都有广泛应用,如分光仪、光谱仪等。它们能够将光线分解或偏转,从而改变光线的颜色和方向。
种类
光谱仪可以分为色散型光谱仪和干涉型光谱仪。色散型光谱仪利用棱镜或光栅将光谱分开,而干涉型光谱仪利用干涉原理将光谱分成不同的波长。
应用
光谱仪在科学研究、工业生产和质量控制中都有广泛应用。它们能够分析物质的结构和组成,检测化学反应和污染物等。光谱仪在天文、物理和化学等领域也有重要的应用价值,例如研究天体的体是一种具有周期性折射率变化的特殊材料,能够控制光子的传播,有望在光子集成电路、光子器件等领域发挥重要作用。
南开大学光学工程内部课件Fresnel diffraction

(6)
(7)
Fresnel approximation for diffraction integral 3/4
The aperture is small compared to both r´ and s´ :
2 2 x 0 y 0 2 x 0 y 0 r r´ 3 r´ 2 r´ 2 r´ 2 2 x y 2 x y s s´ 3 s´ 2 s´ 2 s´
13 13 5 7 Q w 1 2 2 2 4 w w P w 1 1 3 5 1 3 5 7 9 2 2 3 2 5 w w w
We combine (22) into a comblex integral (27)
Fresnel’s integrals 1/7
The integral equation (10) can be written in the form
(12)
U P B C jS ,
(intensity I (P )=|B |2(C 2+S 2))
where (13)
B A C S j
1 2 1 cos r' s' 1 1 r' s'
2
2
2
2
u ,
2
(17)
2
v .
(18)
Then
dd
dudv
1 2 1 cos r' s'
南开大学姚江宏特色大学物理课件光学1-2分振幅薄膜干涉

透射光也有干涉,与反射光干涉的明暗条纹互补。
明环条件 d 1 (2k 1)
4
r (2k 1)R
2
k 1,2,3
暗环条件 d 1 k
2
r kR k 0,1,2,3
22
例2. 牛顿环的应用
C
已知:用紫光照射,借助于低倍测量
显微镜测得由中心往外数第 k 级明环 的半径 rk 3.0 10 3 m , k 级往上数
d 每增加/2:
视场中心外冒一个条纹,视场内条纹 向外扩张,条纹略变稠密.
28
演示工科物理/光的干涉/迈克耳逊干涉仪
(2) 等厚条纹的特征 (M1和M2有一夹角)
若 M1M2 不平行,则d不是常数。若d大时,由于使用的 扩展光源,空间相干性极差, 干涉消失。调小d,出现凸 向空气膜薄边的、弧状的混合型干涉条纹。再调小 d , 使得M1M2 相交,这时出现等厚直条纹。
实际使用中,光线垂直入射;有半波损失。
ZnS的最小厚度 2d1n1 / 2 k
d1
(2k 1)
4n1
|k 1
67.3nm
MgF的最小厚度 2d2n2 / 2 k
n1 n1 n2 n1 n2
n2
d2
(2k 1)
4n2
|k1 114 .6nm
10
练习题: 增透膜和增反膜 为了增加波长为550nm光的透射,在折射率n=1.5的照相 机镜头上涂一层折射率为1.38的氟化镁增透膜。若反射 光相消干涉的条件中取 k=1,膜的厚度为多少?此增透膜 在可见光范围内有没有增反?考虑光线垂直入射。
4
r (2k 1)R
2
k 1,2,3
暗环条件 d 1 k
2
r kR k 0,1,2,3
明环条件 d 1 (2k 1)
4
r (2k 1)R
2
k 1,2,3
暗环条件 d 1 k
2
r kR k 0,1,2,3
22
例2. 牛顿环的应用
C
已知:用紫光照射,借助于低倍测量
显微镜测得由中心往外数第 k 级明环 的半径 rk 3.0 10 3 m , k 级往上数
d 每增加/2:
视场中心外冒一个条纹,视场内条纹 向外扩张,条纹略变稠密.
28
演示工科物理/光的干涉/迈克耳逊干涉仪
(2) 等厚条纹的特征 (M1和M2有一夹角)
若 M1M2 不平行,则d不是常数。若d大时,由于使用的 扩展光源,空间相干性极差, 干涉消失。调小d,出现凸 向空气膜薄边的、弧状的混合型干涉条纹。再调小 d , 使得M1M2 相交,这时出现等厚直条纹。
实际使用中,光线垂直入射;有半波损失。
ZnS的最小厚度 2d1n1 / 2 k
d1
(2k 1)
4n1
|k 1
67.3nm
MgF的最小厚度 2d2n2 / 2 k
n1 n1 n2 n1 n2
n2
d2
(2k 1)
4n2
|k1 114 .6nm
10
练习题: 增透膜和增反膜 为了增加波长为550nm光的透射,在折射率n=1.5的照相 机镜头上涂一层折射率为1.38的氟化镁增透膜。若反射 光相消干涉的条件中取 k=1,膜的厚度为多少?此增透膜 在可见光范围内有没有增反?考虑光线垂直入射。
4
r (2k 1)R
2
k 1,2,3
暗环条件 d 1 k
2
r kR k 0,1,2,3
光学基础知识ppt课件

35mm 照 相 镜 头 的 容 许 弥 散 圆 , 大 约 是 底 片 对 角 线 长 度 的 1/1000~1/1500 左 右 。 前 提 是 画 面 放 大为5x7英寸的照片,观察距离为25~30cm。
17
在焦点前后各有一个容许弥散圆,这两个弥散 圆之间的距离就叫景深,即:在被摄主体(对焦 点)前后,其影像仍然有一段清晰范围的,就是 景深。换言之,被摄体的前后纵深,呈现在底片 面的影象模糊度,都在容许弥散圆的限定范围内。
14
与光轴平行的光线射入凸透镜时,理想的镜头 应该是所有的光线聚集在一点后,再以锥状的扩 散开来,这个聚集所有光线的一点,就叫做焦点。
15
在焦点前后,光线开始聚集和扩散,点的影象 变成模糊的,形成一个扩大的圆,这个圆就叫做 弥散圆。
16
人的肉眼所感受到的影像与放大倍率、投影距 离及观看距离有很大的关系,如果弥散圆的直径 小于人眼的鉴别能力,在一定范围内实际影像产 生的模糊是不能辨认的。这个不能辨认的弥散圆 就称为容许弥散圆。
(1)、镜头光圈: 光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;
(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。
22
光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;
23
景深的实际拍摄照片 ---------- 只改变镜头光圈和快门速度
24
基本光学知识
1
内 容:
1、光的三大定律 2、光学元件和透镜成像规律 3、焦点、弥散圆和景深 4、色散现象和色像差 5、球差、像散、慧差、场曲和畸变 6、人的眼睛
2
光的三大定律 ——
直线传播定律、反射定律和折 射定律
17
在焦点前后各有一个容许弥散圆,这两个弥散 圆之间的距离就叫景深,即:在被摄主体(对焦 点)前后,其影像仍然有一段清晰范围的,就是 景深。换言之,被摄体的前后纵深,呈现在底片 面的影象模糊度,都在容许弥散圆的限定范围内。
14
与光轴平行的光线射入凸透镜时,理想的镜头 应该是所有的光线聚集在一点后,再以锥状的扩 散开来,这个聚集所有光线的一点,就叫做焦点。
15
在焦点前后,光线开始聚集和扩散,点的影象 变成模糊的,形成一个扩大的圆,这个圆就叫做 弥散圆。
16
人的肉眼所感受到的影像与放大倍率、投影距 离及观看距离有很大的关系,如果弥散圆的直径 小于人眼的鉴别能力,在一定范围内实际影像产 生的模糊是不能辨认的。这个不能辨认的弥散圆 就称为容许弥散圆。
(1)、镜头光圈: 光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;
(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。
22
光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;
23
景深的实际拍摄照片 ---------- 只改变镜头光圈和快门速度
24
基本光学知识
1
内 容:
1、光的三大定律 2、光学元件和透镜成像规律 3、焦点、弥散圆和景深 4、色散现象和色像差 5、球差、像散、慧差、场曲和畸变 6、人的眼睛
2
光的三大定律 ——
直线传播定律、反射定律和折 射定律
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E1 (r , t ) E01 exp i(k1 r t 1 ) E2 (r , t ) E02 exp i(k2 r t 2 ).
Two plane waves meet at P
Superposition of two beams
The transmitted light is incident onto a screen containing two narrow slits
Young’s Double Slit Experiment
The symmetric narrow slits, S1 and S2 act as the two light sources The waves from the two slits come from the same source S0 and therefore are always in phase.
m
= 0, ±1, ±2, …
Interference Equations
Y:measured vertically from the zeroth order maximum Assumptions
L >>d,
d >>λ
y =LtanθLsinθ
I I1 I 2 2 I1I 2 cos(kd sin ) I1 I 2 2 I1I 2 cos(kdy / L)
Other Coherent Sources
Currently, it is much more common to use a laser as a coherent source The laser produces an intense, coherent,
monochromatic parallel beam over a width of several millimeters
Light from a monochromatic source goes through a narrow slit. The narrow width of the silt make sure transmitted light comes from a tiny region of the source which is coherent.
Therefore, they arrive in phase
Interference Patterns
The upper wave has to travel farther than the lower wave The upper wave travels one wavelength farther
d 7 /(n 1) 6.6 m
Lloyd’s Mirror
Produce an interference pattern with a single light source Wave reach point P either by a direct path or by reflection
P
Obviously,
2 * * * I E E E ( E1 E2 ) ( E1 E2 ) * * * * E1 E1 E2 E2 E1 E2 E2 E1 2 2 * E1 E2 E1 E2 c.c. I1 I 2 I inter
Iinter * E1 Βιβλιοθήκη E2 c.c.I1 E
2 1
,
I2 E
2 2
Interference Pattern
I I1 I 2 2 I1I 2 cos cos
where presents the crossing angle between the linear polarization directions of the two beams, and
k1 r 1 k2 r 2 .
parallel
I I1 I 2 2 I1I 2 cos
Relation between Polarization Directions
perpendicular
I I1 I 2
Coherence Conditions for Interference
Interference Equations
When total destructive interference occurs, a dark fringe is observed
This needs a path difference of an odd half wavelength δ = d sin θdark = (m + ½ ) λ
Two beam interference
Superposition of two beams
P
Assume the observation point P is far enough away from the sources so that the wavefronts at P can be regarded as planes. And we limit our discussion to linearly polarized waves.
In order to get stable intensity-modulated interference pattern by using two beams, two conditions must be satisfied
The two waves must maintain a constant phase with respect to each other, i.e. have the same frequency and constant initial phase The two electric fields have the non-zero projective components onto each other, i.e. the polarization directions cannot be perpendicular to each other
This is destructive interference
A dark fringe occurs
Young’s Experiment (Double-Slit Interference)
Interference Equations
The path difference, δ, is found from the tan triangle Optical Path Differenceδ = L = r2 – r1 = d sin
The reflected ray can be treated as a ray from the image S’ below the mirror
Interference Pattern from Lloyd’s Mirror
Young’s Double Slit Experiment
In 1801, Thomas Young demonstrated for the first time interference of light The coherent sources was gotten through:
mica, thickness d
1
Phase with meca
1 k ' d 2 nd /
Phase without meca
d
2
2 kd 2 d /
air, thickness d
2 d (n 1) / 7 (2 )
The mica thickness is :
Young’s Double Slit Experiment provides a method for measuring wavelength of the light
This experiment gave the wave model of light a great deal of credibility
Laser pointer
Young’s double-slit interference
Side view of the interference field
Interference Patterns
Constructive interference occurs at the center point The two waves travel the same distance
Interference Equations
This assumes the paths are parallel Not exactly, but a very good approximation (L>>d)
Interference Equations
I I1 I 2 2 I1I 2 cos(k ) I1 I 2 2 I1I 2 cos(kd sin )
For a bright fringe interference happens
where
total
constructive
2m k m
m = 0, ±1, ±2, … m is called the order number
When When