光学名词解释 ppt课件
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《光学》PPT课件
6
•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
5
• 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。
•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
5
• 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。
光学知识简述PPT课件
3
❖ 前言 光的本质-电磁波1
0.1 电磁波
–概念：
–振动在空间的传播形成了 波。在水面波中，发生振 动着的是水分子的位移矢 量。 –波动（wave）是一种传 递振动、传递能量但不传 送质量的运动形式。
4
❖ 前言 光的本质-电磁波2 – 波的分类 – 根据传递方式分为：
– 机械波 (也称力学波 ，mechanical wave ) – 电磁波 ( electromagnetic, EM, wave )
26
谢 谢！
27
个人观点供参考，欢迎讨论！
1. 被研究对象(如狭缝,小孔,透镜口径,挡光屏等)的 几何尺寸D远大于入射光波波长λ
D/λ >>1 衍射现象不明显，定律适用。 D/λ ~ 1 衍射现象明显，定律不适用。
11
❖ 第一章 几何光学-成立条件2
1.1 成立条件
2. 入射光强不太强 在强光作用下可能会出现新的光学现象。
注意：几何光学的基本实验定律有一质相对于真空的折射率
nc/v
其中
，折射率不仅与介质有
关，还与光的频率有关。
nsini c sinr v
称为绝对折射率，简称折射率。
根据折射率大小，介质可分为光密介质和光疏介质。
20
❖ 第一章 几何光学-基本定理7
几种介质的折射率
介质 金刚石 玻璃 水晶 岩盐
冰
折射率 2.42
1.50 ~ 1.75 1.54 ~ 1.56
《光学》，前3~2世纪，欧几里得著，已指出光在平面 上反射时，入射角等于反射角。其后研究了光的折射等成 像规律，并制成各种光学元件。
1672年，牛顿分光实验，白光中包含不同颜色的光。 1678年，惠更斯提出波动说。 1704年，牛顿提出微粒说。 1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人 们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。
❖ 前言 光的本质-电磁波1
0.1 电磁波
–概念：
–振动在空间的传播形成了 波。在水面波中，发生振 动着的是水分子的位移矢 量。 –波动（wave）是一种传 递振动、传递能量但不传 送质量的运动形式。
4
❖ 前言 光的本质-电磁波2 – 波的分类 – 根据传递方式分为：
– 机械波 (也称力学波 ，mechanical wave ) – 电磁波 ( electromagnetic, EM, wave )
26
谢 谢！
27
个人观点供参考，欢迎讨论！
1. 被研究对象(如狭缝,小孔,透镜口径,挡光屏等)的 几何尺寸D远大于入射光波波长λ
D/λ >>1 衍射现象不明显，定律适用。 D/λ ~ 1 衍射现象明显，定律不适用。
11
❖ 第一章 几何光学-成立条件2
1.1 成立条件
2. 入射光强不太强 在强光作用下可能会出现新的光学现象。
注意：几何光学的基本实验定律有一质相对于真空的折射率
nc/v
其中
，折射率不仅与介质有
关，还与光的频率有关。
nsini c sinr v
称为绝对折射率，简称折射率。
根据折射率大小，介质可分为光密介质和光疏介质。
20
❖ 第一章 几何光学-基本定理7
几种介质的折射率
介质 金刚石 玻璃 水晶 岩盐
冰
折射率 2.42
1.50 ~ 1.75 1.54 ~ 1.56
《光学》，前3~2世纪，欧几里得著，已指出光在平面 上反射时，入射角等于反射角。其后研究了光的折射等成 像规律，并制成各种光学元件。
1672年，牛顿分光实验，白光中包含不同颜色的光。 1678年，惠更斯提出波动说。 1704年，牛顿提出微粒说。 1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人 们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。
光学名词解释
光度学名词解释光通量定义：发光体每秒钟所发出的光量之总和，即光通量；表示：符号Φ，单位流明 Lm ；测量方法：用光通量测试仪测量时需配用积分球或者直接使用分布式光度计测量；应用：表现一个灯的所有方向上的发光能量。
一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100Lm。
光强定义：发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量；表示：符号 I，单位坎德拉 cd ；测量方法：用照度计直接测量；应用：表现一个灯特定方向上的发光能力。
照度定义：发光体照射在被照物体单位面积上的光通量；表示：符号 E，单位勒克斯 Lm/m2；测量方法：用照度计直接测量；应用：如果每平方米被照面上接收到的光通量为1Lm，则照度为1Lx。
夏季阳光强烈的中午地面照度约5000 Lx，冬天晴天时地面照度约2000Lx，晴朗的月夜地面照度约0.2 Lx。
正常阅读需要300左右的Lx。
亮度定义：发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量；表示：符号 L，单位尼脱 cd/m2；测量方法：用亮度计直接测量；应用：电视机显示器等面发光体用亮度来考评。
亮度介于150cd/m2到350cd/m2之间视觉效果较好。
辉度：等同于亮度。
光效定义：电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示。
单位：每瓦流明 Lm/w ；测量方法：使用光通量测试仪测出光通量再除以电功量，可得光效值；应用：发光效率值越高，表明照明器材将电能转化为光能的能力越强，即在提供同等亮度的情况下，该照明器材的节能性越强；在同等功率下，该照明器材的照明性越强，即亮度越大。
辐照度定义：在某一指定表面上单位面积上所接受的辐射能量；表示：符号 E，单位瓦特每平方米 W/m2；测量方法：用光谱仪直接测量。
色温定义：当某一光源所发出的光的光谱分布与黑体在某一温度时辐射出的光谱分布相同时，我们就把绝对黑体的温度称之为这一光源的色温；将不同温度的黑体在色品图上色坐标联成一条曲线。
当光源的色品坐标位于这条曲线的某条相交的垂直线上时，可以用这条垂线与曲线的交点温度表示色温，又叫相关色温。
《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
《光学》全套课件 PPT
[美]机载激光系统
•近年又产生了付立叶光学和非线性光学。 •付立叶光学：将数学中的付立叶变换和通讯中的线性系 统理论引入光学。
§1-1 光的电磁理论
一、光的电磁理论 按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场会产生变化 的磁场，这个变化的磁场又产生变化的电场，这样变化 的电场和变化的磁场不断地相互激发并由近及远地传播 形成电磁波。
•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
三、波动光学时期
• 1801年，托马斯· 杨做出了光的双缝干涉实验 • 1808年，马吕发现了光在两种介质界面上反射时的偏振性。
托马斯· 杨
பைடு நூலகம்
惠更斯
牛顿
• 1815年，菲涅耳提出了惠更斯——菲涅耳原理 • 1845年，法拉弟发现了光的振动面在强磁场中的旋转，揭 示了光现象和电磁现象的内在联系。 • 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。
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。
墨翟（公元前468～376年）
红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
760nm~630nm 630nm~590nm 590nm~570nm 570nm~500nm 500nm~460nm 460nm~430nm 430nm~400nm
光在不同媒质中传播时，频率不变，波 长和传播速度变小。 折射率 n = c = ε μ r r
第一讲光学PPT课件
着天文学、力学和光学的出现，物理学在 十八世纪开始成为科学. ❖ 牛顿则持光的微粒说，他认为波动说的最 大障碍是不能解释光的直线进行。他提出 发光物体发射出以直线运动的微粒子、微 粒子流冲击视网膜就引起视觉。它也能解 释光的折射与反射，甚至经过修改也能解 释F.M.格里马尔迪发现的“衍射”现象。 7
10
二、自然界中的光学现象
英国史前巨石阵上空出现日食
11
乌拉圭首都蒙得维的亚的
海洋博物馆上空出现的月蚀
12
日本富士山(2002年11月19日狮子座流星雨)
13
各天文台观察星辰
14
雨后的彩虹
唐初孔颖达（574-648） “若云薄漏日，日照雨滴则虹生。”
15
唐初孔颖达（574-648） “若云薄漏日，日照雨滴则虹生。”
璃 ❖ 8、各种颜色是怎么出现的，它是由同一种光传递的
吗？
2
1、光本性学说的发展史
牛顿
微粒说
惠更斯 波动说
光的电磁说
波粒二象说
3
光学历史： 几何光学
❖ 墨子对光学很有研究，对于光的直线传播、光的反射和若 干物影成像，进行了精彩的描述。
❖ 有一次，墨子进行光学实验，他在堂屋朝阳的地方，让一 个人对着小孔站在屋外，在阳光的照射下，屋内相对的墙 上出现倒立人像。墨子通过小孔成像的光学实验，阐述了 光的直线传播原理，成为后代摄影技术的先声。
❖ 法国 笛卡儿 1638年，提出一种无所不在的 “以太”假说，拒绝接受超距作用的解释， 坚持认为力只能通过物质粒子和与之紧邻 的粒子相接触来传播，把热和光看成是以 太中瞬时传播的压力。《屈光学》中提出 光的粒子假说，并用以推出光的折射定律。
❖ 斯涅耳（W. Snell, 约1580-1626)、 ❖ 费马（P.Fermat, 1601-1665) ❖ 英国 牛顿,1704年，《光学》一书出版。随
10
二、自然界中的光学现象
英国史前巨石阵上空出现日食
11
乌拉圭首都蒙得维的亚的
海洋博物馆上空出现的月蚀
12
日本富士山(2002年11月19日狮子座流星雨)
13
各天文台观察星辰
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雨后的彩虹
唐初孔颖达（574-648） “若云薄漏日，日照雨滴则虹生。”
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唐初孔颖达（574-648） “若云薄漏日，日照雨滴则虹生。”
璃 ❖ 8、各种颜色是怎么出现的，它是由同一种光传递的
吗？
2
1、光本性学说的发展史
牛顿
微粒说
惠更斯 波动说
光的电磁说
波粒二象说
3
光学历史： 几何光学
❖ 墨子对光学很有研究，对于光的直线传播、光的反射和若 干物影成像，进行了精彩的描述。
❖ 有一次，墨子进行光学实验，他在堂屋朝阳的地方，让一 个人对着小孔站在屋外，在阳光的照射下，屋内相对的墙 上出现倒立人像。墨子通过小孔成像的光学实验，阐述了 光的直线传播原理，成为后代摄影技术的先声。
❖ 法国 笛卡儿 1638年，提出一种无所不在的 “以太”假说，拒绝接受超距作用的解释， 坚持认为力只能通过物质粒子和与之紧邻 的粒子相接触来传播，把热和光看成是以 太中瞬时传播的压力。《屈光学》中提出 光的粒子假说，并用以推出光的折射定律。
❖ 斯涅耳（W. Snell, 约1580-1626)、 ❖ 费马（P.Fermat, 1601-1665) ❖ 英国 牛顿,1704年，《光学》一书出版。随
光学基础-0330PPT课件
2、在光的折射中，光路是可逆的。
光的折射-图示
光的折射-例题
例题就是没有例题 记住口诀就够了 光从一物进另物，同时发生反、折射。 斜线入水要折射，折线靠近于法线。 法线垂直于界面，折线入线分两边。 水中光斜入空气，折线远离于法线。 水下看树树变高，岸上看鱼鱼变浅。
平面镜成像-理论点
例题剖析
例1. 有一光电控制液面的仪器，是通过光 束在液面上的反射光线打到光电屏（能将光信 号转化为电信号进行处理）上来显示液面高度。 如图1所示的光电路中，当光电屏上的光点由 S1移到S2时，表示液面高度（ ）
A. 上升 B. 下降
解析
[解析]本题主要考查光的反射现象和光的反射 定律。先假设液面上升了，因入射光线方向未 变，则反射光线方向也不应该变化，上升后的 反射光线应该与原来的反射光线平行，但由于 液面上升会导致入射点向左偏移，则反射光线 在光电屏上的光点也会向左偏移，这显然符合 题目要求，说明开始的假设是正确的。即液面 应是上升的。
光的反射-理论点
反射定律
1.反射角等于入射角，且入射光线与平面的夹 角等于反射光线与平面的夹角。
光的反射 光的反射
光的反射-图示 入射点：入射光线与镜面的交点；
（o）
法线：过入射点且垂直于镜面的直线 叫做法线；（oN）
入射角：入射光线与法线的夹角叫做 入射角；（i）
反射角：反射光线与法线的夹角叫做 反射角。（r）
光的折射-理论点
1、折射光线和入射光线分居法线两侧（法线 居中，与界面垂直）
2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。 （三线两点一面）
3、当光线从空气斜射入其它介质时，角的性 质：折射角(密度大的一方)小于入射角（密度
光的折射-理论点
光的折射-图示
光的折射-例题
例题就是没有例题 记住口诀就够了 光从一物进另物，同时发生反、折射。 斜线入水要折射，折线靠近于法线。 法线垂直于界面，折线入线分两边。 水中光斜入空气，折线远离于法线。 水下看树树变高，岸上看鱼鱼变浅。
平面镜成像-理论点
例题剖析
例1. 有一光电控制液面的仪器，是通过光 束在液面上的反射光线打到光电屏（能将光信 号转化为电信号进行处理）上来显示液面高度。 如图1所示的光电路中，当光电屏上的光点由 S1移到S2时，表示液面高度（ ）
A. 上升 B. 下降
解析
[解析]本题主要考查光的反射现象和光的反射 定律。先假设液面上升了，因入射光线方向未 变，则反射光线方向也不应该变化，上升后的 反射光线应该与原来的反射光线平行，但由于 液面上升会导致入射点向左偏移，则反射光线 在光电屏上的光点也会向左偏移，这显然符合 题目要求，说明开始的假设是正确的。即液面 应是上升的。
光的反射-理论点
反射定律
1.反射角等于入射角，且入射光线与平面的夹 角等于反射光线与平面的夹角。
光的反射 光的反射
光的反射-图示 入射点：入射光线与镜面的交点；
（o）
法线：过入射点且垂直于镜面的直线 叫做法线；（oN）
入射角：入射光线与法线的夹角叫做 入射角；（i）
反射角：反射光线与法线的夹角叫做 反射角。（r）
光的折射-理论点
1、折射光线和入射光线分居法线两侧（法线 居中，与界面垂直）
2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。 （三线两点一面）
3、当光线从空气斜射入其它介质时，角的性 质：折射角(密度大的一方)小于入射角（密度
光的折射-理论点
《光学名词解释》课件
02
摄影技术的发展推动了摄影器材 的不断创新，如数码相机、高清 摄像机等，使得摄影成为域， 通过合理设计光源和照明系统，可以 提高室内和室外环境的照明质量，改 善人们的生活和工作条件。
随着LED等新型光源的普及，照明技 术也在不断进步，智能照明、可调色 温照明等新型照明方式逐渐成为主流 。
光计算的前景
光计算是指利用光子进行信息处理的技术。与传统的电子计算相比，光计算具有高速、低功耗、并行处理等优势，因此在高 性能计算、人工智能等领域具有广阔的应用前景。
随着光计算技术的不断发展，未来光计算有望成为计算技术的重要发展方向之一，为人工智能、大数据等领域提供更加强大 的计算能力。
2023 WORK SUMMARY
干涉条件
相干光源、相同频率、相 同相位差。
干涉图样
由于光的波动性，相干光 波相遇时会产生稳定的干 涉图样，如等厚干涉、等 倾干涉等。
PART 02
光学元件
透镜
总结词
透镜是光学系统中最重要的元件之一，能够将入射光束进行聚焦或扩散。
详细描述
透镜由透明材料制成，通常为玻璃或塑料，具有两个球面或平面，能够改变光束的传播方向。根据焦距的不同， 透镜可分为凸透镜和凹透镜。凸透镜具有汇聚光线的作用，可以将平行光聚焦于一点，常用于放大镜、显微镜和 望远镜等光学仪器中。凹透镜则具有发散光线的作用，常用于矫正近视和远视等视力问题。
非线性光学
随着激光技术的不断发展，非线性光学逐渐成为光学领域的研究热点，为光通信、光信 息处理等领域提供了新的技术手段。
PART 05
光学的未来展望
光子学的崛起
光子学是光学的一个分支，主要研究光子与物质的相互作 用以及光子的产生、控制和检测。随着光子技术的不断发 展，光子学在通信、医疗、能源等领域的应用前景越来越 广阔。
摄影技术的发展推动了摄影器材 的不断创新，如数码相机、高清 摄像机等，使得摄影成为域， 通过合理设计光源和照明系统，可以 提高室内和室外环境的照明质量，改 善人们的生活和工作条件。
随着LED等新型光源的普及，照明技 术也在不断进步，智能照明、可调色 温照明等新型照明方式逐渐成为主流 。
光计算的前景
光计算是指利用光子进行信息处理的技术。与传统的电子计算相比，光计算具有高速、低功耗、并行处理等优势，因此在高 性能计算、人工智能等领域具有广阔的应用前景。
随着光计算技术的不断发展，未来光计算有望成为计算技术的重要发展方向之一，为人工智能、大数据等领域提供更加强大 的计算能力。
2023 WORK SUMMARY
干涉条件
相干光源、相同频率、相 同相位差。
干涉图样
由于光的波动性，相干光 波相遇时会产生稳定的干 涉图样，如等厚干涉、等 倾干涉等。
PART 02
光学元件
透镜
总结词
透镜是光学系统中最重要的元件之一，能够将入射光束进行聚焦或扩散。
详细描述
透镜由透明材料制成，通常为玻璃或塑料，具有两个球面或平面，能够改变光束的传播方向。根据焦距的不同， 透镜可分为凸透镜和凹透镜。凸透镜具有汇聚光线的作用，可以将平行光聚焦于一点，常用于放大镜、显微镜和 望远镜等光学仪器中。凹透镜则具有发散光线的作用，常用于矫正近视和远视等视力问题。
非线性光学
随着激光技术的不断发展，非线性光学逐渐成为光学领域的研究热点，为光通信、光信 息处理等领域提供了新的技术手段。
PART 05
光学的未来展望
光子学的崛起
光子学是光学的一个分支，主要研究光子与物质的相互作 用以及光子的产生、控制和检测。随着光子技术的不断发 展，光子学在通信、医疗、能源等领域的应用前景越来越 广阔。
光学术语光学名词解释
（共158个）1.干涉1. 等厚干涉：各相干光均以同样的角度入射于薄膜，入射角θo 不变，改变膜厚度，这时每个干涉条纹对应的是同一个厚度的光干涉的结果。
2. 临界角：光从光密媒质到光媒介质，当入射角大于一特定角度时，没有折射光而被被全 部反射回光密媒质，这一特定角度称为临界角，用c θ 表示，且12n n c =θ3.光波的独立传播定律：两列光比或多列光波在空间相遇时，在交叠区里各自保持自己的振动状态独立传播，互不影响。
4.光源许可宽度：光源临界宽度的四分之一，此时干涉条纹的可见度为0.9。
5.光波叠加原理：光波在相遇点产生的合振动是各个波单独在该点产生的振动的矢量和。
6.驻波：两个频率相同，振动方向相同而传播方向相反的单色光波的叠加将形成驻波。
7.简谐波：波源是简谐振动，波所到之处介质都作同频率同振幅的简谐振动。
8.相干叠加：满足干涉条件波相遇，总振幅是各个波振幅的和。
9.光波的相干条件; 频率相同；存在相互平行的振动分量；出相位差稳定。
10.发光强度：表征辐射体在空间某个方向上的发光状态，体现某一方向上单位立体角内的辐射光通量的大小 单位：次德拉。
11.分波面干涉;将点光源发出的光波波面分成若干个子波面，形成若干个点光源发出的多束相干光波。
12. 分振幅干涉：将一束光波的振幅（能量）分成若干部分，形成若干束相干光波。
13.14.空间相干性：在给定宽度的单色线光源（或面光源）照明的空间中，随着两个横向分布的次波源间距的变化，其相干程度也随之变化，这种现象称为两个横向分布次波源的空间相干性。
15.时间相干性：在非单色点光源照射的光波场中，随着两个纵向分布的次波之间距离或光程差的变化，其相干程度也随之变化，这种现象称为两个纵向分布次波源的时间相干性。
16.牛顿环：曲率半径很大的平凸透镜与玻璃平板之间的薄空气层形成的同心环形等厚条纹。
2几何光学1.1球面镜成像1. 费马原理：光沿光程取平稳值的路径传播。
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
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。
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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
光学名词解释ppt课件
FOV的大小決定於對景物的攝影視角範圍， FOV越大，相對的可攝影取得的視角也越大， FOV越大相對的鏡頭設計上也較困難。
EFL=f、FOV、sensor size互相 關聯:
h = f . tan(θ)
hmax = f . tan(θmax) 其中hmax = (sensor 對角尺 寸)/2 , θmax = hFOV= FOV/2
光学名词解释
1
1、 EFL(Effective Focal Length) 有效焦距：焦距就是透镜中心到焦点的距离。镜头的焦距分为像方焦 距和物方焦距。像方焦距是像方主面到像方焦点的距离；物方焦距就 是物方主面到物方焦点的距离。如下图：
2
2、FOV(Field Of View)视场角 视场角就是镜头能拍摄到的最大视场范围。
8、 Exit Pupil 出瞳(Exit pupil)基本定义是在像空间观测到的孔径光栏，也就是孔 径光栏对后面光学组件所成的像。
6
9、Max Image Circle 最大成像：圆光学系统所成像的最大直径圆。取决或决定于配合使用 Sensor尺寸。
10、FBL(光学后焦) 光学系统最后端至成像面的长度。
8
Sensor MTF的需求计算如下： Sensor全频解像力：1000/2.8u/2 = 179 lp/mm (2.8u：Pixel size) MTF > 20%(镜头实际值，设计值应更高)
9
14、解像力(分辨率) 解像力的定义为每1mm可解析的线对Line pair，单位为本(lp/mm)。 Sensor全频解像力(黑白)：1000/2.8u/2 = 179 lp/mm，但对彩色(RGB) 而言，Sensor是以每4 Pixel为1个解析点(如下图)，Sensor所需要的本数计 算如下： 中心 1000/2.8u/2/√2 = 126 lp/mm 120 lp/mm(中心通常解析会较高) 外围 1000/2.8u/2/√3 =103 lp/mm 100 lp/mm(外围为0.7F)
EFL=f、FOV、sensor size互相 關聯:
h = f . tan(θ)
hmax = f . tan(θmax) 其中hmax = (sensor 對角尺 寸)/2 , θmax = hFOV= FOV/2
光学名词解释
1
1、 EFL(Effective Focal Length) 有效焦距：焦距就是透镜中心到焦点的距离。镜头的焦距分为像方焦 距和物方焦距。像方焦距是像方主面到像方焦点的距离；物方焦距就 是物方主面到物方焦点的距离。如下图：
2
2、FOV(Field Of View)视场角 视场角就是镜头能拍摄到的最大视场范围。
8、 Exit Pupil 出瞳(Exit pupil)基本定义是在像空间观测到的孔径光栏，也就是孔 径光栏对后面光学组件所成的像。
6
9、Max Image Circle 最大成像：圆光学系统所成像的最大直径圆。取决或决定于配合使用 Sensor尺寸。
10、FBL(光学后焦) 光学系统最后端至成像面的长度。
8
Sensor MTF的需求计算如下： Sensor全频解像力：1000/2.8u/2 = 179 lp/mm (2.8u：Pixel size) MTF > 20%(镜头实际值，设计值应更高)
9
14、解像力(分辨率) 解像力的定义为每1mm可解析的线对Line pair，单位为本(lp/mm)。 Sensor全频解像力(黑白)：1000/2.8u/2 = 179 lp/mm，但对彩色(RGB) 而言，Sensor是以每4 Pixel为1个解析点(如下图)，Sensor所需要的本数计 算如下： 中心 1000/2.8u/2/√2 = 126 lp/mm 120 lp/mm(中心通常解析会较高) 外围 1000/2.8u/2/√3 =103 lp/mm 100 lp/mm(外围为0.7F)
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16、 IR-Cut Filter IR cut filter主要是用来阻隔红外线，使得Sensor对红外线变得较为不敏感。 一般光谱如下：
光学名词解释
17、 OLPF(Optical Law Pass Filter) 低通滤波器(optical low-pass filters 简称 OLPF ) 主要消除纱窗(aliasing) 效应，应用于CCD或CMOS成像系统中，达到高质量之成像效果。OLPF是 利用石英材料之双折射特性，依据各种CCD之规格需求而设计，若系统要求 高质量效果，则石英需由不同厚度、角度及片数作各种堆栈设计。下图为有 使用OLPF与无使用OLPF的差异。
FOV的大小決定於對景物的攝影視角範圍， FOV越大，相對的可攝影取得的視角也越大， FOV越大相對的鏡頭設計上也較困難。
EFL=f、FOV、sensor size互相 關聯:
h = f . tan(θ)
θ
hmax = f . tan(θmax)
其中hmax = (sensor 對角尺 寸)/2 , θmax = hFOV= FOV/2
光学名词解释
13、 MTF(Modulation Transfer Function光学调制传递函数) Modulation (M)的定义：Modulation是 I的maximum减去I的 minimum除以I的maximum加上I的minimum；也就是(光的最 亮度减去光的最暗度)与(光的最亮度加上光的最暗度)的比值，所得 出来的结果M，就是光的对比度。
(√2为一般计算方式，但不同厂牌或型号Sensor处理逻辑不同，会有差异)
光学名词解释
15、TV-Line TV-Line就是在画面水平影象中可解析多少条线，可由解像力来换算 TV Line = Lp/mm x 2 x Sensor宽，例：1/4”1.3M Sensor 中心 1000/2.8u/2/√2 = 126 lp/mm 126x2x1024x2.8/1000 = 722 700 TV Line 外围 1000/2.8u/2/√3 =103 lp/mm 103x2x1024x2.8/1000 = 590 600 TV Line 但有时会因噪声干扰而无法解析700/600 TV Line，所以市场需求最低为： 中心 600 TV Line；外围 500 TV Line。
8、 Exit Pupil 出瞳(Exit pupil)基本定义是在像空间观测到的孔径光栏，也就是孔 径光栏对后面光学组件所成的像。
光学名词解释
9、Max Image Circle 最大成像：圆光学系统所成像的最大直径圆。取决或决定于配合使用 Sensor尺寸。
10、FBL(光学后焦) 光学系统最后端至成像面的长度。
光学名词解释
Sensor MTF的需求计算如下： Sensor全频解像力：1000/2.8u/2 = 179 lp/mm (2.8u：Pixel size) MTF > 20%(镜头实际值，设计值应更高力的定义为每1mm可解析的线对Line pair，单位为本(lp/mm)。 Sensor全频解像力(黑白)：1000/2.8u/2 = 179 lp/mm，但对彩色(RGB) 而言，Sensor是以每4 Pixel为1个解析点(如下图)，Sensor所需要的本数计 算如下： 中心 1000/2.8u/2/√2 = 126 lp/mm 120 lp/mm(中心通常解析会较高) 外围 1000/2.8u/2/√3 =103 lp/mm 100 lp/mm(外围为0.7F)
11、BFL(机构后焦) Lens最后端至成像面的长度。 BFL對於sensor及被動元件(電容等)習習相關， 空間越小，可放置的空間也越小，相對的成像 調焦距離也相對的越小。
12、Pixel Pixel是图像最小的计量单位。如1/4” 1.3M的Pixel size为2.8u， 长为1280 Pixel，宽为1024 Pixel，Sensor长x宽为 (1280x2.8)x(1024x2.8)。
5、 Illumination(Relative Illumination) 物体或被照面上被光源照射所呈现的光亮程度，称为照度。相对照度 为中心照度与外围照度比值。
6、 Chief Ray Angle(主光线角度) 主光线就是光线由物的边缘出射，通过孔径光栏的中心最后到达像的 边缘，图中红色的线就是主光线。主光线角度为主光线与平行光线的 角度。
光学名词解释
3、 F/NO(F-Number) 焦数：有效焦距(EFL)与入射瞳孔直径(EPD)的比值。
F/# = EFL / EPD (EPD：入射瞳孔直径） 4、TV-Distortion
畸变:分为枕形(Pin-cushion)，如b；与桶形(Barrel)，如c。计算 公式如下：
光学名词解释
光学名词解释
7、 Entrance Pupil 入瞳(Entrance pupil)简单的定义就是指在物空间所观测到的孔径光 栏(光圈)的像；也就是孔径光栏对前面光学组件所成的像。 EPD(Entrance Pupil Diameter)为入曈的大小；EPP(Entrance Pupil Point)为入瞳的位罝。
光学名词解释
光学名词解释
光学名词解释
1、 EFL(Effective Focal Length) 有效焦距：焦距就是透镜中心到焦点的距离。镜头的焦距分为像方焦 距和物方焦距。像方焦距是像方主面到像方焦点的距离；物方焦距就 是物方主面到物方焦点的距离。如下图：
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2、FOV(Field Of View)视场角 视场角就是镜头能拍摄到的最大视场范围。
光学名词解释
18、 TTL(Total Track Length) 总高可分为光学及机构，一般在光学仕样中为光学TTL，在镜头图面中为机构 TTL。光学TTL为从光学系统的第一片镜片至成像面的长度，如红色部份。机 构TTL为从Barrel顶端至成像面的长度，如蓝色部份。
光学名词解释
17、 OLPF(Optical Law Pass Filter) 低通滤波器(optical low-pass filters 简称 OLPF ) 主要消除纱窗(aliasing) 效应，应用于CCD或CMOS成像系统中，达到高质量之成像效果。OLPF是 利用石英材料之双折射特性，依据各种CCD之规格需求而设计，若系统要求 高质量效果，则石英需由不同厚度、角度及片数作各种堆栈设计。下图为有 使用OLPF与无使用OLPF的差异。
FOV的大小決定於對景物的攝影視角範圍， FOV越大，相對的可攝影取得的視角也越大， FOV越大相對的鏡頭設計上也較困難。
EFL=f、FOV、sensor size互相 關聯:
h = f . tan(θ)
θ
hmax = f . tan(θmax)
其中hmax = (sensor 對角尺 寸)/2 , θmax = hFOV= FOV/2
光学名词解释
13、 MTF(Modulation Transfer Function光学调制传递函数) Modulation (M)的定义：Modulation是 I的maximum减去I的 minimum除以I的maximum加上I的minimum；也就是(光的最 亮度减去光的最暗度)与(光的最亮度加上光的最暗度)的比值，所得 出来的结果M，就是光的对比度。
(√2为一般计算方式，但不同厂牌或型号Sensor处理逻辑不同，会有差异)
光学名词解释
15、TV-Line TV-Line就是在画面水平影象中可解析多少条线，可由解像力来换算 TV Line = Lp/mm x 2 x Sensor宽，例：1/4”1.3M Sensor 中心 1000/2.8u/2/√2 = 126 lp/mm 126x2x1024x2.8/1000 = 722 700 TV Line 外围 1000/2.8u/2/√3 =103 lp/mm 103x2x1024x2.8/1000 = 590 600 TV Line 但有时会因噪声干扰而无法解析700/600 TV Line，所以市场需求最低为： 中心 600 TV Line；外围 500 TV Line。
8、 Exit Pupil 出瞳(Exit pupil)基本定义是在像空间观测到的孔径光栏，也就是孔 径光栏对后面光学组件所成的像。
光学名词解释
9、Max Image Circle 最大成像：圆光学系统所成像的最大直径圆。取决或决定于配合使用 Sensor尺寸。
10、FBL(光学后焦) 光学系统最后端至成像面的长度。
光学名词解释
Sensor MTF的需求计算如下： Sensor全频解像力：1000/2.8u/2 = 179 lp/mm (2.8u：Pixel size) MTF > 20%(镜头实际值，设计值应更高力的定义为每1mm可解析的线对Line pair，单位为本(lp/mm)。 Sensor全频解像力(黑白)：1000/2.8u/2 = 179 lp/mm，但对彩色(RGB) 而言，Sensor是以每4 Pixel为1个解析点(如下图)，Sensor所需要的本数计 算如下： 中心 1000/2.8u/2/√2 = 126 lp/mm 120 lp/mm(中心通常解析会较高) 外围 1000/2.8u/2/√3 =103 lp/mm 100 lp/mm(外围为0.7F)
11、BFL(机构后焦) Lens最后端至成像面的长度。 BFL對於sensor及被動元件(電容等)習習相關， 空間越小，可放置的空間也越小，相對的成像 調焦距離也相對的越小。
12、Pixel Pixel是图像最小的计量单位。如1/4” 1.3M的Pixel size为2.8u， 长为1280 Pixel，宽为1024 Pixel，Sensor长x宽为 (1280x2.8)x(1024x2.8)。
5、 Illumination(Relative Illumination) 物体或被照面上被光源照射所呈现的光亮程度，称为照度。相对照度 为中心照度与外围照度比值。
6、 Chief Ray Angle(主光线角度) 主光线就是光线由物的边缘出射，通过孔径光栏的中心最后到达像的 边缘，图中红色的线就是主光线。主光线角度为主光线与平行光线的 角度。
光学名词解释
3、 F/NO(F-Number) 焦数：有效焦距(EFL)与入射瞳孔直径(EPD)的比值。
F/# = EFL / EPD (EPD：入射瞳孔直径） 4、TV-Distortion
畸变:分为枕形(Pin-cushion)，如b；与桶形(Barrel)，如c。计算 公式如下：
光学名词解释
光学名词解释
7、 Entrance Pupil 入瞳(Entrance pupil)简单的定义就是指在物空间所观测到的孔径光 栏(光圈)的像；也就是孔径光栏对前面光学组件所成的像。 EPD(Entrance Pupil Diameter)为入曈的大小；EPP(Entrance Pupil Point)为入瞳的位罝。
光学名词解释
光学名词解释
光学名词解释
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2、FOV(Field Of View)视场角 视场角就是镜头能拍摄到的最大视场范围。
光学名词解释
18、 TTL(Total Track Length) 总高可分为光学及机构，一般在光学仕样中为光学TTL，在镜头图面中为机构 TTL。光学TTL为从光学系统的第一片镜片至成像面的长度，如红色部份。机 构TTL为从Barrel顶端至成像面的长度，如蓝色部份。