《光学》 哈尔滨工业大学出版社 郑植仁,姚凤凤。 讲义。

光学

郑植仁姚凤凤

《光学》教材提纲挈领、深入浅出地

讲述了光学的基本概念和基本原理。

《光学习题课教程》是与《光学》教材配套的光学习题课教材，简明地介绍了光学的基本概念和公式，透彻地讲述了光学问题的基本类型和基本解题方法。给出了《光学》习题的解答以及模拟试题的解答。

人类认识世界的目的归根到底是为了适应世界、进而改造世界，因此学习任何一门知识都应当做到既明白道理又能够解决问题，也就是既要学懂弄通所学知识的基本概念，又要掌握运用基本原理解决相关问题的基本方法。

参考书：

（1）《光学》赵凯华、钟锡华编，

北京大学出版社

（2）《光学》，E. 赫克特等著，

人民教育出版社出版（3）《光学》，潘笃武等编著，

复旦大学出版社出版（4）《光学》，蔡履中等编著，

山东大学出版社出版（5）《现代光学基础》钟锡华编，

北京大学出版社

学好光学课的重要意义•当今科研前沿的热门学科

•光学学科是我校的国家重点学科和博士点•光学课程是光学方面课程的基础启蒙课程如：光学，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

分支多：几何光学，干涉，衍射，偏振，光与物质的相互作用

公式多：大约有200多个公式

课程编排特点：

重点是物理光学部分(干涉，衍射，偏振)

如何学好光学课程

•课前预习

•按时听课

•及时复习

•独立完成作业

•主动答疑

课程安排•光学理论授课

•光学习题课

•观看光学实验演示

绪论

一、光学发展的概况

人类感官感觉外部世界的总信息量中有90％以上通过眼睛接收

光学是一门古老的学科，又是一门新兴的年青学科

激光器诞生后，光学开始了迅猛发展，成为科研前沿极为活跃的学科

五个时期

一、萌芽时期

公元前500年‾公元1500年

经历大约2000年

面镜、眼镜和幻灯等光学元件

已相继出现

二、几何光学时期

1500‾1800，大约300年

1、建立了光的反射定律和折射定律，

奠定了几何光学的基础

2、研制出了望远镜和显微镜等光学仪器

3、牛顿为代表的微粒说占据了统治地位

4、其对折射定律的解释是错误的

三、波动光学时期

1800‾1900，近100年

1、杨氏利用实验成功地解释了光的干涉象

2、惠更斯－菲涅耳原理成功地解释了光的

衍射现象

3、菲涅耳公式成功地解释了光的偏振现象

4、麦克斯韦的电磁理论证明光是电磁波

5、傅科的实验证实光在水中传播的速度小

于在空气中的传播速度

6、波动光学的理论体系已经形成，光的波

动说战胜了光的微粒说

四、量子光学时期

1900‾1950，近50年

1、1900年普朗克提出了量子假说，成功地解释了黑体辐射问题

2、爱因斯坦提出了光子假说，成功地解释了光电效应问题

3、光的某些行为象经典的“波动”

4、另一些行为却象经典的“粒子”

5、光是一种几率波，又具有可分割性，光具有“波粒二象性”

五、现代光学时期

从1950年至今

1、全息术、光学传递函数和激光的问世

是经典光学向现代光学过渡的标志2、光学焕发了青春，以空前的规模和速度

飞速发展

1）智能光学仪器

2）全息术

3）光纤通信

4）光计算机

5）激光光谱学的实验方法等等

第1章几何光学

1.1几何光学的基本规律

1. 几何光学三定律

2. 全反射临界角

3. 光的可逆性原理

4. 三棱镜的最小偏向角

1. 几何光学三定律

1）光的直线传播定律：光在均匀介质里沿直线传播。

2）光的反射和折射定律：反射线与折射线都在入射面内注意：（1）称为介质的绝对折射率

（2）折射率较大的介质称为光密介质，折射率较小的介质称为光疏介质

（3）适用条件：反射和折射面积远大于光波长时上述定律才成立

1'1i i =2211sin sin i n i n =21n n ；

2. 全反射临界角)/(sin 121

n n i c −=3.光的可逆性原理:

当光线的方向反转时，它将逆着同一路径传播，称为光的可逆性原理。

4.三棱镜的最小偏向角

（1）棱镜：由透明介质做成的棱柱体称为棱镜

（2）三棱镜：截面呈三角形的棱镜称作三棱镜

（3）主截面：与棱边垂直的平面称作棱镜的主截面

（4）偏向角δ