物理光学-光的特性(1.1.1)
物理光学知识点总结
物理光学知识点总结1. 光的基本概念- 光是一种电磁波，具有波动性和粒子性（光子）。
- 可见光谱是人眼能够感知的光的范围，大约在380纳米至750纳米之间。
2. 光的传播- 光在均匀介质中沿直线传播。
- 光速在不同介质中不同，真空中的光速约为299,792,458米/秒。
- 光的传播遵循光的折射定律和反射定律。
3. 反射定律- 入射光线、反射光线和法线都在同一平面内。
- 入射角等于反射角，即θi = θr。
4. 折射定律（Snell定律）- n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中n1和n2是两种介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。
5. 光的干涉- 干涉是两个或多个光波相遇时，光强增强或减弱的现象。
- 干涉条件是两束光的频率相同，且相位差恒定。
- 常见的干涉现象有双缝干涉和薄膜干涉。
6. 光的衍射- 衍射是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、圆孔衍射和光栅衍射是常见的衍射现象。
7. 光的偏振- 偏振光是电磁波振动方向受到限制的光。
- 线性偏振、圆偏振和椭圆偏振是偏振光的三种类型。
- 偏振片可以用来控制光的偏振状态。
8. 光的散射- 散射是光在传播过程中遇到粒子时发生方向改变的现象。
- 散射的强度与粒子大小、光波长和入射光强度有关。
- 常见的散射现象有大气散射，导致天空呈现蓝色。
9. 光的颜色和色散- 颜色是光的另一种表现形式，与光的波长有关。
- 色散是光通过介质时不同波长的光因折射率不同而分离的现象。
- 棱镜可以将白光分解成不同颜色的光谱。
10. 光的量子性- 光电效应表明光具有粒子性，光子的能量与其频率成正比。
- 波恩提出的波函数描述了光子的概率分布。
- 量子光学是研究光的量子性质的学科。
11. 光的相干性和光源- 相干光具有固定的相位关系，激光是一种高度相干的光源。
- 光源可以是自然的，如太阳，也可以是人造的，如激光器和灯泡。
12. 光学仪器- 望远镜、显微镜、光纤和光学传感器都是利用光学原理工作的仪器。
精品课件-物理光学与应用光学_第三版(石顺祥)-第1章
第 1 章 光在各向同性介质中的传播特性 5. 光的电磁理论指出， 光电磁场是一种特殊形式的物质， 既然是物质， 就必然有能量， 其电磁场能量密度为
(1.1-20)
而光电磁场又是一种电磁波， 它所具有的能量将以速度v向外 传播。 为了描述光电磁能量的传播， 引入能流密度——坡印 廷(Poynting)矢量S， 它定义为
21
第 1 章 光在各向同性介质中的传播特性
将(1.1-24)式代入， 进行积分，可得
I
S
1 2
n
0c
E02
1 2
0
E02
E02
(1.1-25)
式中， n 是 比/ 例0 系数。由此可见，在同一种介质中， 光强与电场强2度0c振幅的平2 方成正比。 一旦通过测量知道了光强，
便可计算出光波电场的振幅E0。例如，一束105 W的激光，用透镜 聚焦到1×10-10 m2的面积上，则在透镜焦平面上的光强度约为
(1.1-8) (1.1-9) (1.1-10)
10
第 1 章 光在各向同性介质中的传播特性 即D与E、 B与H、 J与E一般不再同向； 当光强度很强时， 光与 介质的相互作用过程会表现出非线性光学特性， 因而描述介质 光学特性的量不再是常数， 而应是与光场强E有关系的量， 例 如介电常数应为ε(E)、 电导率应为σ(E)。对于均匀的各向同 性介质， ε、 μ和σ是与空间位置和方向无关的常数； 在线 性光学范畴内， ε、 σ与光场强无关； 在透明、 无耗介质中， σ=0； 非铁磁性材料的μr可视为1。
（1.1-2３)
19
第 1 章 光在各向同性介质中的传播特性
式中， sz 是能流密度方向上的单位矢量。 因为由(1.1-13)
考研光学知识点梳理
考研光学知识点梳理光学是物理学的重要分支，研究光的传播规律和光与物质的相互作用。
在考研中，光学是一个重要的考点，需要掌握的知识点非常多。
本文将对考研光学知识进行梳理，帮助考生更好地准备考试。
1. 几何光学1.1 光的直线传播光在均匀介质中传播沿直线传播，光线的传播方向与光线的传播速度方向相同，光线的传播路径是直线。
1.2 光的反射定律光线从一个介质到另一个介质的界面上发生反射时，入射光线、反射光线和法线都在同一平面上。
1.3 光的折射定律光线从一个介质传播到另一个介质中发生折射时，入射光线、折射光线和法线都在同一平面上，入射角和折射角之间满足折射定律。
1.4 球面镜球面镜是一种由曲面组成的镜子，根据曲面形状可以分为凸面镜和凹面镜。
凸面镜和凹面镜分别具有不同的成像性质，需要掌握其成像规律。
1.5 透镜透镜是一种能够使光经过折射聚焦的光学元件，根据透镜形状可以分为凸透镜和凹透镜。
透镜也具有不同的成像性质，需要了解其成像规律。
2. 物理光学2.1 光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相遇时相互作用的现象。
干涉分为干涉条纹、杨氏双缝干涉和牛顿环干涉等。
2.2 光的衍射光的衍射是指光通过有缝隙或物体边缘时发生偏斜并扩展的现象。
衍射分为单缝衍射、双缝衍射、光栅衍射等。
2.3 光的偏振光的偏振是指光中的电场矢量在空间中只沿一个方向振动的现象。
根据偏振方向的不同，光的偏振可以分为线偏振、圆偏振和椭偏振。
2.4 光的色散光的色散是指光在透明介质中传播时，不同波长的光产生不同的折射现象。
根据色散的原因，色散可以分为色散棱镜和色散光纤等。
3. 光的量子性3.1 光的波粒二象性光既表现出波动性，又表现出粒子性。
光的波粒二象性是量子力学的基本概念之一。
3.2 光的能量和频率光的能量与其频率有关，高频率的光具有更高的能量。
光的能量可以用普朗克公式来描述。
3.3 光的波长和波速光的波长和波速是光的基本特性，不同波长的光在介质中传播时速度不同。
高中物理光学
高中物理光学知识汇总一、光光：电磁波，能量与频率成正比频率：微波、红外线、赤橙黄绿青蓝紫、紫外线直到X射线和γ射线二、光的特性：光的波粒二象性与物质波1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．(2)光电效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．2．物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波又叫概率波．(2)物质波任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.三、光的现象1、光的干涉：（2）产生干涉的条件：频率相同、相差恒定、振动方向在同一直线上。
两个振动情况总是相同的波源叫相干波源，只有相干波源发出的光互相叠加，才能产生稳定的干涉现象，在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。
（3）双缝干涉实验规律①双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源S1、S2的路程之差为光程差，记为δ。
若光程差δ是波长λ的整倍数，即δ=kλ（k=0，1，2，3…）P点将出现亮条纹；若光程差δ是半波长的奇数倍δ＝(2k+1)λ2（k=0，1，2，3…）P点将出现暗条纹。
②若用单色光实验，在屏上得到明暗相间的条纹；若用白光实验，中央是白色条纹，两侧是彩色条纹。
③屏上明暗条纹之间的距离总是相等的，其距离大小Δx与双缝之间距离d、双缝到屏的距离L及光的波长λ有关，即Δx＝Ldλ。
在L和d不变的情况下，Δx和波长λ成正比，应用该式可测光波的波长λ。
④用同一实验装置做干涉实验，红光干涉条纹间距最大，紫光干涉条纹间距最小，可知λ红大于λ紫，ν红小于ν紫。
(3）薄膜干涉现象：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的两列光波叠加而成．劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹，两列反射波的路程差Δδ,等于薄膜厚度d的两倍，即Δδ=2d。
由于膜上各处厚度不同，故各处两列反射波的路程差不等。
高中物理光学知识点梳理
高中物理光学知识点梳理高中物理光学知识点梳理光学是物理学的分支，研究光的产生、传播和与物质相互作用的现象和规律。
下面我们来梳理一下高中物理光学的知识点。
一、光的传播1. 光的直线传播：光在均匀介质中以直线传播，这是基于光的波动性和光以光速传播的性质。
2. 光的光程差：在光的传播过程中，不同路径上的光程之差称为光程差。
3. 光的折射：光从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的光速不同，光线会发生折射。
4. 光的反射：光从一种介质射入另一种介质的界面上时，会发生反射。
根据反射定律，入射角等于反射角。
5. 光的全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，光将发生全反射，完全被反射回原介质。
二、光的干涉和衍射1. 光的干涉：当两束或多束光波相遇时，它们会发生干涉现象，出现明暗条纹。
干涉分为构造干涉和破坏干涉。
2. 双缝干涉：将光传过一个狭缝后形成的光通过狭缝条纹相互干涉，形成明暗的干涉条纹。
3. 单缝衍射：光通过一个狭缝后呈现出衍射现象，形成中央亮度高，两侧逐渐衰减的衍射图样。
4. 光的衍射：光通过障碍物的间隙，出现远离出射方向的弯曲现象。
5. 多普勒效应：当光源和接收者相对运动时，接收到的频率会发生改变。
如果两者接近，频率增加，观察到的光会变蓝；如果两者远离，频率减小，观察到的光会变红。
三、光的色散和光谱1. 光的色散：光通过不同介质传播时，由于介质对光的折射率与波长有关，波长不同的光会发生不同程度的折射，导致光的分离，这种现象称为光的色散。
2. 白光色散：白光经过棱镜折射后，不同波长的光会分离成七色光谱，由紫、蓝、青、绿、黄、橙、红组成。
3. 光的光谱：当光经过棱镜或光栅等色散器后，会分别成多条光谱线，这些光谱线组成光的光谱。
四、光的成像和光学仪器1. 光的成像：当光通过透镜等光学元件后，会形成实像或虚像。
实像在物体的反射光线交汇的位置形成，虚像则是光线延长后交汇的位置形成。
2. 透镜成像原理：透镜的成像遵循薄透镜成像公式，即$\frac{1}{f}=\frac{1}{d_o}+\frac{1}{d_i}$，其中$f$为透镜的焦距，$d_o$为物距，$d_i$为像距。
光的基本性质
• 量子光学
从光子的性质出发，来研究光与物质相互作用的学科。
以量子力学、量子电动力学为基础
精选2021版课件
13
第一节 光的基本性质
➢ 历史回顾 ➢ 光的性质 ➢ 光的传输
精选2021版课件
14
2. 光的基本特性
• 波粒二象性 • 偏振性 • 电磁性 • 干涉与衍射
精选2021版课件
4
第一节 光的基本性质
➢ 光学研究的历程 ➢ 光的性质 ➢ 光的传输
精选2021版课件
5
1.光学研究的历程
光
的
光
光
惠光
电
的
的
更的
磁
现
微
斯波
说
象
粒
）动
（
说
说
麦
（
（
克
牛
胡
斯
顿
克
韦
光的直线传播）
，
）
朗光
克的
，波 爱粒
?
因二
斯象
坦性
）（
普
光的干涉 电磁波谱 光的衍射 光谱
精选2021版课件
精选2021版课件
15
① 波粒二象性
精选2021版课件
16
精选2021版课件
17
光子
➢ 光子：光波辐射的最小能量单元，不可再分。 ➢ 光波可以看作光子的概率波。 ➢ 光子没有静止质量，不带电荷。
E h P h
光子的能量 光子的动量
精选2021版课件
18
徳布罗意物质波假说
波粒二象性是所有物质的固有特性。
部分偏振光可以看成是自然光和线偏振光的混合。
八年级人教版物理光学知识点
八年级人教版物理光学知识点
以下是八年级人教版物理的光学知识点：
1. 光的传播：光具有直线传播的特性，光在真空中传播的速度为光速。
2. 光的直线传播定律：光在一种均匀介质中传播时，沿着一条直线传播。
3. 反射定律：入射光线、反射光线和法线在同一平面上，入射角等于反射角。
4. 平面镜反射规律：平面镜的反射光线与入射光线共面，入射角等于反射角，入射光线和反射光线的延长线在镜面上的交点到镜面的间隔相等。
5. 凸透镜与凹透镜：凸透镜是中央较厚的透镜，凹透镜是中央较薄的透镜。
6. 透镜成像：透镜成像遵循以下规律：(1) 凸透镜成像具有实像和虚像两种情况，凹透镜只能成虚像。
(2) 物距、像距和透镜焦距之间满足透镜公式：1/物距 + 1/像距 = 1/焦距。
7. 球面镜成像：凸透镜和凹透镜都能形成实像和虚像，规律与透镜成像类似。
球面镜成像还遵循以下规律：(1) 凸透镜成像的物距小于焦距时，成实像，物距大于焦距时，成虚像。
(2) 凹透镜成像的物距总是成虚像。
8. 光的折射定律：光从一种介质射到另一种介质时，入射光线、折射光线和法线位于同一平面上，入射角、折射角和折射率满足正弦定律：n1*sinθ1 = n2*sinθ2。
以上是八年级人教版物理光学的主要知识点，希望对你有帮助！。
物理光学复习第一章知识总结
红色部分为老师提到的考点。
第一章 光波的基本性质1.1光的电磁理论1.1.1 麦克斯韦方程组和物质方程 1． 积分形式的麦克斯韦方程组光的电磁理论可归纳为一组与E B D H 四个矢量有关的方程组，即麦克斯韦方程组ds t Bdl E c A ⋅∂∂-=⋅⎰⎰⎰法拉第电磁感应定律的积分公式。
意义：变化的磁场可产生电场。
⎰⎰⎰⎰⎰=⋅vAdv ds D ρ电场高斯定律的常用形式。
意义：自体积V 内部通过闭合曲面向外流出的电通量等于A 包围的空间中的自由电荷的总数。
0=⋅⎰⎰Ads B磁场的高斯定律。
意义：通过闭合曲面A 流出和流入的磁通量相等磁场没有起止点。
ds t DJ dl H A C ⋅∂∂+=⋅⎰⎰⎰)(麦克斯韦——安培定律。
意义：描述了电荷流动会在周围产生环形磁场的事实。
其中 E ：电场强度 B ：磁感应强度 D ：电位移 H ：磁场强度 J ：电流密度tD∂∂：位移电流密度2.微分形式的麦克斯韦方程组tD J H B D t BE ∂∂+=⨯∇=∙∇=∙∇∂∂-=⨯∇ρ3.物质方程为了描述电磁场的普遍规律，除了利用上述涉及E D B H J 各矢量关系的麦克斯韦方程组的四个等式外，还要结合一组与电磁场所在空间媒资有关的方程，即物质方程。
EJ B H E D σμε===14.电磁波的产生及传播当波源处存在着振荡偶极子或其他变速的带电粒子时，由于偶极子内正负电荷的振动，造成了随时间不断变化的电场，按照麦克斯韦电磁理论，它会在周围空间产生随时间变化的磁场，后者又会在周围产生变化的电场。
变化的电场和磁场互相依存、交替产生，循环往复，便形成了以一定速度由近及远传播的电磁波。
1.1.2电磁波的波动微分方程讨论电磁波在无限扩展的均匀、各向同性、透明、无源媒质中传播的波形。
“均匀”“各向同性”意味着εμσ,,等物质常数均是与位置无关的标量；“透明”意味着0=σ，J=0，否则电磁场在媒质中的交变就会引起电流，消耗电磁波的能量；“无源”意味这0=ρ。
美术光学知识点总结初中
美术光学知识点总结初中光是美术中极为重要的因素之一，它直接影响到作品的表现形式和艺术效果。
掌握光的特性和运用光的技巧是每一位美术从业者必须具备的基本素养。
本文将从光的特性、光与色彩、光影的处理等方面进行总结，并提供一些相关的艺术实践技巧，以帮助初中美术学生更深入地理解光学知识并运用于自己的创作中。
一、光的特性1. 光的传播：光是一种电磁波，它沿直线传播，速度为30万千米/秒。
光的传播不需要媒介，所以光能在真空中传播。
2. 光的反射：当光线射到物体表面时，部分光线将被物体反射回来，这种现象就是光的反射。
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。
3. 光的折射：当光线从一种介质进入另一种介质时，由于介质密度的不同，光线的传播速度发生变化，从而使光线改变传播方向的现象称为光的折射。
根据折射定律，入射角、折射角与介质密度的比值为常数。
4. 光的散射：光通过空气中的微小颗粒时，会被颗粒撒射，使得光线无规律地传播，这种现象称为光的散射。
散射光波中蓝光的散射能力最强，所以天空呈现蓝色。
5. 光的衍射和干涉：光传播时受到方形边缘或孔洞的阻碍时，会出现衍射和干涉现象。
这些现象表明光是波动性的，这对于理解光在绘画中的表现形式和光影效果具有重要意义。
二、光与色彩1. 光的三基色：光谱中的任何一种光都可以用红、绿、蓝三种颜色的光混合而成，这三种颜色被称为光的三基色。
这是因为人眼的视觉系统中有红、绿、蓝三种锥细胞，它们可以组合出丰富的色彩。
2. 色光三原色与色彩合成：三基色的光谱合成可以产生丰富多彩的色彩，通过混合不同比例的红、绿、蓝三种颜色光可以得到其他各种颜色的光。
3. 光的色彩特性：光影中的色彩是由光线与物体的表面相互作用而产生的。
不同的物体对光线的吸收、反射和透射会产生不同的颜色，这对于绘画创作中的色彩表现起到关键作用。
4. 冷暖色的光线效果：光线的色温分为冷光和暖光，根据光源的不同而产生的色调也会有所变化。
物理光学知识点
物理光学知识点物理光学是光学的一个重要分支，主要研究光的本性、光的传播以及光与物质的相互作用等。
下面就让我们一起来了解一些物理光学的关键知识点。
一、光的波动性光具有波动性，这一特性可以通过光的干涉、衍射和偏振现象来体现。
1、光的干涉当两束或多束光相遇时，如果它们的频率相同、振动方向相同且具有恒定的相位差，就会发生干涉现象。
最典型的干涉实验是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中，通过两条狭缝的光在屏幕上形成明暗相间的条纹，亮条纹处是光的加强区域，暗条纹处是光的减弱区域。
干涉条纹的间距与光的波长、双缝间距以及双缝到屏幕的距离有关。
2、光的衍射光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，会偏离直线传播而发生衍射现象。
衍射现象使得光能够绕过障碍物，在障碍物的阴影区域形成一定的光强分布。
例如，单缝衍射实验中，当一束光通过一个狭窄的单缝时，在屏幕上会形成中央亮纹宽而两侧亮纹窄的衍射条纹。
3、光的偏振光是一种横波，其振动方向与传播方向垂直。
光的偏振现象表明了光的横波特性。
自然光通过偏振片后可以变成偏振光，偏振光的振动方向是特定的。
偏振光在许多领域都有重要应用，如 3D 电影的眼镜就是利用了偏振光的原理。
二、光的粒子性光不仅具有波动性，还具有粒子性。
1、光电效应当光照射到金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量而逸出表面，这就是光电效应。
光电效应的发生存在截止频率，只有当入射光的频率高于截止频率时，才会产生光电效应。
而且，光电子的逸出几乎是瞬间的，与光的强度无关，而与光的频率有关。
2、光子的能量光子的能量与光的频率成正比，即E ＝hν，其中E 是光子的能量，h 是普朗克常量，ν 是光的频率。
三、光的折射与反射1、光的折射当光从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
折射定律指出，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。
折射率取决于介质的性质和光的波长。
2、光的反射光在遇到界面时会发生反射，反射角等于入射角。
镜面反射和漫反射是常见的两种反射形式。
物理光学知识点
物理光学知识点物理光学是研究光的传播、产生、检测以及与物质相互作用的学科。
在日常生活中，我们常常接触到光，比如太阳的光线、电灯的照明、光的折射等等。
了解物理光学的知识，对我们理解光的本质、光的特性、光的行为以及光的应用都有着重要的意义。
下面我们将介绍几个物理光学的知识点：1. 光的特性光既可以表现出粒子性，也可以表现出波动性。
根据粒子性，光可以被看作以光子为单位的能量传递体；根据波动性，光可以被看作是由纵波和横波组成的电磁波。
光的波长和频率决定了光的颜色，不同颜色的光对应着不同的波长和频率。
2. 光的传播光是以光速在真空中传播的，光速在真空中几乎是不变的，约为每秒300,000公里。
而在介质中，光的传播速度会减慢，传播路径也会发生弯曲。
3. 光的折射当光从一种介质传播到另一种介质时，光线的传播路径会发生改变，这种现象称为光的折射。
根据斯涅尔定律，光线在两种介质间传播时，入射角和折射角之比等于两种介质的折射率之比。
4. 光的反射光线从一种介质射向另一种介质的分界面时，会发生反射现象。
根据光的反射定律，入射角等于反射角，反射角的大小和入射光线与垂直方向的夹角有关。
5. 光的衍射光通过一个小孔或者细缝时，会在背后产生干涉和衍射现象，使得光在一定范围内进行波的传播。
这种现象称为光的衍射。
光的衍射现象在日常生活中的应用十分广泛，比如光的衍射在显微镜中的应用。
6. 光的干涉光的干涉是指两束或多束光线相互叠加形成明暗条纹的现象。
干涉现象往往需要两束相干光的干涉，比如利用两个光源产生的相干光源。
光的干涉在光的测量、光的检测以及光的应用中都具有重要意义。
7. 光的偏振光的偏振是指光的电场振动方向只在一个平面上的现象。
当光通过特定的装置时，可以使光线只振动在一个特定方向或者只允许振动在特定方向上的光通过，这种现象称为偏振。
8. 光的颜色与频谱白光可以通过光的色散被分解成不同颜色的光，这就是频谱。
频谱包含了整个可见光的范围，从红色到紫色依次排列。
高中物理光学的知识点总结
高中物理光学的知识点总结一、光的传播1. 光的直线传播当光线传播时，光线总是沿着直线传播，这就是光的直线传播。
当光线遇到不透明的物质，会被吸收或反射。
2. 光的波动传播光具有波动性，光波的传播是通过波峰和波谷向前传播的。
光的波动传播可以解释光的干涉、衍射现象。
3. 光的速度光在真空中的速度是299,792,458米/秒，通常用c表示。
在介质中，光的速度会减小，光速与介质的折射率有关。
二、光的反射1. 光的反射定律当光线与表面相交时，会发生反射。
根据光的反射定律，入射角等于反射角。
即光线、入射面法线和反射面法线共面，且入射角和反射角的两个角度评分量互相相等。
2. 光的反射规律根据反射定律，可以分析光线在镜子、平面镜、曲面镜、棱镜等物品的反射规律。
通过这些规律可以进行光学器件的设计和应用。
三、光的折射1. 光的折射定律当光线从一种介质入射到另一种介质时，会发生折射。
根据光的折射定律，入射角、折射角以及两种介质的折射率之间有特定的关系。
即入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
2. 折射率不同的物质对光的折射具有不同的能力，这种能力的大小由介质的折射率来描述。
通常折射率的定义是介质中光速与真空中光速的比值。
3. 折射规律根据折射定律可以分析折射角和入射角的关系，也可以证明光在折射率不同的介质中会出现全反射现象，这是光纤和光导管应用的原理。
四、光的成像1. 光的成像原理在光学中，成像是光折射或反射后产生的物体形象。
根据光的成像原理，可以分析光的折射和反射过程，得出成像的位置、大小和性质。
2. 镜子成像特点根据光的反射规律，不同类型的镜子如平面镜、凸面镜和凹面镜，对入射光线的反射方式有所不同。
通过分析镜子的反射特点，可以了解镜子的成像特点，如实像、虚像和放大缩小等。
3. 透镜成像特点透镜是光学器件的一种，在透镜中也会发生光的折射。
透镜可以使入射平行光线汇聚成一个焦点处，并且能够产生实像和虚像。
五、光的波动1. 光的波动性质光是一种电磁波，具有波动性质，其中包括波长、频率和波速等。
九年级物理光学知识点
光学是物理学的一个分支，主要研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象和光的特性。
下面将介绍九年级物理光学的一些重要知识点。
1.光的传播：光是一种电磁波，在真空中传播速度为光速（约为3×10^8m/s）。
光可以沿直线传播，这就是光的直线传播原理。
2.光的反射：光遇到界面时，会发生反射。
反射定律描述了光线入射角和反射角之间的关系，即入射角等于反射角。
3.光的折射：光从一种介质传播到另一种介质中时，会发生折射。
折射定律描述了光线入射角、折射角和介质折射率之间的关系。
4.光的色散：光在经过一些介质时，不同波长的光线会呈现出不同的折射角，导致光的分离。
这种现象称为色散。
例如，光通过一个三棱镜时，会产生色散。
5.光的干涉：光在相干光源的照射下，受干涉现象的影响而波动强度发生变化的现象称为光的干涉。
干涉现象可以分为两种类型：建立干涉和破坏干涉。
6.光的衍射：当光通过一些比它的波长略大的孔径或物体边缘时，光波会偏离直线传播，并呈现出明暗条纹的现象。
这种现象称为光的衍射。
7.光的像的成因：光的折射和反射过程决定了光的像的形成。
光的像分为实像和虚像。
实像是由光线交叉而成的，可以在屏幕上看到；虚像是由反射或折射出来的光线的延长线相交而成的，不能在屏幕上看到。
8.光的光程差：光程差是指两束光线从光源到达观察点所经过的光程之差。
光程差与干涉和衍射现象密切相关，是这些现象的重要因素。
9.光的色彩：光的色彩是由不同波长的光组成的。
在自然光中，白光是由波长在400-700纳米范围内的所有颜色组成的。
10.光的消色散：光的色散可以通过使用透明介质将光通过特定的形状来消除，形成一个透镜或棱镜。
11.光的电磁性质：光具有电磁性质，可以被电场和磁场相互转换。
这就是光的电磁波动理论的基础。
以上是九年级物理光学的一些重要知识点。
了解这些知识，可以帮助我们更好地理解光的行为和特性，并应用到实际生活中的各种问题中。
【精品】物理光学PPT课件(完整版)
绪论
1. 物理光学的研究对象和内容
光学是研究光的本性,光的传播以及它和物质相互作 用的学科。
光学
几何光学 物理光学 现代光学
波动光学 量子光学
几何光学：基于“光直线传播”的概念讨论光的传播规律 几何光学三个基本定律（直线传播，折射、反射定律）。
是光波衍射规律的短波近似。
它们在方法上是几何的，在物理上不涉及光的本质。
f ( ) 1 cos Ts ( )
在三个坐标轴方向上方向的空间频率为：
fx
cos
fy
cos
fz
cos
f x , f y , fz 又称为三维简谐波固有空间频率 f 的坐标轴分量。
f
2 x
f
2 y
f
2 z
1
2
f
2
光波的空间频率分量反映了波的传播方向， 所以可以根据光的波长和空间频率分量写出 波函数：
I A2 E(r ) E*(r )
此公式也适用于非单色光。
x 2π
O
0 y
-2π
共轭光波，也就是与原复振幅共轭的复振幅所描述的光波。 以图1.5的情形为例，z=0平面上的复振幅为：
E(r ) Aexp(ikx sin )
其中的γ也是入射光波的入射角。 其共轭为：
E*(r) Aexp(ikxsin ) Aexpikxsin( )
波面为球面的波被称为球面波。
理想点光源发出的波为球面波。
一个在真空或各向同性介质中的 理想点光源，它向外发射的光波 是球面光波，等相位面是以点光 源为中心、随着距离的增大而逐 渐扩展的同心球面。
1.3.1 球坐标系中的波动微分方程
球面波具有球对称性，在球坐标系中，球面波的波
物理知识点总结光学和声学
物理知识点总结光学和声学光学和声学是物理学中的两个重要分支，探讨了光和声波的性质、传播规律以及应用等方面的知识。
本文将对光学和声学的一些基本知识点进行总结和概述。
1. 光学知识点总结光学是研究光的产生、传播、反射、折射、干涉、衍射、偏振以及光的激发和吸收等现象和规律的学科。
下面将对光学知识点进行总结。
1.1 光的传播速度和光速光在真空中传播的速度约为300,000千米/秒，这是光的速度上限，称为光速。
光在不同介质中的传播速度会发生改变，通过折射率的概念可以描述光在不同介质中传播速度的变化。
1.2 光的反射和折射光在碰到边界面时会发生反射和折射。
反射是光线遇到边界面后发生改变方向的现象，按照反射定律，入射角等于反射角。
折射是光线由一种介质进入另一种介质时，发生改变方向和传播速度的现象，按照折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。
1.3 光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光相遇时产生的干涉现象，常见的有杨氏双缝干涉实验。
光的衍射是指光通过一个障碍物或者绕过障碍物时发生的偏离直线传播的现象，常见的有单缝衍射和圆孔衍射。
1.4 光的偏振光的偏振是指光波中的电矢量在特定方向上进行振动的现象。
当光波中的电矢量在一个平面上振动时，称为线偏振光。
通过偏振片的使用，可以实现对光的消光和选择性透过。
1.5 光与物质的相互作用光与物质的相互作用是光学研究中的重要内容，涉及光的吸收、散射、透射以及光与物质之间的相互转换等。
不同物质对光的相互作用会产生不同的效果，例如反射、折射、吸收和发光等。
2. 声学知识点总结声学是研究声波的产生、传播、反射、折射、干涉、衍射以及声音的特性和应用等方面的学科。
下面将对声学知识点进行总结。
2.1 声波的传播和速度声波是一种机械波，需要介质来传播，无法在真空中传播。
声波的传播速度与介质的性质有关，一般情况下，在空气中的声速约为340米/秒。
2.2 声音的特性声音是由物体振动引起的机械波，具有频率、振幅、波长和速度等特性。
物理光学复习提纲(重点归纳)
第一章 光的电磁理论 1.1 光的电磁波性质1.麦克斯韦方程组精品文档物理光学E d lB dstCAEBtD d sVdvAB dsAH dl( JD t ) d sCA2.物质方程3.电磁场的波动性波动方程：2E12E2t 22H 12H2t 2DB 0HJDt4.电磁波c12.997 92 108m / s0 0光的来历：由于电磁波传播速度与实验中测定的光速的数值非常接近，麦克斯韦以此为重要依据，语言光是一种电磁波。
麦克斯韦关系式：nr（注：对于一般介质， εr 或 n 都是频率的函数，具体的函数关系取决于介质的结构，色散）（注：相对介电常数通常为复数会吸收光）折射率： ncr r可见光范围：可见光 (760 nm~380 nm) 每种波长对应颜色：红色 760 nm~650 nm 绿 色 570 nm~490 nm紫 色 430 nm~380 nm橙 色 650 nm~590 nm 青 色 490 nm~460 nm 黄 色 590 nm~570 nm蓝 色 460 nm~430 nm1.2 平面电磁波1.2.1 波动方程的平面波解波面：波传播时，任何时刻振动位相总是相同的点所构成的面。
平面波：波面形状为平面的光波称为平面波。
球面波：波面为球面的波被称为球面波。
1.2.2 平面简谐波（ 1）空间参量空间周期：空间频率： f1空间角频率 (波数 ): k k 2 f 2 / f（ 2）时间参量 1 2时间周期：TT 时间频率：T 时间角频率： 2T（ 3）时间参量与空间参量关系k1.2.3 一般坐标系下的波函数（三维情形）1.2.4 简谐波的复指数表示与复振幅一维简谐波波函数表示为复指数取实部的形式：E(z,t) Acos(kz t 0 )Re Aexp i (kz t 0)不引起误解的情况下：E( z,t ) Aexp[i(kz t 0 )]复振幅：E(z) Aexp[i(kz 0 )]1.6 光在两介质分界面上的反射和折射1.6.1 反射定律和折射定律入射波、反射波和折射波的频率相同反射定律：反射角等于入射角折射定律：n i sin i n r sin n i sin i n t sin r t1.6.2 菲涅尔公式s 分量和 p 分量：Ek r 通常把垂直于入射面振动的分量叫做 s 分量，ipErsEis把平行于入射面振动的分量称做p 分量 。
南开大学姚江宏特色大学物理课件光学1-1第一章 光的干涉
解：在真空中 r2 r1
S2上盖一介质
S1 r1
r2 h nh r1
Sd
p
r2
x
o
零级明条纹：=0 r2 r1 h nh (1 n)h
S2 L
光路中有介质时n>1，r2<r1，零级明条纹向下移动。
且当 D b, D d 时
A' S2 A' S1 2D
36
由几何关系： A' S2 [(d / 2 b / 2)2 D2 ]1/2 A' S1 [(d / 2 b / 2)2 D2 ]1/2
得出：( A' S2 )2 ( A' S1)2 bd
A' S2 A' S1 2D
)2
r22 r12 (r2 r1)(r2 r1) 2xd
当L >>d 时：
r1
r2 2L 2 xd
r2
r1
xd L
0 L
S1 r1
Sd
p
r2
x
o
S2
19
L
结论1：明暗条纹的中心位置
2 xd 0 L
2 xd 2k L
明条纹中心位置： x kL
d
0统一写成
k 0,1,2,
k 叫波矢，波矢的方向表示波的传播方向。k=2 /
是光矢量每振动一次在介质中传播的距离叫波长。
5
电磁场的能量密度 w 1 E2 1 H 2
2
2
平面电磁波的能量密度 E 2 H 2 w E 2
能流密度矢量的大小
S uw uE2 uA2 cos2 (t o 2r )
- 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)。
这就是平面简谐光波的三角函数表达式
1.1 光的特性
1.1.2 几种特殊形式的光波
1.平面光波
平面简谐光波的三角函数表达
上式中，e为E 振动方向的单位矢量;
2
k 称空间角频率（波数）: k
空间周期（波长）：λ 空间频率：
1
光在介质中的周期T与速度v的关系为: vT
1.1 光的特性
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
2. 麦克斯韦电磁方程(微分方程) 积分形式的方程组只适合于一个有限大小范围的电磁场。对于 一给定点的电磁场，应该用麦克斯韦方程组的微分形式表示：
式中ρ和J 分别是给定点的自由电荷密度和传导电流密度， ▽称为微分算符矢量（〆/〆x ，〆/〆y ，〆/〆z）.
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
1. 电磁波谱
1) 按照其频率的次序排列成谱，称为电磁波谱； 2) 通常所说的光学区域包括： 红外线（0.76um~ 1mm ） ; 可见光（380nm ~760nm）; 紫外线（10 nm ~400nm）.
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程 1. 电磁波谱
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
2. 麦克斯韦电磁方程(物理意义) 第一式即高斯定理，说明在任何电磁场中，通过任一封闭曲面 的电通量等于此曲面内所包含的自由电荷的电量; 第二式是说，在任何电磁场中，通过任何封闭曲面的磁通量恒 等于零，即磁荷不存在； 第三式是法拉弟电磁感应定律表示式，说明在任何电磁场中， 电场强度沿任一封闭回路的线积分等于该回路所包含磁通量变化率 的负值。 第四式中id麦克斯韦称其为“位移电流”（有别于通常的传导 电流），则此式可写成：∮l H· dl=i+id 这是推广的安培定律，它 说明，在任何电磁场中，磁场强度沿任何封闭回路的线积分等于通 过此回路所包围的任意曲面的总电流强度。
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
3.物质方程 ①上述麦克斯韦方程组并未给出介质特性对电磁场量的影响， 即物质方程。 一般情况下物质方程是比较复杂的，与介质的物质结构和性质 有关。但对各向同性均匀介质，有很简单的关系 ，即：
D =εE, B = μH, J = σE
式中介电常数ε 、磁导率μ和电导率σ 。 ②对真空，分别用 εo、μo和σo表示,并且知道: ③相对介电常数和相对磁导率的概念，定义为：
三角形式
复数形式
复振幅
这就是球面光波的复数表达式, 振幅与半径的开方成反比。
1.1 光的特性
1.1.2 几种特殊形式的光波
4.高斯光束
高斯光束是指光束既不是均匀的平面光波，也不是均匀的球 面光波，而是一种振幅和等相位面都在变化的高斯球面光波。 激光器产生的各种模式的激光中，最基本、应用最多的是 基模高斯光束。 考虑到高斯光束的柱对称性，采用圆柱坐标系的形式：
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
4.电磁波动方程
麦克斯韦方程组描述了电磁现象的变化规律，指出任何随时
间变化的电场，将在周围空间产生变化的磁场；任何随时间变化的 磁场，将在周围空间产生变化的电场。变化的电场和磁场相互联系， 相互激发，并且以一定的速度向周围的空间传播。
交变电磁场就是以一定的速度向周围传播，应当满足描述这种 波传播规律的波动方程
1.1 光的特性
1.1.2 几种特殊形式的光波
1.平面光波
令
这就是平面波动方程的通解
1.1 光的特性
1.1.2 几种特殊形式的光波
1.平面光波
说明这个解的物理意义
①先设f2=0,则f =f1(z-vt). 对于满足z－vt＝常数的z和t来说， 场都有相同的值。经过任意时间间隔∆t以后，(z,t)变成 (z+v∆t,t+∆t), 这时(z-vt) 仍保持不变；在沿波传播方向经过 任意空间间隔∆z后，（z,t）变成(z+∆z,t+∆z/v), 这时(z-vt) 保持不变，所以f1(z-vt)确实代表了一列沿z正方向传播的平面 波； ②同样容易判断，f2(z+vt)是沿相反方向, 即沿z负方向传播的 平面波。
3) 电磁波谱图
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
1. 电磁波谱
4) 各个波段的特点及其应用： ①X射线和γ射线的波长与原子间隔相当，具有相对较强的穿透力； X射线可以用于医学诊断，无损检测和晶体物质结构的研究；γ射 线对人体有害，但适当控制可以杀死癌细胞； ②紫外线 人眼不能直接感知，可用荧光屏，或照相乳胶，或光 电管来测量；紫外线能量高（能量与频率成正比），来自太阳的紫 外线的能量使大气层电离，从而产生电离层；紫外线对细胞、细菌 具有一定的杀伤力； ③红外线 人眼不能直接感知，但热效应显著，可用红外光电器件 显示红外图象，夜视仪就是按照这个原理；红外线也是当今光纤通 信的窗口波段； ④微波 常用电路获得，最著名的应用是雷达，微波炉，微波通信； ⑤视频和射频 是电视、广播电子学通信的主要工作波段；
E E (r , z , t ) 2 1 2 1 2 r 2 r r z 2 v 2 t 2 E 0
1.1 光的特性
1.1.2 几种特殊形式的光波
4.高斯光束
E0 E ( r, z, t ) e w( z )
r2 r2 i k ( z ) arctan 2 2R( z) w (z) z f it
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
2. 麦克斯韦电磁方程(物理光学最基础的知识)
在1865年，麦克斯韦总结了当时关于电磁现象的一些规律，给 出了表征电场和磁场性质的四个积分方程：
式中E是电场强度，D是电感应强度(电位移矢量)，H是磁场强度； B是磁场感应强度，Φe是电通量，Φm是磁通量，i是电流强度， qi是电荷。
机械电子工程专业重点基础课程
《工程光学》
——物理光学 （第一章 光在各向同性中的传输特性）
机械工程学院光机电一体化研究所
本章的主要内容
光的电磁理论；简单地叙述光的基本特性；讨论 光在各向同性介质中的传播特性;光在介质界面上的 反射和折射特性；
1.1 光的特性 1.2 光在各向同性介质界面上的反射和折射 1.3 光波在金属表面上的反射和折射
1.1 光的特性
1.1.2 几种特殊形式的光波
1.平面光波
平面简谐光波的三角函数表达
下面给出通解的一个最简单，但又是最基本，最常用的数学形式 谐波(亦称为正弦波或余弦波----三角函数)的数学表达式。 所谓谐波是指空间每点的振动是时间变量的谐函数波。 对于平面谐波，其数学表示式为：f A cos(t kz) B sin(t kz) 取z轴正向传播的平面光波，其电场就可以表示为：
1.1.2 几种特殊形式的光波
1.平面光波
平面光波是指波面(任一时刻振动 状态相同的各点所组成的面)为一平 面的波。
若P为t时刻的波面，则P上任一点 A的振动状态与B的振动状态相同。 图中OB与平面P垂直，是波的传播 方向。 假设平面波沿直角坐标系的z方向 传播： 2 f 1 2 f 1 1 2 2 0 f 0 2 z v t z v t z v t
可见，能量密度与场强的平方成正比。能量随电磁波传播，在 各向同性的均匀介质中，能量传播方向即波的方向，与电矢量和磁 矢量互相垂直。
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
5.电磁波的能量
②坡印廷矢量S 的大小用单位时间内通过垂直于传播方向的单位 面积的能量来表示，方向则是能流传播方向。 容易找到能流密度和能量密度的关系。设dA是垂直于电磁波 传播方向的截面积，则在dt时间内通过这个面的辐射能为dW＝ ω· v· dA· dt, 按照定义: E2 H 2 dW S v v E 2 v H 2 EH S v dA dt 2 由于S方向即电磁波传播方向, 有:
S EH
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
5.电磁波的能量
③由于光波段电磁波的频率很高，人们接收的光能都是一定时间 间隔内的平均值，故用能流密度平均值表示光的强度I.考虑到光 波是简谐波，光强公式可以写成:
式E0和H0分别是光波中电波和磁波的振幅。
1.1 光的特性
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
4.电磁波动方程
可以推导得到： 同理： 令： 可以将上面两式得到非常重要著名的波动方程：
1.1 光的特性
1.1.1 光波与电磁波 麦克斯韦电磁方程
5.电磁波的能量
电磁波既然是电磁场的传播，而电磁场具有确定能量，因而波 动过程也是电磁能量的传播过程。 ①场的能量分布用能量密度ω表示，即场中某一点附近的一个 小体积元d V内的能量d W与该体积元之比： ω= d W/ d V。 从电学中知道，电场和磁场的能量密度公式分别为: 电磁场中任一点的总能量密度可写成:
e
e
式中： 高斯光束的共焦参数或瑞利长度： 与传播轴线相交于z点的高斯光束等相位面的曲率半径： 与传播轴线相交于z点的高斯光束等相位面上的光斑半径：
基模高斯光束的束腰半径：
1.1 光的特性
1.1.2 几种特殊形式的光波
4.高斯光束
高斯分布与光斑尺寸
高斯光束的扩展
1.1.2 几种特殊形式的光波
1.平面光波
平面简谐光波的复数表达
为了便于表达，通常把平面简谐光波的波函数写成复数形式：
三角形式
复数形式
省略表示实部的符号
这就是平面简谐光波的复数表达式