光学各章内容小结
物理光学知识点总结
电磁波模型
• 1.空间周期性、时间周期性 • 2.定态光波 • 3.相位、振幅、相速度、电矢矢量量（光矢矢量量）、波矢矢、波
面面、波前、波前函数（波函数）、光程差与相位差、 复振幅、光通量量、光强 • 4.波前函数的表达式：余弦式、复振幅式 • 不不同表达式对于相位超前或滞后的描述不不同 • 5.平面面波、球面面波 • 6.傍轴条件、远场条件 • 7.光的偏振态：5种
• 1.根据波列列传播的路路径求出光程，可得到波前（即接收屏 幕）上的波前函数的相位
• 2.根据光程差确定干干涉相⻓长或干干涉相消的条件，这一一方方法 适用用于光源位置确定的情况
• 3.根据相位差确定干干涉相⻓长或干干涉相消的条件，这一一方方法 适用用于平面面波的情况
• 4.对于有反射的情形，要考虑是否存在半波损失 • 5.针对具体的干干涉装置，有不不同的相位差或光程差表达式
叠加原理理的基本物理理结果
• 1.两列列定态相干干光波的叠加
∫ •
I=1 τ
τ 0
A2dt
=
A12
2.相干干叠加的干干涉项
+
A22 + 2 A1A2 cos Δϕ
2A1 A2 cos Δϕ
• 3.非非相干干叠加
• 正交电矢矢量量的叠加
• 两列列不不同频率单色色光的叠加：光学拍
• 非非单色色光的叠加：波包，群速度
近轴条件下成像的基本关系
• 1.符号约定 • 2.物距、像距、焦距、焦平面面、光焦度 • 3.单个ns折ʹʹ +射ns =球nʹ面r−面n的= Φ物象关sfʹʹ 系+ sf（= 1高高斯公式） • 4.薄透镜的sf物ʹʹ + 象sf =关1 系（xx高ʹ 高=斯ffyʹ公ʹ 式ns、ʹ 牛牛顿公式yʹ） sʹ • 5.横向放大大率 折射面面、透镜 y = − nʹs 反射镜 y = − s • 6.共轭光线：同一一条物方方像方方光线
光学第一章总结
第一章 光和光的传播§1光和光学一、光的本性光是一种波长极短、频率极高的电磁波，具有波粒二象性: 光在传播过程中，表现出波动性；光在与物质相互作用过程中表现出光的粒子性（量子性）。
二、 光源与光谱（1）热（辐射）光源 热能转变为辐射的光源。
任何温度下，任何固体或液体中原子、分子热运动能量改变时辐射出各种波长的电磁波（光波）。
光波为连续谱。
如太阳，白炽灯等。
由于物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度，所以称为热辐射。
注意：1.物体由大量原子组成，热运动引起原子碰撞使原子激发而辐射电磁波。
原子的动能越大，通过碰撞引起原子激发的能量就越高，从而辐射电磁波的波长就越短。
2.任何物体在任何温度下都有热辐射，波长自远红外区连续延伸到紫外区（连续谱）。
（2）非热光源A 气体放电光源B 金属蒸气电弧光源C 固态发光体 —红宝石 蓝宝石 YAG 激光器D 同步辐射光源：高强度，宽波谱，高准直性，脉冲性，偏振性 三、热光源与非热光源的区别（1）本质上 在热光源中是原子、分子的热运动能量转化为光辐射；而非热光源是电子跃迁产生辐射。
（2）光谱上 热光源为连续谱；而非热光源是各原子独立发光，为分立的线光谱。
（3）温度上 热光源辐射的光谱与物质无关，强度与物质的表面温度有关；而非热光源与温度无关。
四、光强A.能流：单位时间内垂直通过某一面积 S 的能量.B.平均能流：能流也是周期性变化的，其在一个周期内的平均值称为平均能流。
能流(功率)单位：瓦特WC.能流密度 ( 光的强度 ) 单位时间，垂直通过单位面积的平均能量。
注意:在波动光学中常把振幅的平方所表征的光照度叫光强度。
五、 光谱W wSu =W wSu =WI S=u A 2221ωρ=2A I =光谱：非单色光的光强按波长的分布 i ~ λ.有连续光谱，线状光谱，带状光谱谱线宽度 Δλ：单位波长区间的光强，又称为谱密度。
六、光是电磁波的一部分（1）长波段表现出显著的波动性。
大学物理光学部分总结
薄膜干涉
光波在薄膜表面反射和透射时产 生的干涉现象，常用于增反膜和 增透膜的设计。
光的衍射现象
单缝衍射
光波通过一个狭窄的缝隙时，会在屏 上产生明暗相间的衍射条纹。
圆孔衍射
光波通过一个圆孔时，会在屏上产生 明亮的中心和逐渐减弱的衍射条纹。
吸收光谱
物质对不同波长的光的吸收程度 不同，形成了物质的吸收光谱。 通过对吸收光谱的分析，可以了 解物质的组成和性质。
吸收系数
物质对光的吸收能力可以用吸收 系数来表示，吸收系数越大，表 示物质对光的吸收能力越强。
光散射
光的散射现象
当光通过物质时，由于物质中微粒的散射作用，光发生散射现象，散射光的强度和方向 与入射光的波长、微粒的大小和形状有关。
3
光的相干性
同频率、同方向、同相位的光波具有相干性。
光的传播
反射定律
光在平滑界面上按特定角度反射 。
折射定律
光在不同介质间传播时，传播方向 发生变化。
光速
光在真空中的速度是一个恒定的值 ，不随光源或观察者的运动而改变 。
光的干涉
干涉现象
两束或多束相干光波在空间某一点叠加，产生明 暗相间的干涉条纹。
光与物质相互作用时，光作为粒子，其能量与物质中的电子相互作 用，引起电子的跃迁和能级变化，从而改变物质的状态。
光的波粒二象性
光既具有波动性又具有粒子性，在光与物质相互作用时，表现出不同 的性质和效果。
光吸收
光的吸收定律
当光通过物质时，物质吸收光能 并转化为热能或其他形式的能量 ，光的强度随传播距离的增加而 逐渐减弱。
光的偏振现象
工程光学知识点整理
工程光学课件总结班级：姓名：学号：目录第一章几何光学基本原理 (1)第一节光学发展历史 (1)第二节光线和光波 (1)第三节几何光学基本定律 (3)第四节光学系统的物象概念 (5)第二章共轴球面光学系统 (6)第一节符号规则 (6)第二节物体经过单个折射球面的成像 (7)第三节近轴区域的物像放大率 (10)第四节共轴球面系统成像 (11)第二章理想光学系统 (13)第一节理想光学系统的共线理论 (13)第二节无限远轴上物点与其对应像点F’---像方焦点 (14)第三节理想光学系统的物像关系 1，作图法求像 (17)第四节理想光学系统的多光组成像 (21)第五节实际光学系统的基点和基面 (25)第六节习题 (27)第四章平面系统 (27)第一节平面镜 (27)第二节反射棱镜 (28)第三节平行平面板 (30)第四节习题 (31)第五章光学系统的光束限制 (31)第一节概述 (31)第二节孔径光栅 (33)第三节视场光栅 (34)第四节景深 (35)第五节习题 (36)第八章典型光学系统 (36)第一节眼睛的光学成像特性 (36)第二节放大镜 (39)第三节显微镜系统 (40)第四节望远镜系统 (44)第五节目镜 (46)第六节摄影系统 (47)第七节投影系统 (49)第八节光学系统外形尺寸计算 (49)第九节光学测微原理 (52)第一章几何光学基本原理光和人类的生产活动和生活有着十分密切的关系，光学是人类最古老的科学之一。
对光的每一种描述都只是光的真实情况的一种近似。
研究光的科学被称为“光学”（optics），可以分为三个分支：几何光学物理光学量子光学第一节光学发展历史1，公元前300年，欧几里得论述了光的直线传播和反射定律。
2，公元前130年，托勒密列出了几种介质的入射角和反射角。
3，1100年，阿拉伯人发明了玻璃透镜。
4，13世纪，眼镜开始流行。
5，1595年，荷兰著名磨镜师姜森发明了第一个简陋的显微镜。
光学教程知识点总结归纳
光学教程知识点总结归纳光学是研究光的属性、行为和相互影响的科学。
它涉及到光的产生、传播和接收，以及光在材料和介质中的相互作用。
光学在现代科学技术中具有广泛的应用，包括光学仪器、激光技术、光通信、光电子学等领域。
下面将对光学的一些主要知识点进行总结和归纳。
1. 光的特性光是一种电磁波，具有波动性和颗粒性，可以在真空和介质中传播。
光波的频率决定了光的颜色，波长决定了光的能量。
光的速度在真空中约为300,000 km/s，而在介质中会发生折射。
2. 光的产生光可以通过光源产生，典型的光源包括太阳、发光二极管、激光器等。
光源的特性包括光谱分布、光强度、偏振状态等。
3. 光的传播光在介质中传播时，会发生折射、反射、衍射等现象。
折射是光线在两种介质界面上的偏转现象，根据折射定律可以计算光线的折射角。
反射是光线从表面上的反射现象，遵循反射定律。
衍射是光波在遇到不规则物体或孔隙时发生的偏折、扩散现象。
4. 光的成像光学成像是通过光学系统将物体形成的像投射到成像平面上的过程。
成像系统包括透镜、反射镜、凸透镜、凹透镜等光学元件。
成像的质量受到光学畸变、像差、分辨率等因素的影响。
5. 光的测量光学测量是利用光学原理和设备进行长度、角度、形状等量的测量。
常见的光学测量方法包括干涉法、衍射法、光栅法、拉曼散射等。
这些方法可以应用于精密度测量、表面形貌测量、光谱分析等领域。
6. 光的应用光学在工程技术中有着广泛的应用，包括激光加工、激光测量、光纤通信、光学显微镜、光学成像等。
光学技术还在医学、生物学、材料科学、环境监测等领域中发挥着重要作用。
7. 光学材料光学材料是指在光学器件中用来传播、调节和控制光的材料。
常见的光学材料包括玻璃、晶体、塑料、金属、半导体等。
这些材料的光学性能受到色散、吸收、透射等因素的影响。
总结：光学是研究光的产生、传播和应用的科学，涉及到光的特性、产生、传播、成像、测量、应用和材料。
光学知识不仅对于理论研究有重要意义，还在工程应用中发挥着关键作用。
光学知识点经典归纳总结
光学知识点经典归纳总结光学是研究光的行为和性质的物理学门。
它涉及到光的产生、传播和作用等方面的研究。
光学在科学研究、工程技术、医学影像、天文观测等领域都有着广泛的应用。
本文将对光学的相关知识点进行经典归纳总结，包括光的传播、折射、色散、透镜、干涉和衍射等方面的内容。
一、光的传播1. 光的概念光是一种以波动形式传播的电磁波。
它不需要介质来传播，可以在真空中传播。
光的波长范围为380nm到780nm，主要分为可见光和不可见光两种。
2. 光的速度光速是一切物质和能量传播的极速，为3.00×10^8m/s。
光速在不同介质中会发生变化，一般情况下光速在空气中速度最快。
3. 光的直线传播光在各向同性均匀介质中呈直线传播。
光线是指用箭头表示，表示光线传递的方向，光线每一点的方向与该点的波矢相同。
4. 光的散射光在传播过程中会与各种物质发生相互作用，产生反射、折射、散射等现象。
其中散射是指光在特定物质表面上发生分散现象，通常颗粒发生尺度要比光波长大。
5. 光的损失在光的传播过程中，会存在一定程度的损失。
根据不同的物质特性和光的传播距离，会导致光的损失。
常见的损失方式有散射、吸收和热效应等。
二、光的折射1. 折射定律当光线从一个均匀介质进入另一个均匀介质时，光线的入射角和折射角之比是一个恒定值，这个恒定值被称为介质的折射率。
光的折射定律可以用来解释光在介质之间传播时的折射规律。
2. 折射率介质对光的折射能力大小可以用折射率来表示。
不同介质的折射率不同，一般情况下折射率大于1。
折射率可以通过折射定律和斯涅尔定律来计算。
3. 全反射当光从折射率较大的介质射入折射率较小的介质时，入射角大于临界角时发生全反射。
全反射可以用来解释光在光纤中传播时的反射规律。
4. 折射率与波长光的波长与介质的折射率有关，根据折射率公式可以计算出不同波长光的折射率。
5. 折射率与光的速度光在不同介质中的传播速度不同，而折射率与速度成反比关系。
光学教程-总结
s in 1
0.61
R
1.22
D
艾里斑的线半径为： l 1.22 f
D
第二章 光的衍射
任何具有空间周期性的衍射屏都可以叫衍射光栅。
I
p
Ap2
s in 2 u2
u
sin2 N(d sin
sin2(d sin )
)
I0
s in 2 u2
u
sin2 Nv sin2 v
第二章 光的衍射
光栅衍射的强度分布 I / I0
B
r s
第三章 几何光学基本原理
近轴光线条件下球面反射的物像公式
1 1 2 s s r
对于r一定的球面，只有一个s
P
和给定的s对应，此时存在确定的像点。
这个像点是一个理想的像点，称为高
斯像点。s称为物距， 称s为 像距
1 1 1 s s f
C P O
这个联系物距和像距的公式称为球面反射物像公式。
人眼的分辨本领是描述人眼刚刚能区分非常靠近的两个物点的能 力的物理量。
瞳孔的分辨极限角为
U0
0.610
R
0.610
555 10 7 cm 0.1cm
3.4 10 4 rad
1
望远镜物镜的分辨极限常以物镜焦平面上刚刚能够分辨开的两个 象点之间的直线距离来表示，这极限值为
y
f 1
1.220
d
/ f
显微镜是用以观察在其物镜第一焦点附近（靠外）的物体的光学
系统。物体经物镜折射后在中间像面上所产生的艾里斑与平行光束 衍射时有几乎同样大小的角半径。
y 0.610
n sin u
第四章 光学仪器的基本原理
高中物理光学部分总结
高中物理光学部分总结光学辅导光学包括两大部分内容：几何光学和物理光学．几何光学（又称光线光学）是以光的直线传播性质为基础，研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科；物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科．一、重要概念和规律（一）、几何光学基本概念和规律1、基本规律光源发光的物体．分两大类：点光源和扩展光源．点光源是一种理想模型，扩展光源可看成无数点光源的集合．光线——表示光传播方向的几何线．光束通过一定面积的一束光线．它是温过一定截面光线的集合．光速——光传播的速度。
光在真空中速度最大。
恒为C=3×108m/s。
丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。
法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光这。
实像——光源发出的光线经光学器件后，由实际光线形成的．虚像——光源发出的光线经光学器件后，由发实际光线的延长线形成的。
本影——光直线传播时，物体后完全照射不到光的暗区．半影——光直线传播时，物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域．2．基本规律（1）光路可逆原理光线逆着反射线或折射线方向入射，将沿着原来的入射线方向反射或折射．（2）光的独立传播规律光在传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持各自的规律继续传播。
（3）光的直线传播规律先在同一种均匀介质中沿直线传播。
小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。
（4）光的反射定律反射线、人射线、法线共面；反射线与人射线分布于法线两侧；反射角等于入射角。
（5）光的折射定律折射线、人射线、法织共面，折射线和入射线分居法线两侧；对确定的两种介质，入射角（i）的正弦和折射角（r）的正弦之比是一个常数．介质的折射串n=sini/sinr=c/v。
全反射条件①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于临界角A，sinA=1/n。
3．常用光学器件及其光学特性（1）棱镜光密煤质的棱镜放在光疏煤质的环境中，入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。
大学物理光学总结
望远镜的应用
天文学、观测星空、观测天体等。
望远镜的发展历程
从伽利略望远镜到现代的大型望远镜，望远镜的技术和性能不断得到提升。
显微镜
显微镜的种类
光学显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜 等。
显微镜的应用
生物学、医学、材料科学等。
显微镜的性能参数
放大倍数、分辨率等。
显微镜的发展历程
超快光学
研究超短脉冲激光的生成、 传输和控制，应用于时间分 辨光谱、激光雷达、光刻等 领域。
非线性光学
研究光与物质相互作用中的 非线性效应，开发新型非线 性光学材料和器件，应用于 光开关、光限幅器等领域。
光量子计算与模拟
利用光子的量子特性进行信 息处理和模拟，实现更高效 、更安全的量子计算和量子 通信。
光的折射定律
总结词
的规律，即折射光线、入射光线和法线都位于同一 平面，且折射角随入射角的改变而改变。
详细描述
当光从一种介质进入另一种介质时，由于介质折射率的差异，光线的传播方向会发生改变，形成折射现象。折射 光线、入射光线和法线三者共面，且折射角随入射角的改变而改变。这一规律也适用于所有波长的光，是光学中 的基本定律之一。
光与物质的相互作用
光的吸收
总结词
描述光的吸收现象及其在物理中的应用 。
VS
详细描述
当光与物质相互作用时，光能量可以被物 质吸收，使物质获得能量并改变其状态。 这种现象在许多物理过程中起着重要作用 ，如光谱分析和激光技术等。
光的散射
总结词
解释光的散射现象及其产生的原因。
详细描述
当光遇到不均匀介质时，它会向各个方向散 射。这种现象通常是由于光与物质中的微小 颗粒相互作用引起的。光的散射在天空颜色 、雾气透明度等方面起着重要作用。
工程光学知识点整理
⼯程光学知识点整理⼯程光学课件总结班级：姓名：学号：⽬录第⼀章⼏何光学基本原理 (1)第⼀节光学发展历史 (1)第⼆节光线和光波 (1)第三节⼏何光学基本定律 (3)第四节光学系统的物象概念 (5)第⼆章共轴球⾯光学系统 (6)第⼀节符号规则 (6)第⼆节物体经过单个折射球⾯的成像 (7)第三节近轴区域的物像放⼤率 (10)第四节共轴球⾯系统成像 (11)第⼆章理想光学系统 (13)第⼀节理想光学系统的共线理论 (13)第⼆节⽆限远轴上物点与其对应像点F’---像⽅焦点 (14)第三节理想光学系统的物像关系 1，作图法求像 (17)第四节理想光学系统的多光组成像 (21)第五节实际光学系统的基点和基⾯ (25)第六节习题 (27)第四章平⾯系统 (27)第⼀节平⾯镜 (27)第⼆节反射棱镜 (28)第三节平⾏平⾯板 (30)第四节习题 (31)第五章光学系统的光束限制 (31)第⼀节概述 (31)第⼆节孔径光栅 (33)第三节视场光栅 (34)第四节景深 (35)第五节习题 (36)第⼋章典型光学系统 (36)第⼀节眼睛的光学成像特性 (36)第⼆节放⼤镜 (39)第三节显微镜系统 (40)第四节望远镜系统 (44)第五节⽬镜 (46)第六节摄影系统 (47)第七节投影系统 (49)第⼋节光学系统外形尺⼨计算 (49)第九节光学测微原理 (52)第⼀章⼏何光学基本原理光和⼈类的⽣产活动和⽣活有着⼗分密切的关系，光学是⼈类最古⽼的科学之⼀。
对光的每⼀种描述都只是光的真实情况的⼀种近似。
研究光的科学被称为“光学”（optics），可以分为三个分⽀：⼏何光学物理光学量⼦光学第⼀节光学发展历史1，公元前300年，欧⼏⾥得论述了光的直线传播和反射定律。
2，公元前130年，托勒密列出了⼏种介质的⼊射⾓和反射⾓。
3，1100年，阿拉伯⼈发明了玻璃透镜。
4，13世纪，眼镜开始流⾏。
5，1595年，荷兰著名磨镜师姜森发明了第⼀个简陋的显微镜。
光学内容小结
三、相位差和光程差 真空中 n =1 光程： Δ = r 光程差： δ = r2 − r1 均匀介质中
c Δ = nr = r = ct υ
δ = n2 r2 − n1r1
c
Δ = nr
(ϕ
o1
= ϕ o 2 , n = 1)
δ=
υ2
r2 −
c
υ1
r1 = c( t 2 − t1 )
相位差：Δϕ =
λ ⎛ 1⎞ 相长 j = 0, ±1, ± 2L ：h = ⎜ j + ⎟ ⎝ 2⎠ 2 n − n sin i
2 2 2 2 1 1
h= j
λ
2 n − n sin i
2 2 2 2 1 1
相消
十一、迈克耳孙干涉仪：
Δh = N ⋅
十二、劈尖： 十三、牛顿环：
λ
2
or :
2 Δh λ= N
⎧ ⎪ r亮 = ⎨ ⎪r = ⎩暗
M = − 25 l = βM ′ f 1′ f 2′
2. 放大镜 3. 目 镜
4. 显微镜
5. 望远镜 M = − f1′
′ f2
u = θ 1 = 0.610 二、分辨本领 R λ ′ 1. 人 眼 u 0 = θ 1 = 0.610 nR （瑞利判据） λ Δy = 0.610 2. 显微镜 nsinu λ Δ y ′ = 1 . 220 3. 望远镜 d
第5章 光的偏振
一、五种偏振态： ⒈自然光：
通过理想偏振片后，光强减为原来的一半。
Io Ix = Iy = , 2
r ⒉线偏振光： E = Ex x ˆ + Ey y ˆ = ( Aox x ˆ ± Ao y y ˆ ) cos(ωt − kz)
光学必学知识点总结
光学必学知识点总结导言光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射和色散等规律的科学。
它是物理学的一个重要分支，也是一门应用广泛的学科，涉及到光学仪器、光学应用、光学材料等多个领域。
光学的发展对人类的生产生活以及科学研究起到了至关重要的作用。
本文将重点总结光学的一些必学知识点，包括光的性质、光的传播、光的反射和折射、光的干涉与衍射、光学仪器以及光学应用等内容。
一、光的性质1. 光的波动性和粒子性光既具有波动性，又具有粒子性。
根据光线和波动理论，光的波动性可以解释光的干涉、衍射等现象；而根据光子理论，光的粒子性可以解释光的能量传播和光的光电效应现象。
2. 光的频率和波长光是一种电磁波，其波长和频率是其两个最基本的特征。
波长决定了光的颜色，频率决定了光的能量。
不同波长的光对应了不同的可见光谱，而不同频率的光对应了不同的光子能量。
3. 光的速度光在真空中的速度为299792458米/秒，通常简写为c。
光在介质中的速度会随着介质的折射率而变化。
根据折射定律，光在不同介质中传播时会发生折射。
二、光的传播1. 光的直线传播在一定范围内，光线可以近似地看作直线传播。
这是光学成像的基础，也是光的反射和折射规律的基础。
2. 光的散射光在遇到粒子或不均匀介质时会发生散射。
散射是导致天空呈现蓝色的主要原因之一，也是光学成像中的一种干扰。
3. 光的色散色散是指光在通过不同介质或经过光学仪器时，由于介质折射率与频率的不同，导致不同波长的光被分散开来，形成光谱。
4. 光的吸收与透射介质对于光的能量有吸收和透射两种行为。
光在经过物质时，一部分能量会被物质吸收，一部分会被物质透射，这是理解光与物质相互作用的重要基础。
三、光的反射和折射1. 光的反射规律光线在与平面镜、曲面镜等物体接触时，会发生反射。
根据反射定律，入射角等于反射角。
这是镜子成像的基础。
2. 光的折射规律光在穿过介质表面时，会发生折射。
入射光线与法线的夹角和折射光线与法线的夹角之比等于介质的折射率。
大学物理光学部分总结
2
相邻干涉明（暗）条纹所对应的光程差之差为一个波长 条纹间距
D x d
三、等倾干涉
光程差 2e
2 n2 2 n1 sin 2 i
k ,
2 k 0,1,2,3... 明纹
(半波损失 )
1 ( k ) 2
n1 暗纹 n2 n1
i
D A C e r B
(n0 ne )d 四分之一波片
附加光程差
4
二分之一波片
4
2
2
四分之一波片：椭圆偏振光（圆偏振光）
线偏振光
二分之一波片：线偏振光
x 杨氏双缝干涉：光程差 d D 改变光程差的因素：放于介质中，或用介质覆盖某条狭缝（例17-1）
l
a
标准平面
工件
解： 若工件表面是平的,等厚条纹 应为平行于棱边的直线条纹。由于一 条纹对应着一个厚度，由图的纹路弯 曲情况可知， 工件表面的纹路是凹 下去的。因条纹间距 l / 2 又由图可知：H=asin =a H 所以纹路深度 a
H l 2
B
A
B
A
2）牛顿环： 2ne ( )
S1
r1
P
1 2
求：P点的合振幅。
S2
r2
解：波源 S1 的振动表达式： yS1 0.01cos(200 t 01 ) (SI) S1波在P点振动表达式： yP1 0.01cos[200 (t 4.00 ) 01 ] (SI)
S2 的振动表达式： yS 2 0.01cos(200 t 01 ) (SI) 波源 3 S2 波在P点振动表达式： y 0.01cos(200 t ) (SI) P2 01
光学知识点详细归纳汇总
光学知识点详细归纳汇总
光的本质特征
- 光的波粒二象性，同时表现为粒子和波动性质
- 光速是光在真空中的速度，为3×10^8m/s
- 光的能量与频率有关，频率越高能量越大
光的反射和折射
- 光线从一种透明介质射入另一种透明介质时，光线的路径会发生改变，这种现象称为光的折射
- 光线从一个光滑的表面射向空气或真空时，光线会按照一定规律反射，称为光的反射
光的色散
- 光线经过某些介质（如棱镜）会发生色散现象，将白光分成不同颜色的光
光的干涉和衍射
- 光线在与其他光线相遇时会发生干涉现象，产生暗条纹和亮条纹的现象
- 光通过一个小孔或过一条障碍物时，会发生衍射现象，在背后产生彩色的光斑
光的偏振
- 光线在某些情况下只能沿着某个方向振动，这种光称为偏振光
- 偏振光经过偏振器可以将不同方向的振动方向选出
光学透镜
- 光学透镜按照形状可分为凸透镜和凹透镜
- 光学透镜按照成像特点可分为正透镜和负透镜
- 光学透镜的成像原理可由光的折射规律和透镜成像公式描述。
光纤光学总结
说明：重点放在了二三四章以及第五章前面部分，别的则比较缩略。
第一章1.光纤通信优点宽带宽，低损耗，保密性好，易铺设2.光纤介质圆柱光波导，充分约束光波的横向传输（横向没有辐射泄漏），纵向实现长距离传输。
基本结构：纤芯、包层、套塑层光波导：约束光波传输的媒介导波光：受到约束的光波光波导三要素："芯 / 包”结构凸形折射率分布，n1>n2低传输损耗3.光纤分类通信用和非通信用4. 单模光纤：只允许一个模式传输的光纤；多模光纤：光纤中允许两个或更多的模式传播。
5. 如何改善光纤的传输特性：减少OH- ，降低损耗；改变芯经和结构参数，色散位移；改变折射率分布，降低非线性6.光纤制备工艺预制棒：MCVD OVD VAD PCVD之后为光纤拉丝，套塑，成缆工艺。
第二章1.理论根基2.2. 光纤是一种介质光波导，具有如下特点：①无传导电流；②无自由电荷；③线性各向同性3. 边界条件：在两种介质交界面上电磁场矢量的E(*,y)和H(*,y)切向分量要连续,D与B 的法向分量连续：4.由程函方程推得射线方程，再推得光线总是向折射率高的区域弯曲。
5. 光纤波导光波传输特征：在纵向（轴向）以"行波”形式存在，横向以"驻波”形式存在。
场分布沿轴向只有相位变化，没有幅度变化。
6.模式求解波导场方程可得本征解及相应的本征值。
通常将本征解定义为"模式”. 每一个模式对应于沿光波导轴向传播的一种电磁波；每一个模式对应于*一本征值并满足全部边界条件; 模式具有确定的相速群速和横场分布.模式是波导结构的固有电磁共振属性的表征。
给定的波导中能够存在的模式及其性质是已确定了的,外界激励源只能激励起光波导中允许存在的模式而不会改变模式的固有性质。
(χ和β及边界条件均由光纤本身决定，与外界激励源无关)横模光波在传输过程中，在光束横截面上将形成具有各种不同形式的稳定分布，这种具有稳定光强分布的电磁波，称为横模。
光学第三章 - 介质界面光学与近场光学显微镜 - 小结
Apertureless Modes of Operation
a) Photon Tunneling (PSTM) by a sharp transparent tip, b) PSTM by sharp opaque tip on smooth surface, c) Scanning Interferometric Apertureless Microscopy (SIAM) with double modulation.
1 d ' k 2 z 2
n1 sin i1 2 n2 2
0
波动性: 仅沿界面x方向为行波。 等幅面与等相面正交。
不具有辐射场，
即 S2 z 0
近场扫描光学显微镜
金 属 刀 片
a) b) c) d) e)
Apertured Modes of Operation
Illumination, Collection, Illumination Collection, Reflection and Reflection Collection
反射率和透射率：
反射率/透射率 振幅反射率
p p 1
P分量' Fra bibliotekE p E r 1p 1p
Rp I1' p I1 p p r
2
s s 1
S分量
' /E s E r 1s 1s
Rs I '1s s r I1s
W '1s Rs W1s
~ v
2
0 0 i
~
c
c ~ ~ ~ n k
~ n1 i n
2
光学公式小结
◆振动与波动〔预备知识〕一．根本理论二．电磁波的性质1．电磁波是横波。
E矢量和B〔H〕矢量互相垂直,且都垂直于传播方向。
E×H 的方向为波的传播方向。
2．E矢量和B〔H〕矢量在各自的平面上振动，位相一样。
√εE=√μH，B=μH3．电磁波的传播速度u=1/√εμ真空中，C =1/√ε0μ0 =3×108〔米/秒〕◆第一章和第二章〔波动光学〕小结一．根本概念1．光程——光在媒质走过的几何路程与媒质折射率的乘积。
2．半波损失——当光从光疏媒质入射到光密媒质时，反射光存在位相突变〔改变了π〕，相当于多走了半个波长的光程，称为半波损失。
3．相干光的三个条件——振动方向一样、振动频率一样、初位相差恒定。
4．位相差与光程差的关系ΔΦδ——= ——，Δφ=2kπ,δ=kλ, 加强2πλΔφ=(2k+1)π,δ=(2k+1)λ/2,减弱5. 惠更斯--菲涅耳原理二．分振幅法干预(重点光线垂直入射)三．几种缝的装置明纹暗纹条件〔p115〕θ=0处，δ＝0，中央明条纹bs inθ=(2j+1)λ/2，次最大明纹b sinθ=jλ,暗纹〔理解半波带法〕(p23)θ=0处，δ＝0，中央明条纹δ=jλ,明纹δ=(2j+1)λ/2，暗纹(P131)φ=0处，δ＝0，中央明条纹δ=jλ，主最大明纹条纹特点中央明条纹的宽度是其它明条纹宽度的二倍。
明暗相间的等间距的条纹。
明条纹〔主极大〕细而亮，两个主极大之间一片暗区。
几何关系yb sinθ=b tgθ=b —f2ydsinθ=dtgθ=d —r0ytgθ=—f2会计算：中央明条纹的宽度；暗纹位置；白光形成的条纹。
会计算：条纹间距；条纹位置；光程差变化引起的条纹移动；白光形成的条纹。
会计算：明纹位置；最高级次；缺级现象；(p99)白光形成的条纹。
四.菲涅耳圆孔和圆屏衍射〔半波带法〕〔p72〕1.菲涅耳圆孔衍射理解半波带法O为点光源，P为观察点(p75)k 为半波带的数目Rr r R R k h 002)(λ+=如果用平行光照射圆孔，R = ∞2r R k hλ=当k 为整数〔且k 不是太大时，各a k 近似相等〕： 〔P74〕),(221-+±=偶数时取为奇数时取k a a A kk当k 为偶数时，合振幅较小，可视为暗纹(合振幅A=0)； 当k 为奇数时，合振幅较大，可视为明纹(合振幅A=a 1)； 2.菲涅耳圆屏衍射园屏几何影子的中心永远有光到达。
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7. 放大镜
γ 25 α= ≈ β f (cm)
8. 显微镜的放大率
Y′ s 物镜的单向放大率 m = = Y f1
Y′′ 25 目镜的角放大率 α = = Y′ f 2 (cm)
25s Y′′ 显微镜放大率 M = mα = = f1f 2 (cm) Y
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λ
第三章 几何光学的基本原理小结
1.单球面折射 1.单球面折射
n1 n2 n2 n1 + = u v r
2. 折射本领
n1 n 2 n 2 -n1 D= = = f1 f 2 r
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二、干涉分类
振幅分割法两个重要装置 迈克尔逊干涉仪 1. *迈克尔逊干涉仪
M 1 ⊥ M 2 平行平面膜
移动动镜， 移动动镜，条纹吞吐 测量微小波长差
h = N
λ
2
λ =
λ
2
2 h
M1 ⊥ M 2
劈膜
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二、干涉分类
2. 法布里—珀罗干涉仪 法布里—
sin 2 ( N / 2 ) 相邻光束间位相差 多光束干涉 I = I 0 sin 2 ( / 2 ) I max = N 2 I 0 , = 2kπ 极大
两相邻极大间有N-1个极小，N-2个次极大 两相邻极大间有 个极小， 个次极大 个极小 高反射率，不能忽视高次反射， 与迈克尔逊 高反射率，不能忽视高次反射， 法布里—珀罗 干涉比较 法布里 珀罗 即多光束干涉 干涉仪 与多光束 振幅依次递减，无穷多光束干涉 振幅依次递减， 干涉比较， 干涉比较， a2 IT = a：入射光振幅 ： ρ：反射率 4ρ 2 1+ sin 2 2 I max= a 2 精细度 F = 4 ρ (1 ρ ) 精细度: 2 (1 ρ )
h
等倾干涉
± λ δ = 2nh cos i ' 2
ar att’r
由于ρ很小，一般 由于ρ很小， 只考虑双光束干涉
= 2h
2 n2
2 n1 sin 2 i1 ±
i1 i1’
考虑清楚有无半波损失 n： 介质折射率 ：
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2
λ
at atr i2 att’r
h相同， 相同， 相同 平行光入射， 平行光入射， 条纹在无穷远 等厚干涉
{
劈膜 牛顿环
λ 条纹间距 l = 2nα cos i '
（一般正入射
交棱处明暗条纹由半波损失确定
cos i ' = 1 )
平行光入射， 平行光入射， 条纹在膜表面
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圆条纹，中心疏，边缘密， 圆条纹，中心疏，边缘密， rk = kRλ 中间低级次， 中间低级次，不等间隔
1. 菲捏耳衍射 菲捏耳衍射——菲捏耳圆孔衍射 菲捏耳圆孔衍射 菲捏耳半波带法 R，r0—分别为圆孔到光源 分别为圆孔到光源 分别为
a1 k1 ak 中心点P振幅 振幅： 中心点 振幅： A = a1 a2 + a3 a4 += + (1) 2 2 2 2 无遮挡 I = a1 / 4 一个半波带 I = a1
{
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第二章 光的衍射小结
一、衍射分类
菲捏耳衍射 —光源或观察屏距障碍物有限远（至少其中之一） 光源或观察屏距障碍物有限远（ 光源或观察屏距障碍物有限远 至少其中之一）
{
夫琅和费衍射 —光源和观察屏距障碍物无限远 光源和观察屏距障碍物无限远
d b a+b k , k = ±1,±2, b
斜入射 θ0决定
二、光栅
（1）不同波长，同一级谱线（除0级）在不同位置，可出现重叠 k1λ = k2λ2 ）不同波长，同一级谱线（ 级 在不同位置， 1
k （3）谱线半角宽度 δθk = ） （2）角色散 D = dθ = ） θ Nd cosθk dλ d cosθk （4）光栅的分辨本领 P = λ = kN ） 4. 晶体衍射 λ 布拉格方程 2d sinα0 = kλ d：晶格常数 ：
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1.22λ δy' = (D f ')
D : 物镜的相对孔径 f'
δy =
0.61λ nsin u
n sin u : 物镜数值孔径
分辨本领
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P=
λ dn =δ λ dλ
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δ : 棱镜底边宽度
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第五章 光的偏振小结
一、分类
自然光（实际光源） 自然光（实际光源） 完全偏振光 振幅相等， 振幅相等，无固定位相差 位相相等或π 位相相等或π
平面（ 平面（线）偏振光 圆偏振光
部分偏振光
振幅相等，位相差 振幅相等， 左旋 π 振幅不等， 振幅不等，位相差 椭圆偏振光 右旋 2 或振幅不限， 或振幅不限，位相差 为除 0,π 2,π 外 可看成一自然光和一完全偏振光的叠加 偏振度 P = I max I min
I max + I min
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光学各章内容小结
光学各章内容小结
第一章 光的干涉小结 第二章 光的衍射小结 第三章 几何光学的基本原理小结 第四章 光学仪器的基本原理小结 第五章 光的偏振小结 第六章 光的吸收．散射和色散小结 光的吸收． 第七章 光的量子性小结 第八章 现代光学基础小结
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二、干涉分类
等倾干涉
{
平行平面膜 镀膜应用
扩展 光源
圆条纹，中心疏，边缘密， 圆条纹，中心疏，边缘密， 中间高级次， 中间高级次，不等间隔
反射增强或减弱， 反射增强或减弱，透射增强或减弱 （考虑波损失） 考虑波损失） 不同λ 显色， （不同λ）显色，还可以不同入射角
I / I0
1
圆孔衍射
0
爱里斑 θ0 = 0.61λ = 1.22λ
R D
sin u sin Nv I = I0 u sin v
2 2
爱里斑
u=
多缝衍射
单缝衍射因子 极大位置： 极大位置： d sin θ
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缝间干涉因子
2
πb sin θ , λ πd v= sin θ λ
n2 i10 = tg n1
1
i10 i1' n1 n2 i2
S 分量 P 分量 P2
晶体双折射——利用晶体双折射制成尼科耳棱镜 A1 晶体双折射 利用晶体双折射制成尼科耳棱镜
线偏振光透过偏振片
9. 显微镜的分辨本领（分辨率） 显微镜的分辨本领（分辨率）
0.61λ 1 Z= = n sin β 分辨本领
nsinβ——物镜的数值孔径（N.A.） nsinβ——物镜的数值孔径（N.A.） 物镜的数值孔径
10. 电子显微镜成象原理
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单缝衍射
2 b b
sin2 u πb I = I0 2 , u = sin θ λ u 中央主极大： 中央主极大：sinθ = 0,θ = 0, I = I 0
λ
sinθ
λ
λ
λ
2 b b
u 极小： 极小： = πb sin θ / λ = kπ , k = ±1,±2,
1 次极大近似：u = πb sin θ / λ ≈ (k + 2 )π 次极大近似：
ρ （2） 一般界面反射（空气—水面 空气—玻璃），反射率 水面， 玻璃）， ） 一般界面反射（空气 水面，空气 玻璃），反射率≈ 4%
（3） 偏振中以布儒斯特角入射，反射光为线偏振光 ） 偏振中以布儒斯特角入射，
1 n 2 i10 = tg n1
n1 n2
i10 i1' i2
S 分量 P 分量
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一、干涉条件
合光强
{
2 2 不相干 I = I1 + I 2 = A1 + A2
2 2 相干 I = A1 + A2 + 2 A1 A2 cos
位相差
=
2π
λ0
δ
（光程差δ中包括介质折射率的影响） 光程差δ中包括介质折射率的影响） 介质折射率的影响
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ρ2 1 1 半波带个数： 半波带个数： = k + λ R r0
ρ2 f 相当于透镜成象，焦距： 相当于透镜成象，焦距： '= kλ
和观察屏的距离 和观察屏的距离
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一、衍射分类
2. 夫琅和费衍射
1 I / I0
= kλ
sin u 强度由 决定 u
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缺级:d/b=K’ 缺级
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垂直入射 θ 0 = 0 光栅方程 d(sinθ ± sinθ0 ) = kλ 入射和衍射光同侧，取“+” 入射和衍射光同侧， 入射和衍射光异侧， 入射和衍射光异侧，取“-” θ 1. 中央主最大 I = N 2 I 0 位置在 (sinθ ± sinθ0 ) = 0 处 正入射 sinθ=0 . 2. 缺级 K ' = k = 3. 光栅谱线