光学基础知识培训

可见光谱范围：400-760nm
760
一、光学的发展过程
二、光学的基本定律 三、光学的基本现象和运用
四、常见的光学器件
光线的直线传播定律
几何光学认为，在各项同性的均匀介质中，光沿着直线传播
光线的独立传播定律
几何光学认为，不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此互不影 响，各自独立传播
光线的传播路径可逆
二、光学的基本定律 三、光学的基本现象和运用
四、常见的光学器件
透镜
TIR透镜
折射型聚光透镜
菲涅尔透镜
反光器
光扩散
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光·爱世界
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光学基础
四川九洲光电科技股份有限公司
Sichuan Jiuzhou Optoelectronic Technology Co.,Ltd.
主讲人：王东
一、光学的发展过程
二、光学的基本定律 三、光学的基本现象和运用
四、常见的光学器件
光是什么？
• 人们对光的认识阶段： 弹性粒子－弹性波－电磁波－波粒二象性 • • • • • 1666年：牛顿提出微粒说，弹性粒子 1678年：惠更斯提出波动说，以太中传播的弹性波 1873年：麦克斯韦提出电磁波解释，电磁波 1905年：爱因斯坦提出光子假设 20世纪：人们认为光具有波粒二象性
为什么正午的天 空是蓝色的，而 傍晚的夕阳是红 色的呢？
瑞利散射指出，散射光的强度与波长的四次方成反比，正午时，大气 中的分子散射出阳光中波长较短的蓝色光线，使得天空变成了蓝色； 傍晚时，阳光平行于地平线入射，光线中的蓝光被散射掉了，进入人 眼的只剩下黄、红光，因此夕阳是红色的。
光的偏振
描述：光的振动方向相对于传播方向的不对称性，叫做光的偏振
当光线沿着和原来相反的方向传播时，其路径不变
光线的反射定律
特点： • 反射光线与入射光线均位于入射面内； • 反射光线与入射光线分别在法线两侧； • 反射角 等于入射角
光线的折射定律
光从一种介质进入另外一种介质的时候，将会产生折射 • 折射光线在入射面内，并和入射光线分别在法线两侧 • 对于单色光，入射角与折射角的正弦之比是常数
一般情况下, 可以把光波作为电磁波看待。电磁波具有：频率、波 长、传播速度三 个主要属性 频率和光速，波长的关系：

c
λ

频率：光波都有一定的频率，光的颜色是由光波的频率决定的，在可见 光区域，红光频率最小，紫光的频率最大。 波长：可见光波长范围是400-760nm（紫→红）。 传播速度:真空中光的传播速度c为300,000m/s,在折射率为n的透明介质 中，传播速度为 c/n。
费马原理认为，光总是沿着光程为极值的路径传播，也叫光程极端原理 光程定义为光线在介质中传播的路程 一般定义为：D= n*S n为介质折射率，S为光 线几何路程
为什么光在真空中沿着 直线传播呢？
一、光学的发展过程
二、光学的基本定律 三、光学的基本现象和运用
四、常见的光学器件
色散现象
描述：由于在介质中，折射率随着光频率或者波长的变化而不同，当复色 光在介质界面上折射时，各色光因折射角不同而彼此分离的现象
液晶显示器就是利用光的偏振现象制作而成
液晶显示光学原理
常黑型液晶面板
光学全息
描述：是利用光的干涉和衍射原理，记录物体光的相位和光强信息，并能实现物体
重现，它是真正的立体影像记录
3D显示
描述：由于人的左右两眼具有视差，左眼和右眼分别获得不同角度的图像 ，最后经由大脑合成一幅具有立体感觉的图像。
一、光学的发展过程
n1 sin 1 n2 sin 2
光线的全反射
当光线从光密介质进入光疏介质时，当入射角大于临界角的时候，将产 生全反射
• • 光密介质 — 折射率较大的介质，光波在此介质中传播速度较慢 光疏介质 — 折射率较小的介质，光波在此介质中传播速度较快
光纤利用光的全发射原 理进行信息传播
费马原理
光Байду номын сангаас干涉现象
描述：两列或两列以上的光波在空间中相遇并发生叠加从而形成新波形的现象。在
重叠区域内形成明暗相间的干涉条纹的现象。 光产生干涉的条件： 1. 具有相同频率 2. 振动方向相同3. 相位差恒定
气泡上的干涉条纹
利用干涉条纹实现精密测量
光的散射
描述：光通过不均匀介质时，部分光偏离原方向传播的现象。