物理光学与应用光学第二版课件第二章

物理光学与应用光学第二版课件第二章•光的干涉•光的衍射•光的偏振CATALOGUE•光的散射与吸收目录•应用光学01光的干涉光的波动理论010203光的波动描述波动方程波长与频率光在空间中传播时，表现描述光波传播的波动方程光波的波长和频率是描述出波动现象，如光强按正是偏微分方程，描述了光光波的两个重要参数，它弦或余弦规律变化波在空间和时间中的变化们决定了光波的特性和行规律为干涉现象与干涉条件干涉现象当两束或多束相干光波相遇时，它们的光程差会导致光强分布发生变化，形成干涉现象干涉条件要产生干涉现象，光波必须具有相干性，即它们的频率、振动方向和相位差必须相同或相差恒定双缝干涉双缝干涉实验通过双缝干涉实验可以观察到明暗交替的干涉条纹，这是由于两束相干光波在空间中相遇时的相互加强和抵消条纹间距双缝干涉条纹的间距与光波波长和双缝间距有关，通过测量条纹间距可以验证光的波动理论薄膜干涉薄膜干涉现象当光波入射到薄膜表面时，由于薄膜的厚度变化，光波在薄膜的前后表面反射后发生干涉，形成薄膜干涉现象增透膜与增反膜根据薄膜干涉原理，可以制作增透膜和增反膜，它们在光学仪器和光学系统中具有广泛应用02光的衍射光的衍射现象光的衍射分类根据产生衍射现象的条件，光的衍光的衍射定义射可分为分波阵面法（菲涅尔衍射）和分振幅法（夫琅禾费衍射）光在传播过程中遇到障碍物时，发生偏离直线传播的现象光的衍射现象实例在阳光下观察树叶缝隙形成的亮斑、透过丝网看灯光等惠更斯-菲涅尔原理惠更斯-菲涅尔原理概述相干叠加的结果光波遇到障碍物时，其后任意时刻的各子波在空间某点相遇时，发生相干波前可被看作是众多子波的相干叠加叠加，形成合振幅子波源的形成光波遇到障碍物时，会在障碍物的边缘产生子波源，每个子波源都向外发出球面波单缝衍射单缝衍射实验装置单缝、透镜、单缝的作用单缝作为衍射的障单缝衍射图样当单缝宽度适当屏幕碍物，其宽度对衍射角有直接影时，在屏幕上出现中间宽、两边响窄的衍射条纹圆孔衍射与光学仪器的分辨本领圆孔衍射现象当光通过圆孔时，也会发生衍射现象光学仪器分辨本领光学仪器能够分辨最小物体间的距离称为分辨本领分辨本领与圆孔大小关系圆孔直径越小，光学仪器的分辨本领越高03光的偏振光的偏振现象与偏振光光的偏振现象偏振光自然光与偏振光光波在垂直于其传播方向在垂直于其传播方向上，自然光是光波的振动方向上的振动方向是单一的现光波的振动方向一致，即在各个方向上均匀分布，象偏振方向一致的光而偏振光的光波振动方向在某一特定方向上偏振光在晶体中的传播双折射现象01当光线在晶体中传播时，由于晶体内部结构的对称性，使得光线在晶体中发生折射时，其偏振方向发生变化的现象晶体对偏振光的折射02晶体对不同偏振方向的光波具有不同的折射率，导致光线在晶体中传播时发生偏转偏振光的传播路径03在晶体中，偏振光的传播路径取决于其偏振方向与晶体主轴的相对角度光的双折射现象双折射现象的发现双折射现象的应用双折射现象的原理英国物理学家阿拉戈在1811年首利用双折射现象可以制造出各种由于晶体内部结构的对称性，使次发现双折射现象光学器件，如偏振片、波片、光得光线在晶体中发生折射时，其学纤维等偏振方向发生变化，从而产生双折射现象04光的散射与吸收光的散射现象光的散射米氏散射瑞利散射拉曼散射光在传播过程中遇到微当大气中粒子的直径与当大气中粒子的直径远光子与分子振动相互作小颗粒时，偏离原直线光的波长相差不多时发小于光的波长时的散射用产生的散射方向传播的现象生的散射大气中的光散射大气散射的分类分子散射和气溶胶散射大气散射的特性与波长、角度和大气条件有关大气散射的应用天空颜色、日出日落的色彩等光的吸收现象与规律01020304光的吸收吸收定律吸收光谱吸收的应用光通过物质时，能量减少的现描述光吸收与物质性质、光强物质对不同波长的光的吸收程滤光片、光谱分析等象和波长的关系度不同，形成的光谱曲线05应用光学人眼与望远镜人眼原理望远镜原理人眼通过调节晶状体的形状来改变焦距，望远镜通过组合多个透镜和反射镜，将远从而看清远近不同的物体处的物体放大并聚焦到人眼中，从而使人能够观察到远距离的物体望远镜分类望远镜的应用根据结构和工作原理的不同，望远镜可以望远镜在天文观测、军事侦察、野生动物分为折射式、反射式和折反射式等类型观察等领域有着广泛的应用显微镜与放大镜显微镜原理放大镜原理显微镜通过将物体放大并使用透镜组放大镜通过单一透镜将物体放大并直将图像聚焦在人眼中，使人能够观察接将图像呈现给观察者到微小的物体显微镜与放大镜的比较显微镜的应用显微镜通常用于科学研究和工作中的显微镜在生物学、医学、材料科学等细节观察，而放大镜则更常用于日常领域有着广泛的应用生活和学习中的简单观察摄影镜头与投影镜头摄影镜头原理摄影镜头通过透镜组将景物聚焦在胶片上，从而记录下景物的影像投影镜头原理投影镜头将图像源（如计算机、电视等）的图像通过透镜组放大并投射到屏幕上摄影镜头与投影镜头的比较摄影镜头更注重于图像的记录和保存，而投影镜头则更注重于图像的展示和分享摄影与投影的应用摄影在新闻、广告、电影等领域有着广泛的应用，而投影则在教育、会议、家庭娱乐等领域有着广泛的应用THANK YOU。