光学实验基础知识 ppt课件
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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
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》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
工程光学实验PPT课件
后将成为一束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反 射回去，反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的焦平面上，其会 聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。 • 三、实验仪器
• 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S • 2、品字形物屏P： SZ-14 • 3、凸透镜L： f=190mm(f=150mm) • 4、二维调整架： SZ-07 • 5、平面反射镜M • 二维调整架： SZ-07 • 7、通用底座： SZ-04 • 8、二维底座： SZ-02 • 9、通用底座： SZ-04
• 光学表面上如有灰尘，用实验室专备的干燥脱脂棉轻轻拭去或 用橡皮球吹掉。
• 光学表面上若有轻微的污痕或指印，用清洁的镜头纸轻轻拂去， 但不要加压擦拭，
• 更不准用手帕、普通纸片、衣服等擦拭。若表面有较严重的污 痕或指印，应由实验室人员用丙酮或酒精清洗。所有镀膜面均 不能接触或擦拭。
• 防止唾液或其溶液溅落在光学表面上。
F1经Lo后成一放大实像F’1，然后再用目镜Le作为放大镜观察 这个中间像F’1，F’1应成像在Le的第一焦点Fe之内，经过目镜 后在明视距离处成一放大的虚像F’’1。 • 三、实验仪器 • 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S • 2、1/10mm分划板F1
•
mx=(像宽/实宽)÷20 （20为测微目镜的放大倍数）
• 像距改变量：s=(a1-a2)+(b2-b1)
• 被测目镜焦距：fe=s/(m2-m1)
• 实验四 自组显微镜
返回
• 一、实验目的 • 了解显微镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量它的
放大率的一种方法。
• 二、实验原理 • 物镜Lo的焦距fo很短，将F1放在它前面距离略大于fo的位置，
2 F 3 4 Le 5
• 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S • 2、品字形物屏P： SZ-14 • 3、凸透镜L： f=190mm(f=150mm) • 4、二维调整架： SZ-07 • 5、平面反射镜M • 二维调整架： SZ-07 • 7、通用底座： SZ-04 • 8、二维底座： SZ-02 • 9、通用底座： SZ-04
• 光学表面上如有灰尘，用实验室专备的干燥脱脂棉轻轻拭去或 用橡皮球吹掉。
• 光学表面上若有轻微的污痕或指印，用清洁的镜头纸轻轻拂去， 但不要加压擦拭，
• 更不准用手帕、普通纸片、衣服等擦拭。若表面有较严重的污 痕或指印，应由实验室人员用丙酮或酒精清洗。所有镀膜面均 不能接触或擦拭。
• 防止唾液或其溶液溅落在光学表面上。
F1经Lo后成一放大实像F’1，然后再用目镜Le作为放大镜观察 这个中间像F’1，F’1应成像在Le的第一焦点Fe之内，经过目镜 后在明视距离处成一放大的虚像F’’1。 • 三、实验仪器 • 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S • 2、1/10mm分划板F1
•
mx=(像宽/实宽)÷20 （20为测微目镜的放大倍数）
• 像距改变量：s=(a1-a2)+(b2-b1)
• 被测目镜焦距：fe=s/(m2-m1)
• 实验四 自组显微镜
返回
• 一、实验目的 • 了解显微镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量它的
放大率的一种方法。
• 二、实验原理 • 物镜Lo的焦距fo很短，将F1放在它前面距离略大于fo的位置，
2 F 3 4 Le 5
光学复习专题PPT课件
凸透镜不变，焦点不变， 焦距不变
凹透镜成像
1.平行主光轴的光， 反向延长线过焦点 2.延长线过焦点的 光，平行于主光轴 3.过光心的光，方 向不变
FoF
凸透镜成像实验
1.实验原理：光的折射 2.实验器材：凸透镜、蜡烛、光屏、光具座（估读） 3.实验步骤：调整高度，使烛焰、凸透镜、光屏中心 大致在同一高度 目的：确保烛焰的像呈在光屏中心
是 1m 。物体以2m/s的速度远离平面 镜，运动了2s。此时，像与物体的距 离是 10m 。像的大小 不变 。
汽车的前挡风玻璃为什么是斜的？
要求：根据反射规律作图找像点s'；
s
S'
如图，MN表示平面镜，AB表示镜前的 物体，根据平面镜成像的特点作图。
M A
B N
M A
B N
第一步：画垂线 第二步：标直角 A' 第三步：找等距 第四步：标符号 第五步：画虚像
B'
S为光源，从S到A能画几条光线
S '
光的折射
1.定义 光从一种物质斜射入另一种物质时，传播方向 产生偏折 2.光从一种介质到另一种介质，会产生光的反 射，也会产生光的折射 3.光的折射生活现象 （1）水中银币、鱼比实际位置浅 （2）游泳池看着比实际深度浅 （3）筷子、铅笔等在水中看着像是折断 （4）岸上的树，从水里看，比实际高度高 （5）海市蜃楼
凸透镜成像
1.凸透镜：中间厚两边薄——会聚 2.凹透镜：中间薄两边厚——发散
A
B
C
D
E
F
属于凸透镜的是： A 、C、D
属于凹透镜的是： B 、E 、F
凸透镜成像
1.平行主光轴的光， 过焦点 2.过焦点的光，平 行于主光轴 3.过光心的光，方 向不变
凹透镜成像
1.平行主光轴的光， 反向延长线过焦点 2.延长线过焦点的 光，平行于主光轴 3.过光心的光，方 向不变
FoF
凸透镜成像实验
1.实验原理：光的折射 2.实验器材：凸透镜、蜡烛、光屏、光具座（估读） 3.实验步骤：调整高度，使烛焰、凸透镜、光屏中心 大致在同一高度 目的：确保烛焰的像呈在光屏中心
是 1m 。物体以2m/s的速度远离平面 镜，运动了2s。此时，像与物体的距 离是 10m 。像的大小 不变 。
汽车的前挡风玻璃为什么是斜的？
要求：根据反射规律作图找像点s'；
s
S'
如图，MN表示平面镜，AB表示镜前的 物体，根据平面镜成像的特点作图。
M A
B N
M A
B N
第一步：画垂线 第二步：标直角 A' 第三步：找等距 第四步：标符号 第五步：画虚像
B'
S为光源，从S到A能画几条光线
S '
光的折射
1.定义 光从一种物质斜射入另一种物质时，传播方向 产生偏折 2.光从一种介质到另一种介质，会产生光的反 射，也会产生光的折射 3.光的折射生活现象 （1）水中银币、鱼比实际位置浅 （2）游泳池看着比实际深度浅 （3）筷子、铅笔等在水中看着像是折断 （4）岸上的树，从水里看，比实际高度高 （5）海市蜃楼
凸透镜成像
1.凸透镜：中间厚两边薄——会聚 2.凹透镜：中间薄两边厚——发散
A
B
C
D
E
F
属于凸透镜的是： A 、C、D
属于凹透镜的是： B 、E 、F
凸透镜成像
1.平行主光轴的光， 过焦点 2.过焦点的光，平 行于主光轴 3.过光心的光，方 向不变
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n n 称为光焦度。
r
Φ与物、象位置无关，仅与两介质和界面有关
Φ 的单位为m-1, 用屈光度D表示，1D=1m-1
2．焦点和焦距
（1）光焦度
n n
r
r
n
n’
由 n n n n 有 P n
p p r
n
p
当p、n、n给定后，r P 。
光焦度Φ：表征折射球面的聚光本领。
① 是系统的固有特征量 表征折射面的聚光本领，它不因入射 光线的方向改变而改变。
A—B的路径应选择哪一条？
按费马原理C点的位置应使[ABC]为极值。 求路径 l 光程变分为0的条件：光线只取
x (n1l1 n2l2 ) 0
z
( n1l1
n2l2 )
0
的路径。
将l1、l2的表达式代入上式有
l ACB n1l1 n2l2
其中：
l1
y12 ( x x1 )2 z 2
v2
c
c
有 n1l1 n2l2
n1
n2
* 可见，光在不同的介质中，相同的时间内传
播的几何路程不同，但光程相同。
又有
t n1l1 n2l2
c
c
光程的概念可理解为： 光在介质中通过真实路程所需时间内，在真空中所能传播的距离。
借助光程，可将光在各种介质中走过的路程折算为在真空中的路程，便于比较光在 不同介质中传播所需时间长短。
光学
主讲 于国萍
武汉大学物理科学与技术学院 2010级
同 学 们 好！
主要参考书
• 赵凯华、钟锡华《光学》上下册 (北大) • 钟锡华《现代光学基础》（北大） • 郭永康、鲍培谛《基础光学》(四川大学) • 郭光灿、庄象萱《光学》(高教社) • 章志鸣、沈元华、陈惠芬《光学》(高教社) • 母国光、战元令《光学》(人民教育社) • E.赫克特；A.赞斯《光学》上下册 (高教社)
《大学物理光学》PPT课件
3
光学仪器的发展趋势 随着光学技术的不断发展，光学仪器正朝着高精 度、高灵敏度、高分辨率和自动化等方向发展。
03
波动光学基础
Chapter
波动方程与波动性质
波动方程
描述光波在空间中传播的数学模型，包括振幅、频率、波长等参现象，是波动光学的基础。
偏振现象及其产生条件
干涉仪和衍射仪使用方法
干涉仪使用方法
通过分束器将光源发出的光波分成两束，再经过反射镜反射后汇聚到一点，形成干涉图样。通过调整反射镜的位 置和角度，可以观察不同干涉现象。
衍射仪使用方法
将光源发出的光波通过衍射光栅或单缝等衍射元件，观察衍射现象。通过调整光源位置、衍射元件参数等，可以 研究光的衍射规律。
光的反射与折射现象
光的反射
光在两种介质的分界面上改变传播方向又返回原来 介质中的现象。反射定律：反射光线、入射光线和 法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线 两侧，反射角等于入射角。
光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 改变的现象。折射定律：折射光线、入射光线和法 线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两 侧，折射角与入射角的正弦之比等于两种介质的折 射率之比。
了解干涉条纹的形成和特点。
衍射光栅测量光谱线宽度
03
使用衍射光栅测量光谱线的宽度，掌握衍射光栅的工作原理和
测量方法。
量子光学实验项目注意事项
单光子源的制备与检测 了解单光子源的概念、制备方法及其检测原理，注意实验 过程中的光源稳定性、探测器效率等因素对实验结果的影 响。
量子纠缠态的制备与观测 熟悉量子纠缠态的基本概念和制备方法，掌握纠缠态的观 测和度量方法，注意实验中的环境噪声、探测器暗计数等 因素对纠缠态的影响。
大学物理课件光学
如量子密钥分发、量子隐形传态 等。
超快激光技术及应用领域
超快激光技术的发展历程
从纳秒到飞秒，再到阿秒的超快激光脉冲的产生和应用。
超快激光技术的应用领域
包括超快光谱学、超快化学动力学、超快生物医学成像等。
超快激光技术的挑战与前景
如提高脉冲能量、压缩脉冲宽度、拓展应用领域等。
纳米光子学及前景展望
纳米光子学的基本概念
偏振光
光振动在某一特定方向的光，在垂直于传播方向的平面 上，只沿某个特定方向振动。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述线偏振光通过检偏器后透射光强与检偏器透振方向夹角的关系，即透射光强与夹角的余弦值的平方成正比。
布儒斯特角
当自然光在两种各向同性媒质分界面上反射、折射时，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中垂直振动多于 平行振动，折射光中平行振动多于垂直振动。当入射角满足某种条件时，反射光中垂直振动的光完全消失，只剩 下平行振动的光，这种光是线偏振光，而此时的入射角叫做布儒斯特角。
03 光的折射定律
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发 生改变，折射光线和入射光线分别位于法线的两 侧，且折射角与入射角满足一定的关系。
波动光学基础
光的干涉现象
当两束或多束相干光波在空间某 一点叠加时，其振幅相加而产生 的光强分布现象。干涉现象表明
了光具有波动性。
光的衍射现象
光在传播过程中遇到障碍物或小孔 时，会偏离直线传播路径而绕到障 碍物后面继续传播的现象。衍射现 象也是光波动性的表现。
衍射法测波长实验原理及操作过程
实验原理
当单色光通过单缝或小孔时， 会发生衍射现象，形成明暗相 间的衍射条纹。通过测量衍射 角或衍射条纹间距，可以计算 出单色光的波长。
超快激光技术及应用领域
超快激光技术的发展历程
从纳秒到飞秒，再到阿秒的超快激光脉冲的产生和应用。
超快激光技术的应用领域
包括超快光谱学、超快化学动力学、超快生物医学成像等。
超快激光技术的挑战与前景
如提高脉冲能量、压缩脉冲宽度、拓展应用领域等。
纳米光子学及前景展望
纳米光子学的基本概念
偏振光
光振动在某一特定方向的光，在垂直于传播方向的平面 上，只沿某个特定方向振动。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述线偏振光通过检偏器后透射光强与检偏器透振方向夹角的关系，即透射光强与夹角的余弦值的平方成正比。
布儒斯特角
当自然光在两种各向同性媒质分界面上反射、折射时，反射光和折射光都是部分偏振光。反射光中垂直振动多于 平行振动，折射光中平行振动多于垂直振动。当入射角满足某种条件时，反射光中垂直振动的光完全消失，只剩 下平行振动的光，这种光是线偏振光，而此时的入射角叫做布儒斯特角。
03 光的折射定律
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发 生改变，折射光线和入射光线分别位于法线的两 侧，且折射角与入射角满足一定的关系。
波动光学基础
光的干涉现象
当两束或多束相干光波在空间某 一点叠加时，其振幅相加而产生 的光强分布现象。干涉现象表明
了光具有波动性。
光的衍射现象
光在传播过程中遇到障碍物或小孔 时，会偏离直线传播路径而绕到障 碍物后面继续传播的现象。衍射现 象也是光波动性的表现。
衍射法测波长实验原理及操作过程
实验原理
当单色光通过单缝或小孔时， 会发生衍射现象，形成明暗相 间的衍射条纹。通过测量衍射 角或衍射条纹间距，可以计算 出单色光的波长。
《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
《初中物理光学》PPT课件
课件•光学基础知识•透镜及其应用•光的色散与光谱目录•光的干涉与衍射•光学仪器与使用•光学实验与探究光学基础知识光是一种电磁波光的传播速度光的传播路径030201光的本质与传播光源与光线光源能够自行发光的物体称为光源。
如太阳、电灯等。
光线为了形象地表示光的传播路径和方向，我们通常用一条带箭头的直线来表示光线。
箭头指向表示光的传播方向。
光线的分类根据光源和光线的特点，可以将光线分为平行光线、发散光线和会聚光线等。
光的直线传播光沿直线传播的条件01光沿直线传播的现象02光沿直线传播的应用03光的反射与折射光的反射光的折射反射与折射的应用透镜及其应用透镜的种类与性质凸透镜凹透镜透镜的焦点和焦距凸透镜成像规律当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，像和物在同一侧。
当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）以内时，成正立、放大的实像，像与物在透镜的同侧。
当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）时，成像于无穷远。
当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距以外两倍焦距以内（均指绝对值）时，成倒立、放大的虚像，像与物在透镜的异侧。
当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为两倍焦距（指绝对值）时，成与物体同样大小的虚像，在透镜异侧。
凹透镜成像规律老花眼镜利用凸透镜对光线的会聚作用制成的。
利用凹透镜对光线的发散作用制成的。
放大镜利用凸透镜成正立、放大的虚像的原理制成的。
照相机利用凸透镜成像规律中物距大投影仪立、放大的实像的原理制成的。
透镜在生活中的应用光的色散与光谱光的色散现象光的色散现象原理光的色散现象定义不同颜色的光在介质中的折射率不同，因此当复色光通过棱镜等介质时，会被分解为不同颜色的单色光。
光的色散现象实例光谱的分类根据产生方式不同，光谱可分为发射光谱、吸收光谱和反射光谱等。
光谱的概念光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案。
光谱的特点不同元素或化合物在特定条件下产生的光谱具有特征性，因此光谱分析在化学、物理等领域具有广泛应用。
2024版年度《光学》全套课件
2024/2/2
常见衍射现象
单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射 等。 03
衍射现象应用
04 光谱分析、光学成像等。
15
偏振现象及其产生原因分析
偏振现象定义
偏振是指光波中电场矢量方向在传播过程中有规则变化的现 象。
偏振产生原因
光波为横波，其电场矢量与磁场矢量相互垂直，且均垂直于 传播方向。当光波经过某些物质时，其电场矢量方向受到限 制，从而产生偏振现象。
3
光电效应规律及应用 总结光电效应的规律，如光电效应方程、截止频 率等，并探讨其在现代科技中的应用。
2024/2/2
20
玻尔原子模型及其意义探讨
2024/2/2
玻尔原子模型提出背景
介绍玻尔提出原子模型的背景，包括当时物理学界对原子结构的 认识以及存在的困难。
玻尔原子模型内容及假设
详细阐述玻尔原子模型的内容，包括原子的定态假设、频率法则以 及电子的跃迁等。
《光学》全套课件
2024/2/2
1
CONTENTS
• 光的本质与传播 • 几何光学基础 • 波动光学基础 • 量子光学基础 • 非线性光学简介 • 现代光学技术发展趋势
2024/2/2
2
2024/2/2
01
光的本质与传播
3
光的波粒二象性
2024/2/2
光的波动性质
光在传播过程中表现出波动性，如干涉、 衍射等现象。
普朗克黑体辐射公式
02
介绍普朗克为解决黑体辐射问题提出的能量量子化假设，以及
由此导出的黑体辐射公式。
公式验证及意义
03
通过实验验证普朗克公式的正确性，并探讨其在物理学史上的
重要意义。
19
高考物理光学ppt课件
折射现象
折射率与光速的关系
不同介质中光速不同，折射率与光速 成反比。
光从一种介质斜射入另一种介质时， 传播方向发生改变的现象，如棱镜分 光、透镜成像等。
2024/1/25
9
全反射与临界角
全反射现象
当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于或等于某一特定 角度（临界角），则光线完全反射回原介质，不再进入光疏介质。
2024/1/25
22
06 高考物理光学备考策略
2024/1/25
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熟悉考纲要求和考试形式
2024/1/25
01
仔细阅读并理解高考物理考纲中 光学部分的要求，明确考试形式 和评分标准。
02
了解历年高考物理光学试题的命 题规律和难易程度，为备考制定 合理的复习计划。
24
系统复习光学基础知识
熟练掌握几何光学的 基本概念和规律，如 光的反射、折射、全 反射等。
27
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
2024/1/25
28
全反射现象
当光从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于或等于临界角，就会 发生全反射现象。
20
考点二：透镜成像原理及应用
透镜的分类及特点
凸透镜和凹透镜的形状、光学性质及其成像特点 。
透镜成像规律
物体在透镜的不同位置时，成像的位置、大小和 倒正情况。
透镜的应用
了解透镜在日常生活、生产和科研中的应用，如 照相机、投影仪、放大镜等。
2024/1/25
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光的干涉现象及应用
双缝干涉
光通过两个小缝后，在屏幕上产 生明暗相间的干涉条纹，用于测
量光的波长。
薄膜干涉
大学物理实验--光学基础实验扩展PPT
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注意事项
1 ．光学元件应轻拿轻放，要避免震动和磕碰，以防破损. 2 ．为了区别凸透镜和凹透镜，可以持镜看书，将字放大
者为凸透镜，缩小者为凹透镜. 决不准用手触摸光学元件的光学面（如透镜的镜面），只
能接触非光学面（如毛玻璃面）. 也不准对着光学元件说话、咳嗽、打喷嚏，以防污损. 3 ．光学表面附有灰尘、污物时，不要自行处理（不能用
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实验原理
1、公式法测薄透镜焦距
在傍轴条件下 f f 1 uv
在空气中 f f
高斯公式
可得 1 - 1 1 v u f
高斯公式
Page 3
满足的条件
满足的条件
1、点物成点像 2 、必须在傍轴条件下进行 什么叫傍轴条件
在共轴球面系统中，若入射光线和出射光线靠近主光轴，且 与主光轴的夹角μ很小，使sinμ≈tgμ≈μ，cosμ≈1近似成立，则 相应的光线称为傍轴光线，上述条件称为傍轴条件。
在实验中,就要依靠在给定的导轨上进行调节,使有关部件中 心等高,来达到满足傍轴的条件。实验中我们可以通过共轭法调 节使各光具共轴。
Page 4
凸透镜焦距的测定 物距-像距法
利用测量得到的物距u像距v代入公式 1 1 1 v u f
Page 5
共轭法
Page 6
自准直法
当以狭缝光源 作为物放在透镜 的第一焦平面上时，由 发出的光经透镜 后 将形成平行光。如果在透镜后面放一个与透镜光轴垂直的平面反射镜 ，则 平行光经 反射，将沿着原来的路线反方向进行，并成像在狭缝平面上。狭 缝 与透镜 之间的距离，就是透镜的第二焦距 。这个方法是利用调节实验装 置本身，使之产生平行光以达到调焦的目的，所以称自准直法。
注意事项
1 ．光学元件应轻拿轻放，要避免震动和磕碰，以防破损. 2 ．为了区别凸透镜和凹透镜，可以持镜看书，将字放大
者为凸透镜，缩小者为凹透镜. 决不准用手触摸光学元件的光学面（如透镜的镜面），只
能接触非光学面（如毛玻璃面）. 也不准对着光学元件说话、咳嗽、打喷嚏，以防污损. 3 ．光学表面附有灰尘、污物时，不要自行处理（不能用
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实验原理
1、公式法测薄透镜焦距
在傍轴条件下 f f 1 uv
在空气中 f f
高斯公式
可得 1 - 1 1 v u f
高斯公式
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满足的条件
满足的条件
1、点物成点像 2 、必须在傍轴条件下进行 什么叫傍轴条件
在共轴球面系统中，若入射光线和出射光线靠近主光轴，且 与主光轴的夹角μ很小，使sinμ≈tgμ≈μ，cosμ≈1近似成立，则 相应的光线称为傍轴光线，上述条件称为傍轴条件。
在实验中,就要依靠在给定的导轨上进行调节,使有关部件中 心等高,来达到满足傍轴的条件。实验中我们可以通过共轭法调 节使各光具共轴。
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凸透镜焦距的测定 物距-像距法
利用测量得到的物距u像距v代入公式 1 1 1 v u f
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共轭法
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自准直法
当以狭缝光源 作为物放在透镜 的第一焦平面上时，由 发出的光经透镜 后 将形成平行光。如果在透镜后面放一个与透镜光轴垂直的平面反射镜 ，则 平行光经 反射，将沿着原来的路线反方向进行，并成像在狭缝平面上。狭 缝 与透镜 之间的距离，就是透镜的第二焦距 。这个方法是利用调节实验装 置本身，使之产生平行光以达到调焦的目的，所以称自准直法。
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。
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
相关主题
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PPT课件
4
测量方法：
焦距测量：物距像距法、二次成像法、自准直法、辅助透镜 法
折射率测量：最小偏向角法、掠入射法
光波波长测量：双棱镜干涉法、迈克尔逊干涉法、透射光—掌握方法—观察现象—分析现象
PPT课件
5
（二）常用光学仪器的使用 常用仪器:光具座、测微目镜、望远镜、分光计、 干涉仪、摄谱仪等。
α α
f′
透镜
α α
平面镜
PPT课件
15
3.
O′
α
y′
2α
2α
OO
y
α
f′
分划板
透镜
平面镜
物平面与反射镜平面相对位置影响实像的位置， 例如：分光计的调节就是利用自准直光路实现光轴与 主轴的垂直。 应用：自准直目镜。
阿P贝PT目课镜件
高斯目镜
16
（二）三棱镜分光光路
复色光→棱镜 →单色光 同一棱镜对不同波长的光具有不同的折射率。（针
科技领域发展，如天文、化学、生物、医学等。 光学实验技术：观察基本光学现象，学习和掌握
光学实验的基本知识和基本方法，培养基本的光 学实验技能。 光学实验：仪器精密，调节复杂，只有在了解仪 器结构性能基础上建立清晰的物理图像，才能选 择有效而准确的调节方法，判断仪器是否处于正 常的工作状态。 理论联系实际：在光学实验过程中，仪器的调节 和检验，实验现象的观察、分析等都离不开理论 的指导。
光学实验基础知识
杨鹏 物理与电子工程学院
PPT课件
1
主要内容
一、光学实验的内容 二、光学实验特点 三、光学实验遵循的原则 四、光学实验的观测方法 五、光学实验基本光路 六、光学实验常用仪器 七、实验数据处理
PPT课件
2
课程背景
光学：物理学经典学科，发展迅速。 经典光学理论和实验方法：促进科技进步。 新的研究成果和实验技术：促进光学学科及其他
7、 进行光学实验时尽量避免说话，防止口 水、唾液或其它液体溅落到光学面，造成光 学面的化学损伤；
8 、在对光学仪器或光学系统进行调整时， 要耐心细致，边调整，边观察，动作要轻、 柔、慢，切忌粗鲁与盲目操作；
PPT课件
11
9、 千万要注意在做实验的过程中观察与分 析实验过程与现象，尤其是出现与预期现 象反常的特殊现象，应及时将现象记录或 存储下来，向指导教师请教或分析；
了解仪器的构造原理及正常使用状态，调节到 正常使用状态的方法，操作要求，注意事项， 并具有较好的操作技能。
PPT课件
6
（三）学习分析光学实验中的基本光路
自准直光路、分光光路、助视放大光路、恒偏向光路。
（四）继续学习分析误差的方法和提高对实验数据 的处理能力
提高对实验数据的处理能力和实验结果误差原因的分析 水平，正确表达和评价实验结果，分析误差产生的原因 以及减小实验误差。
对钠光波长589.3nm而言）
i1
i1′
δ
i2
i2′
偏向角：出射光与入射光的夹角。 最小偏向角：光路对称时，出射光与入射光的夹角。
PPT课件
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（三）光栅分光光路
分光原理：光栅方程 dsinθ=kλ
各级谱线分布于零级像两侧。 零级像：k=0, θ=0的位置，所有波长的光重叠在
一起。
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18
六、基本光学仪器的使用
(1)被观察的物与像，或像与像是否重合
(2) 如果未重合，那么哪个离观测者近一些， 这 对于指导仪器的调节，确定像的位置很有帮助。
PPT课件
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五、基本光路
（一）自准直光路
1.
OOO′
f′
分划板
透镜
平面镜
在物体自身的平面上产生物体的实像，所以称为自准直光路。
PPT课件
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2.
O′
y′ O y
O
分划板
PPT课件
7
二、光学实验的特点
与理论密切结合
频率极高的电磁波，1014数量级，光学现象不直观，只 能观察一定时间内的平均效果。靠理论的支撑才能把握住 实验现象。
仪器调节要求高
仪器精密，必须严格调节，才能保证精度。迈克尔逊干涉 仪精度可达10-4mm。
实验能力要求高
实验技能、理论基础、判断能力。
3 、不使用时要及时将光学元件放回包装盒 内，长期闲置不用应该将其放入干燥皿中 保存；
PPT课件
9
4、 手拿光学元器件时切忌用手触摸“工作 面”，如果必须拿光学元器件时只能拿它的 非工作的“磨砂面”，例如透镜的外圆磨砂 面，棱镜的上下底面，柱面镜的上下磨砂面， 否则因人手的“汗迹”会腐蚀光学面造成永 久的损坏；
PPT课件
3
一、光学实验的主要内容
光学实验课， 学习的重点是学习和掌握光学实验的 基本知识、基本方法以及培养基本实验技能，研究 一些基本的光学现象，加强对经典光学理论的理解， 提高对实验方法和技术的认识。
（一）基本物理量的测量方法
基本物理量：透镜的焦距、基点、曲率半径，介质 折射率、溶液浓度、光波波长、光栅常量等。
5、 如发现光学元器件的工作面有灰尘，要 用专用的干燥脱脂棉轻轻擦拭或用橡皮球吹 去，绝对不能用嘴去吹；
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6 、若发现光学表面上已被轻微污染或有较 轻的印记，可以用清洁的镜头纸轻轻拂去， 擦试时不能加太大的压力以免光学表面被划 伤，更不能用普通纸、手帕、毛巾或衣物等 进行擦拭；
（一）光具座
双杆式和平直导轨式 长度为1-2m，刻有
毫米标尺。 滑块支架。
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将各种光学元件（透镜、面镜等等）组合成 特定的光学系统，运用这些光学系统成像时，要 想获得优良的像，必须保持光束的同心结构，即 要求该光学系统符合或接近理想光学系统的条件， 这样，物方空间的任一物点，经过该系统成像时， 在像方空间必有唯一的共轭像点存在，而且符合 各种理论计算公式。为此，在光具座上调节光学 系统，必须满足以下几点。
另外取得较好的实验效果，有光学实验须在低照度环境下
进行， 因此，要小心谨慎， 安全操作，防止事故， 要避免
光学元件跌落损坏，仪器读数失误，并注意保护视力。
PPT课件
8
三、光学实验遵循的原则
1、必须在熟悉仪器的性能与使用方法之后 才能进行使用与操作；
2、轻拿轻放，勿使仪器或光学元器件受到 冲击、碰撞和震动，特别注意不能从手中 滑落；
10、 使用完仪器设备后应当及时整理，放 回原处或加罩防护，防止灰尘污染。
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12
四、光学实验的观测方法
主观观察法和客观测量法
1、眼睛直接观察的方法，称为主观观察方法
2、用光电探测器来进行客观测量，常用光电管、 光敏电阻和光电池等
视差: 人们观察远近不同的物体A和物体B 时，常 会发生视觉差异的现象。利用视差进行如下判断: