最新《光学》绪论和第一章幻灯片课件
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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。
最新应用光学第一章PPT课件
※ 虚物，实像对应汇聚的同心光束。
Applied Optics
❖ 按照近代物理学的观点，光具有波粒二象性， 那么如果只考虑光的粒子性，把光源发出的光 抽象成一条条光线，然后按此来研究光学系统 成像。
问题变得简单 而且实用！
20
Applied Optics
几何光学：以光线为基础，用几何的方法来研究光在
介质中的传播规律及光学系统的成像特性。
《墨经》 欧几里德《反射光学》 阿勒·哈增《 光学全书》 开普勒、斯涅尔、笛卡儿、费马
折射定律的确立，使几何光学理论得到很快的 发展。
13
Applied Optics
应用光学研究内容
❖研究光传播的基本规律和光通过光学系统成像的 原理和应用。 ❖“应用”包含两层意思：
1、作为粒子看待 2、涉及具体的光学系统
24
Applied Optics
三、光束 一个位于均匀介质中的发光点，它所发出的光向 四周传播，形成以发光点为球心的球面波。
某一时刻相位相 同的点构成的面 称为波面
波面上某一点的法线就是这一点上光的传播方 向，波面上的法线束称为光束
25
Applied Optics
❖ 同心光束：发自一点或会聚于一点，为球面波
54
Applied Optics
物像的虚实
在凸透镜2f 外放一个点燃的蜡烛，后面放一个纸屏， 当纸屏放到某一位置时，会在屏上得到蜡烛清晰的 像。
※ 由实际光线成的像，称为实像。
如电影，幻灯机，照相机成像
55
Applied Optics
有的光学系统成的像，能被眼睛看到，却无法 在屏上得到
F’ F’
40
Applied Optics
n' B
Applied Optics
❖ 按照近代物理学的观点，光具有波粒二象性， 那么如果只考虑光的粒子性，把光源发出的光 抽象成一条条光线，然后按此来研究光学系统 成像。
问题变得简单 而且实用！
20
Applied Optics
几何光学：以光线为基础，用几何的方法来研究光在
介质中的传播规律及光学系统的成像特性。
《墨经》 欧几里德《反射光学》 阿勒·哈增《 光学全书》 开普勒、斯涅尔、笛卡儿、费马
折射定律的确立，使几何光学理论得到很快的 发展。
13
Applied Optics
应用光学研究内容
❖研究光传播的基本规律和光通过光学系统成像的 原理和应用。 ❖“应用”包含两层意思：
1、作为粒子看待 2、涉及具体的光学系统
24
Applied Optics
三、光束 一个位于均匀介质中的发光点，它所发出的光向 四周传播，形成以发光点为球心的球面波。
某一时刻相位相 同的点构成的面 称为波面
波面上某一点的法线就是这一点上光的传播方 向，波面上的法线束称为光束
25
Applied Optics
❖ 同心光束：发自一点或会聚于一点，为球面波
54
Applied Optics
物像的虚实
在凸透镜2f 外放一个点燃的蜡烛，后面放一个纸屏， 当纸屏放到某一位置时，会在屏上得到蜡烛清晰的 像。
※ 由实际光线成的像，称为实像。
如电影，幻灯机，照相机成像
55
Applied Optics
有的光学系统成的像，能被眼睛看到，却无法 在屏上得到
F’ F’
40
Applied Optics
n' B
《光学教程第一章》课件
《光学教程第一章》PPT 课件
光学教程第一章PPT课件
章节概述
光学基础知识
从光学的起源和发展，介绍光学的基本概念 和原理。
光的本质和特性
探索光的波粒二象性，频率和波长，速度以 及偏振。
光的传播和衍射
解读光的传播方式，直线传播，散射和吸收， 以及衍射现象。
光的折射和反射
揭示光的折射规律，全反射，反射规律，并 介绍实验。
3
光的速度
探索光在不同介质中传播时的速度变化。
4
光的偏振
讲解光的偏振现象及其在实际应用的意义。
光的传播和衍射
光的传播方式
详细介绍光是如何在空间中传播的。
光的散射和吸收
探讨光在遇到粗糙和杂乱表面时的散射和吸 收现象。
光的直线传播
解析光在均匀介质中直线传播的规律。
光的衍射现象
阐述光通过孔隙或障碍物时发生的衍射现象。
光的折射和反射
光的折射规律 光的全反射
光的反射规律 光的反射实验
介绍光在两个介质交界面发生折射时的规律。 探索光从光密介质射向光疏介质时发生的全反 射。 解析光在平面镜和曲面镜上的反射规律。 介绍一些简单的光的反射实验，如镜子实验。
光的干涉和衍射
光的干涉现象
阐述不同光波相互作用导致的干涉现象。
干涉的类型
光学基础知识
光的定义
详细讲解光的定义和相关概念。
光的属性
解析光的属性，如波动性和微粒性。
光的来源和产生
探索光的来源和产生，如自然光和人工光源。
光学实验
介绍一些基本的光学实验，如折射、反射和干涉。
光的本质和特性
1
光的波粒二象性
阐述光的波动性和微粒性的双重特性。
光学教程第一章PPT课件
章节概述
光学基础知识
从光学的起源和发展，介绍光学的基本概念 和原理。
光的本质和特性
探索光的波粒二象性，频率和波长，速度以 及偏振。
光的传播和衍射
解读光的传播方式，直线传播，散射和吸收， 以及衍射现象。
光的折射和反射
揭示光的折射规律，全反射，反射规律，并 介绍实验。
3
光的速度
探索光在不同介质中传播时的速度变化。
4
光的偏振
讲解光的偏振现象及其在实际应用的意义。
光的传播和衍射
光的传播方式
详细介绍光是如何在空间中传播的。
光的散射和吸收
探讨光在遇到粗糙和杂乱表面时的散射和吸 收现象。
光的直线传播
解析光在均匀介质中直线传播的规律。
光的衍射现象
阐述光通过孔隙或障碍物时发生的衍射现象。
光的折射和反射
光的折射规律 光的全反射
光的反射规律 光的反射实验
介绍光在两个介质交界面发生折射时的规律。 探索光从光密介质射向光疏介质时发生的全反 射。 解析光在平面镜和曲面镜上的反射规律。 介绍一些简单的光的反射实验，如镜子实验。
光的干涉和衍射
光的干涉现象
阐述不同光波相互作用导致的干涉现象。
干涉的类型
光学基础知识
光的定义
详细讲解光的定义和相关概念。
光的属性
解析光的属性，如波动性和微粒性。
光的来源和产生
探索光的来源和产生，如自然光和人工光源。
光学实验
介绍一些基本的光学实验，如折射、反射和干涉。
光的本质和特性
1
光的波粒二象性
阐述光的波动性和微粒性的双重特性。
大学光学经典课件L1_绪论精品文档48页
在不同I 媒2 c n 质0 T 中0 T 有E 0 2 ( ：1 II12c o s( nn2 21( EE002212t)))d t 2 c n0E 0 2
在相同介质中有：I nE02
4）相对光强：
I E02
注意：
光强是一个平均值
I
S
n
2c0
E02
5）光强定义为一个平均值的原因
响应时间：能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间：t0.1s 最好的仪器的响应时间大约： 109s 光波的振动周期：T1015s
学好光学课的重要意义
当今科研前沿的热门学科 光学课程是众多光学方面课程的基础启蒙课程
如：激光原理与技术，量子光学，信息学光纤 光学，集成光学，光谱学，光子开关术全息光 存储技术，光纤通信技术原理，非线性光学， 晶体光学，原子光学，光电信号检测技术等
光学课的特点
内容新：中学学得不多，光学发展很快，新 内容不断涌现
nc/
故
S 0 nE2 n E2
0
c0
真空中电磁波的波动方程： EE0cos(t)
可得：E 2 E 0 2 c o s 2 (t) 1 2 E 0 2 ( 1 c o s (2 (t)))
I S T 10 T c n 0E 2 d t T 10 T c n 0E 0 2c o s 2 (t)d t
tT
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
三、光 谱
1）单色光：仅有单一波长的光叫单色光，否则 是非单色光。
2）谱密度： d I~d i() dI
d
3）光谱：谱密度随波长变化的分布曲线
I
d
I
i()d
0
在相同介质中有：I nE02
4）相对光强：
I E02
注意：
光强是一个平均值
I
S
n
2c0
E02
5）光强定义为一个平均值的原因
响应时间：能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间：t0.1s 最好的仪器的响应时间大约： 109s 光波的振动周期：T1015s
学好光学课的重要意义
当今科研前沿的热门学科 光学课程是众多光学方面课程的基础启蒙课程
如：激光原理与技术，量子光学，信息学光纤 光学，集成光学，光谱学，光子开关术全息光 存储技术，光纤通信技术原理，非线性光学， 晶体光学，原子光学，光电信号检测技术等
光学课的特点
内容新：中学学得不多，光学发展很快，新 内容不断涌现
nc/
故
S 0 nE2 n E2
0
c0
真空中电磁波的波动方程： EE0cos(t)
可得：E 2 E 0 2 c o s 2 (t) 1 2 E 0 2 ( 1 c o s (2 (t)))
I S T 10 T c n 0E 2 d t T 10 T c n 0E 0 2c o s 2 (t)d t
tT
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
三、光 谱
1）单色光：仅有单一波长的光叫单色光，否则 是非单色光。
2）谱密度： d I~d i() dI
d
3）光谱：谱密度随波长变化的分布曲线
I
d
I
i()d
0
最新《光学》课程教学电子教案 第一章 光波、光线与光子(145P)PPT课件
r0
会聚柱面波波函数：
UPA0ex-pik
r
r0
结论：平面波可以看成是构成空间任何复杂波动的基元波。
(6) 波的强度
IP U P 2U P U P
(1.1-24) (1.1-25) (1.1-26) (1.1-27)
(1.1-28)
1 光波、光线与光子
1.1.4 纵波与横波
(1) 纵波及其特点
振动方向与传播方向相同，振动状态相对 于传播方向具有轴对称性。
1.1.3 波动的描述
f 的意义：空间频率矢量，其方向代表波动的传播方向。
说明：波长相同但传播方向不同的波，其空间频率矢量不同。波矢量k实际 上就是空间圆频率矢量，相应的（角）波数k就是空间圆频率。
平面波波函数： A(P)=A0=常数
Pkr0kxxkyykzz0
2πfxxfyyfzz0
(1.1-11)
1 光波、光线与光子
1.1 光的波动性质
1.1.3 波动的描述
(3) 标量波与矢量波
标量波：空间各点的扰动不具有方向性的波场，如密度波、温度波等；
矢量波：空间各点的扰动具有方向性的波场，如电磁波、水波等；
说明： 一般情况下，矢量波要用矢量场理论描述；当矢量波场中各点的 扰动具有同一方向时，可将其简化为标量波处理。
U x,y,z,tA 0exipwtkxxkyykzz0
A 0ex p i 2 lπc txs iqnzc o q s0
(1.1-17)
U x ,y ,z,t A 0c o 2 lπ s c txsq i nzcq o s0
(1.1-18)
对于定态光波，可得其复数和实数波函数表达式分别为：
UPA0exipkr0
《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
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
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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
绪论01第1章光的干涉
年轻而古老：光缆、光盘等——远古 基础加应用：力、热、电、光——工业、农
业、军事、天文学、医学、电 子学、材料科学、化学、生物、 通信等 理论与实验：张量、卷积、相关、δ函数、 傅氏变换——普通光学实验、 近代光学实验、现代光学实验等
编辑ppt
6
五、怎样才能学好光学
师生配合
认真备课
提前预习
16 @16=第6章 光的吸收、散射和色散
17 @17=第7章 光的量子性
18 @18= 课程教材：
《光学教程》第四版. 姚启钧. 北京：高等教育出版社，2009.
其它参考书：
赵凯华 钟锡华著. 光学. 北京：北京大学出版社，1984.
母国光 战元龄著. 光学. 北京：人民教育出版社，1979.
13 @13= 4.10 助仪分辨本领 4.11 分光仪色分辨本领 第四章 小结与习题讨论课
14
@14=5.1 自然光与…5.2 线偏振光与…5.3 光通过单轴晶体时的… 5.4 光在晶体中的波面 5.5 光在晶体中的传播方向
15
@15= 5.6 偏振器件 5.7椭圆偏振光和圆偏振光 5.8 偏振态的实验检验 5.9 偏振光的干涉 第五章 小结与习题课
13 @13= 4.10 助仪分辨本领 4.11 分光仪色分辨本领 第四章 小结与习题讨论课
@14=5.1 自然光与…5.2 线偏振光与…5.3 光通过单轴晶体时的…
14
5.4 光在晶体中的波面 5.5 光在晶体中的传播方向
15
@15= 5.6 偏振器件 5.7椭圆偏振光和圆偏振光 5.8 偏振态的实验检验 5.9 偏振光的干涉 第五章 小结与习题课
10 @9=3.4光连续在几个球界面上的……3.5薄透镜 （3.6近轴物点近轴光线成像条件）
最新光学课件第一章.教学讲义ppt
10
1.1.4 干涉现象是波动的特征
在对光的研究和观察中，人们发现了在 光传播过程中，光具有携带能量传播的本领。 波动在传递能量时，能量以振动的形式在物 质中依次转移，物质本身并不随波动而移动； 微粒要传递能量就必须移动微粒本身，也就 是微粒和能量一起移动。波动和微粒传递能 量的主要区别在于：波动是物质不动，微粒 则物质必须移动，但是仅从能量的传递还不 能确定光时波动还是微粒的，还必须寻找更 多的证据来说明光的波动性或微粒性。
强度相加而成，其实不是。从推导过程看，
最后的合振动都是从振幅平方的瞬时相加，
最后求平均而成的。这两者是完全不同的，
应加以注意。
19
（3）结论 1）相干
当相位差仅随空间各点位置变化时， 合振动的强度就会随空间各点作周期变化， 使得有些点加强，有些点减弱。这样，空 间就显示出干涉花样，发生了干涉现象。
14
2、合振动的强度
IA210A2d t10
A2A22AAcosd
1
2
12
2
1
A12A222A1A210cos21dt
（1）:
= 常数，则：
2
1
10 co 2s1d tco 2s1
I
A2
A2 1
A2 2
2A1 A2cos
2
1
15
1) 相位相同
2
1
2
j
,
j 0, 1, 2, 3,
cos2
1
1
I
A2 1
A2 2
2 A1 A2
A1 A2
2
— —干涉相长
或加强
2) 相位相反
2j1, j0,1,2,3 , co s1
21
1.1.4 干涉现象是波动的特征
在对光的研究和观察中，人们发现了在 光传播过程中，光具有携带能量传播的本领。 波动在传递能量时，能量以振动的形式在物 质中依次转移，物质本身并不随波动而移动； 微粒要传递能量就必须移动微粒本身，也就 是微粒和能量一起移动。波动和微粒传递能 量的主要区别在于：波动是物质不动，微粒 则物质必须移动，但是仅从能量的传递还不 能确定光时波动还是微粒的，还必须寻找更 多的证据来说明光的波动性或微粒性。
强度相加而成，其实不是。从推导过程看，
最后的合振动都是从振幅平方的瞬时相加，
最后求平均而成的。这两者是完全不同的，
应加以注意。
19
（3）结论 1）相干
当相位差仅随空间各点位置变化时， 合振动的强度就会随空间各点作周期变化， 使得有些点加强，有些点减弱。这样，空 间就显示出干涉花样，发生了干涉现象。
14
2、合振动的强度
IA210A2d t10
A2A22AAcosd
1
2
12
2
1
A12A222A1A210cos21dt
（1）:
= 常数，则：
2
1
10 co 2s1d tco 2s1
I
A2
A2 1
A2 2
2A1 A2cos
2
1
15
1) 相位相同
2
1
2
j
,
j 0, 1, 2, 3,
cos2
1
1
I
A2 1
A2 2
2 A1 A2
A1 A2
2
— —干涉相长
或加强
2) 相位相反
2j1, j0,1,2,3 , co s1
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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；
教材说明：按大纲要求，考虑将来部分学生考研， 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
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．
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
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。
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。
《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。
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。
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。
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
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
主Hale Waihona Puke 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。
（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。
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
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；
教材说明：按大纲要求，考虑将来部分学生考研， 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
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．
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
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。
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。
《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。
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。
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。
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
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
主Hale Waihona Puke 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。
（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。
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