光学基础知识.ppt

第二章光学基础知识与光场传播规律

圆偏振光检偏器旋转一周，光强无变化
椭圆偏振光检偏器旋转一周，光强两强两弱
由于位相差恒定, 2 1与时间无关,则
2 I A12 A2 2 A1 A2 cos( 2 1 )
t
t
干涉项
2.1.3 光的独立传播原理及干涉
3 相干性(干涉) ※讨论 (1)若两振动位相相同
2 1 2m , m 0,1,2,3
I ( A1 A2 ) 2
2.1.3 光的独立传播原理及干涉
3 相干性(干涉) 两列波产生相干的条件 (1)频率相同 (2)存在相互平行的振动分量 (3)位相差恒定
两个沿同一直线的简谐振动,频率相同,位相相同
E1 A1 cos(t 1 )
E2 A2 cos(t 2 )
叠加的结果 E E1 E 2 A cos(t )
由自然光得到偏振光的过程称为起偏,所用器件为起偏器; 如该器件用来检验某一束光是否为偏振光,则称之为检偏器. 最常见光偏振态包括：自然光,线偏振光,部分偏振光,圆偏振光和椭圆偏振光
2.1.5 偏振
(1)自然光自然光在垂直于光传播防线的平面内沿各个方向振动的矢量都有,呈各方向概率相等的随机分布 (2)线偏振光光矢量只沿某一固定方向振动的光为线偏振光。偏振光的振动方向与传播方向组成的平面称为振动面 (3)部分偏振光部分偏振光在垂直于光传播方向的平面内沿各方向振动的光矢量都有，但振幅不对称，在某一方向振动较强，而与它垂直的方向上振动弱
波动说惠更斯1678年《论光》一书中提出光是在“以太”中传播的波，提出光波动的次波原理,成功地解释了折射、反射定律,还解释了方解石的双折射定律.但是没有提到波长、相位这些概念 1815年,菲涅耳用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理,称为惠更斯-菲涅耳原理 · 1808年,马吕发现光在两种介质表面上反射时的偏振现象. 杨氏在1817年提出了光是一种横波的假设. 菲涅耳进一步完善了这个观点并导出了菲涅耳公式波动说理论既解释了光的直线传播,也解释了光的干涉、衍射现象,同时又解释了光的偏振现象.

光学基本知识讲座PPT课件

.
10
物像基本概念
4.同心光束与光程 ★ 一个发光点或实物点总是发出同心光束，
它与球面波相对应 ★ 一个像点如果由对应的同心光束汇聚而成，这样
的像点称为完善像点
★ 要成为完善像点，必须使入射波面与出射波面之间光程是相等的：Σ n× d=const
n 介质折射率 d 光线所经过的实际长度
.
11
四.材料与色散
3.波像差：以波像差作为像质的评判依据，激光头物镜的设
计中常以此为评价标准；
4.光学传递函数：把物的亮度分布函数展开为傅里叶级数或
傅里叶积分，光学系统的特性就表现为它对各种频率正弦波的传
递和反应能力，于是出现了较全面评价光学系统的新的评价手段-
光学传递函数。在照相物镜设计中已得到普遍采用。
.
36
光学基本知识
两列波相遇时，必须满
足下述条件才能发生干涉：
1.频率相同；
2.振动方向相同；
3.具有恒定的相位差。
右图称为牛顿环，是光干涉的典型例子。
.
39
二.光的衍射
波在传播过程中，
当遇到障碍物就会偏离直线传播的现象，犹如声音可以绕过大墙，无线电波能够跨越高山。光在一定条件下也偏离直线，这就是光的衍射。
24
像差知识介绍
像差：由光线传播定律决定，从光路实际计算表明，
任意组合的光学系统只能对近轴物点以细光束
成像。随着视场和孔径的增大，成像光束的同
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
.
25
1.球差

光学测量的基础知识课件

光线传播速度
光在不同物质中传播速度一般不同，在真空中最快。
光线直线传播的应用
可应用于光学测量、定位、光学仪器等。
光学成像原理
01
02
03
成像原理
基于透镜或反射面的折射或反射原理，将物体成像于视网膜或探测器上。
成像公式
1/f = 1/u + 1/v，其中f 为透镜焦距，u为物距，v 为像距。
成像质量
光学测量通常采用非接触式测量方式，具有高精度、高分辨率、非破坏性等优点。
光学测量特点
高精度
实时性
光学测量利用光的干涉、衍射等效应，可以实现高精度的测量，达到纳米级甚至更高级别的测量精度。
光学测量可以实现实时在线测量，可以在生产过程中快速获取测量数据，及时调整生产工艺，提高产品质量。
非接触性
环境监测
光学测量可以用于环境监测，如空气质量、水质、噪声等环境参数的测量。
医学诊断
光学测量在医学领域也有广泛应用，如医学影像、光学显微镜、激光治疗等。
科研领域
光学测量在科研领域也有重要应用，如物理实验、化学分析、生物研究等。
02
光学测量基本原理
光线传播定律
光线传播方向
光线在均匀介质中沿直线传播，当通过不同介质时，会发生折射和反射现象。
利用光谱和偏振等光学技术实现对大气污染物的监测，如二氧化硫、氮氧化物等。
水质监测
利用光学技术实现对水体中的污染物、悬浮物、叶绿素等物质的监测。
气象观测
利用光学技术实现对云层、风向、风速等气象参数的观测。
光学测量在安全防范中的应用
光学防盗系统
利用红外、微波等光学技术实现防盗报警，具有高灵敏度和高分辨率等优势。

光学薄膜基础知识PPT教案

波动光学的建立
1845年，法拉第——光的振动面在强磁场中的旋转
1856年，韦伯——电荷的电磁单位和静电单位的比值= 光在真空中的速度
第36页/共120页
将光与电磁现象联系起来 37/120
1865年，麦克斯韦——光的电磁理论——麦克斯韦方程组
D
B 0
H
jc
D t
E B t
5/120
事实上，泰勒发展了一种用化学侵蚀产生“失泽” 而制作化学减反膜的方法。
目前制备光学应用的薄膜的主要方法是真空蒸发法和溅射法，后者在十九世纪中叶就发现了，而前者可追朔到二十世纪初。
但在1930年以前，它们不能作为实用的镀膜方法，因为没有获得高真空的真正适用的抽气机，直到 1930年出现了油扩散泵—机械泵抽气系统以后，制造实用的真空镀膜机才成为可能。
真空中：
2B 1 2B 0 c2 t 2
2E 1 2E 0 c2 t 2
麦克斯韦
c 1 299792458 米／秒 0 0
1832年,法拉第猜想: 电磁作用可能以波
1887年，赫兹发现了电磁波
——电磁光学建立
的形式传播，而且光可能就是一种电
磁波动
第37页/共120页
38/120
量子论和相对论的建立
对于光学薄膜，在一块基片上淀积五、六十层膜并非罕见，涂镀工艺是比较成熟的；
而对光学波导，则膜层层数一般不多，通常仅用一层膜，其镀制工艺仍处在发展初期。
本课程讲的是第一种情况。
第10页/共120页
11/120
Optical thin films：通常意义的光学薄膜；
Optical coatings:一般来讲薄膜敷于光学玻璃、塑

(完整版)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.玻璃直径或边长大于150mm,称大块光学玻璃，根据玻璃各部位间折射率微差值最大值Δnmax分类。

精选
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。

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
23
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
15
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

基础光学知识(眼睛,光学镜片)

球面透镜的视觉像移

球面透镜的视觉像移将-3.00D置于眼前，通过镜面观察远处目标，并缓缓上下平移镜片时，所见目标也随之上下移动，当左右平移镜片时，目标也随之左右移动，这种目标的动向与镜片平移方向一致，称为顺动。
将+1.00D置于眼前，通过镜面观察远处目标，并缓缓上下平移镜片时，将会发现目标逆镜片移动方向而动，这称为逆动。

光线通过柱面透镜，将形成一条焦线焦线与轴向平行
• 正柱镜
• 负柱镜
柱面透镜的光学特性

光学光线通过轴向子午线（图中垂直方向）不会出现聚散度的改变。光线通过屈光力子午线（图中水平方向）会出现聚散度的改变。
柱面透镜的光学特性

柱面透镜各个子午线上的屈光力不等，且按规律周期变化着柱面透镜的视觉像移：将一块柱面镜片置于眼前，透过镜面观察远处目标，并缓缓上下平移镜片时，所见目标也随之上下移动，若将镜片左右平移时，目标显不动状，当将镜片（以矢轴为轴）转动时，透过透镜，所见目标将会扭曲变形。如果目标是一个十字线，那么十字线在该镜片移动的过程中将一会儿“合拢”相向运动，继而又“分开”运动，这种“合拢”和 “分开”的运动是呈周期性地变化的，称之为“剪刀运动”。这种现象是由柱面透镜各个子午线上具有的屈光力不相同所造成的。目标呈不动状的方向即为柱面透镜的轴位方向。

屈光度表示法： 1/4系统：以1/4D为间距，保留两位小数（±0.25D ±0.50D ±0.75D） 1/8系统：以1/8D为间距，保留两位小数（±0.12D ±0.25D ±0.37D）
球面透镜

概念：前后两个面都是球面一个球面＋一个平面球面
球面透镜的分类

凸透镜（正透镜，会聚透镜）中央比边缘厚