最新《光学》绪论和第一章幻灯片课件

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
E H
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
在真空中u= c
1 3108[ms1]
00
5、电磁波的能量 SEH,I12E02
光是电磁波，把电磁波按波长或频率的次序排列成谱，称为
爱因斯坦
五、现代光学时期
•1960年，梅曼制成了红宝石激光器，激光的问世，使 古老的光学焕发了青春，光学与许多科学技术领域相互 渗透，相互结合，派生出许多崭新的分支。主要包括： 激光、全息照相术、光学纤维、红外技术。激光、原子 能、半导体、电子计算机被称作当代四大发明。
[美]机载激光系统
•近年又产生了傅里叶光学和非线性光学。 •傅里叶光学：将数学中的傅里叶变换和通讯中的线性系 统理论引入光学。
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
惠更斯
麦克斯韦
• 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
I A2
§1-1 波的独立性、叠加性和相干性 一、光源
1、光源的发光机理
光源的最基本发光单元是分子、原子
能级跃迁辐射 E2
= (E2-E1)/h
E1
波列
108秒
波列长L = c
•
普通光源中电子的跃迁以自发跃迁为主，各个光子
之间频率相同，但是偏振、相位均为随机，因此相干长
度较小，不在特殊装置上一般不容易观测到干涉、衍射
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。
黄 590nm~570nm
绿 青
570nm~500nm 500nm~460nm
折射率
nc u
rr
蓝 460nm~430nm 紫 430nm~400nm
u c, 0
nn
光波是电磁波。 光波中参与与物质相互作用（感光作用、生理作用）的 是 A 矢量，称为光矢量。 A 矢量的振动称为光振动。
光强：在光学中，通常把平均能流密度称为光强， 用 I 表示。
教材说明：按大纲要求，考Leabharlann Baidu将来部分学生考研， 部分附录讲解，带“*”号一般不讲。
第一章 光的干涉
1.1 光的电磁理论 1.2 波的独立性、叠加性和相干性
1.3 单色波叠加形成的干涉图样 1.4 分波面双光束干涉； 1.5 光波的时间相干性和空间相干性 1.6 分振幅薄膜干涉； 1.7迈克尔逊干涉仪
沈括（1031～1095） 培根（1214～1294）
特点： 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。 • 菲涅耳和迪卡尔提出了折射定律
《光学》绪论和第一章
《光学》
绪论 第一章 光的干涉（10） 第二章 光的衍射（6） 第三章 几何光学的基本原理（8） 第四章 光学仪器的基本原理（6） 第五章 光的偏振（8） 第六章 光的吸收、色散和散射（2） 第七章 光的量子性（8） 第八章 现代光学基础（2）
总复习（6）
•沈括（1031～1095）所著《梦溪笔谈》中，论述了凸面镜、 凹面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理和虹的成因。 培根（1214～1294）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）发明了眼镜。 波特（1535～1561）研究了成像暗箱。
主要参考书：
• 《光学教程》 郭永康 四川大学出版社 • 《光学》 赵凯华 北京大学出版社 • 《光学教程》 叶玉堂 清华大学出版社 • 《光学》 蔡履中 山东大学出版社
要求：
1、看教材和参考书，培养自学能力。 2、作业要认真做，讲究格式，字迹工整，按时交送，
作业和课堂表现分占20%。 3、不迟到、早退，有事请假，无事不旷课。
效应。
普通光源：自发跃迁
• 发光的间隙性 • 发光的随机性
· ·
独立(不同原子发的光)
独立(同一原子先后发的光)
（一） 独立性：
当两列波在空间交迭时，它的传播互不干扰，亦即每 列波如何传播，就象另一列波完全不存在一样，各自独立 进行，这就是所谓的光的独立传播定律。
这不是光波所特有的，而是一般波动的性质，这就是 波的独立传播定律．
电磁波谱。可见光是一种波长很短的电磁波，其波长范围为
400nm~760nm，频率范围为7.51014Hz~3.9 1014Hz，它是能引起
视觉的电磁波。在真空中，光的不同波长范围与人眼不同颜色感 觉之间的对应关系如下:
红 760nm~630nm 光在不同媒质中传播时，频率不变，波
橙 630nm~590nm 长和传播速度变小。
1.8 多光束干涉
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。
平面简谐电磁波 E(r,t)E0cos(tur) H(r,t)H0cos(tu r)
1、任一给定点上的电场强度E和磁场强度H同时存在，同频 率、同相位并以同一速度传播；
（二） 叠加性：
当两列（或多列）波同时存在时，在它们的交迭区域 内每点的振动是各列波单独在该点产生的振动的合成．这 就是波的叠加原理．
波的叠加的数学意义
通常情况下，波动方程是线性微分方程，简谐波的表 达式就是它的一个解。如果有两个独立的函数都能满足同 一个给定的微分方程，那么这两个函数的和也必然是这个 微分方程的解。