光学基础知识讲座1

9、常用光学零件介绍
• 平面镜：
a 、平面鏡成像的特點：
等大、正立、對稱、虛像
b 、平面鏡成像的性质：
只改变光的传播方向，不能改变光性质
9、常用光学零件介绍
• 球面镜：
a 、凸面镜特性：
对光线有发散作用,扩大视场
b 、凹面镜特性：
把光线会聚于球心
9、常用光学零件介绍
• 全反射棱镜：
--------横截面为等腰直角三角形的棱镜
• 薄膜干涉： a 、光照在薄膜上，從膜的前表面和後表面反射回來的光 再次相遇，而產生的干涉現象。
b 、两列反射波的路程差，等于薄膜厚度的两倍即：△T=2d
由于膜上各处的厚度不同，故各两列发射波的路程差不等 △T=2d=nλ (n=1,2……) 出现明纹 △T=2d=(2n-1)λ/2 (n=1,2……) 出现暗纹
紅 橙 黃 綠 青 藍 紫 • 可見光的波長範圍（即人眼所見的範圍） 380nm~780nm
6、光線傳播的基本定律：
* 光的直綫傳播定律：
光在同種均勻介質中沿直綫傳播
（光在不同介質的界面上，或在同種不均勻的介質中
不一定沿直綫傳播，可能發生光的反射和光的折射）
• 代表性自然現象有： 影、日食、月食、小孔成像等
• 鏡面反射和慢反射
•
生活中現象有：平面鏡成像等
6、光線傳播的基本定律
* 光的折射定律：
折射光線、入射光線和法線在同一平面内， 折射光線與入射光線分居在法線的兩側， 入射角正弦與折射角正弦之比為一常數。 （表達式： sin i / sin r = 常數）
• 生活中現象有：水中的筷子不直、捉鱼等
6、光線傳播的基本定律
照相机 幻灯片 放大镜
ຫໍສະໝຸດ Baidu
7、光的干涉
• 生活中薄膜干涉的現象： 水面上的油膜、肥皂泡等在白光下的五彩 • 薄膜干涉的應用： a 、檢查精密零件的表面質量
M工程中应用实例-----两种检测方法：
接触法（样板法）、非接触法（干涉仪法） 牛顿环：空气膜干涉
7、光的干涉
b 、鏡頭的增透膜 CO工程中应用实例-----膜厚的测定 增透膜的厚度是透射光在薄膜中波长的1/4倍
6、光線傳播的基本定律
• 影：是自光源發出並與投影物體表面相切 的光線在背光面的後方圍成的區域。
• 本影：光線在投影物體後形成的光線完全不 能到達的區域。 • 半影：發光面較大的光源在投影物體後形成 的只有一部分光照射的區域。
6、光線傳播的基本定律
* 光的反射定律：
反射光線、入射光線和法線在同一平面内， 反射光線與入射光線分居在法線的兩側， 反射角等與入射角。
• 折射率（絕對折射率）： 光從真空射入某介質發生折射時，入射角正弦與折 射角正弦之比稱爲該種介質的折射率。 （表達式：n= sin i / sin r ）
• 折射率和光在介質中的傳播速度有關。 故折射率 n= c / v （任何介質的折射率大於 1） c----表示光在真空中的速度 v---表示光在該介質中的速度 • 折射率是表示介質對光線偏折程度的物理量
光學基礎知識讲座
• 作成者： • 作成日：05-05-12
1、什么是光？
光是一種物質，它同時具有波和微粒 （光量子）的雙重性質，即光具有波粒二象性
•
• 光的本性既像宏觀波那樣，有干涉、衍射等波性， 又像微觀粒子那樣，一份一份不連續，具有量子 性。 光在傳播過程中往往顯示波動性，光的產生、光 與物質的相互作用往往顯示粒子性。
使薄膜前后两面的光程差，等于波长的一半 △T=2d=(2n-1)λ/2 (n=1) 出现暗纹 △T=2d=λ/2 故 ： d=λ/4 根据能量守恒定律得出增强作用
8、光的衍射
• 光的衍射：
光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象
• 产生明显衍射的条件：
障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比光的波长 还小
藍
4、光的速度：
• 光在空氣中的傳播速度：
C=3.0×108 m/s
• 光在其他介質中的速度都小於此速度
（ 光在水中的速度約為空氣中的3/4，在玻璃中的 速度比在水中還要慢些。）
5、各種電磁波的分佈：
波長增長
無 線 電 波
紅 可 毫 紫 外 見 米 外 綫 光 波 綫
X 射 綫
γ 射 綫
宇 宙 射 綫
• 垂直于全反射棱镜任意一面的光线进入棱镜后，
都会在棱镜的其他面发生全反射。
• 生活中的实际运用：车尾灯，路标，潜望镜等
9、常用光学零件介绍
• 透镜：
• 关于透镜的一些概念： 主轴、光心、焦点、焦距
• 种类： a 、凸透镜-----中心比边缘厚的透镜
特性：对光线有汇聚作用
9、常用光学零件介绍
b 、凹透镜-----中心比边缘薄的透镜 特性：对光线有发散作用 c 、非球面透鏡（GSL) ----非球面各点曲率不同 特性：消除球差和色差，
6、光線傳播的基本定律
• 全反射： 簡單說是光照到兩種介質的界面上時，光線全部被 反射回原介質的現象。 (此時遵從反射定律）
• 生活中現象有：海市蜃樓 • 全反射的條件： a 、光線從光密介質進入光疏介質 b 、入射角大於或等於臨界角 （折射角大於90度時的入射角）
7、光的干涉
• 產生干涉的條件： 兩束頻率相同，相差恆定的光束疊加 • 雙縫干涉
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2、幾何光學、物理光學
• 幾何光學：主要包括光的直綫傳播定律、 光的反射和折射定律等。
注意：在此領域，我們把光看成“能夠傳輸輻射 能量的幾何線”，稱爲“光線”。
•
物理光學：主要包括光的干涉、衍射和偏 振，光和物質的相互作用（如光電效應） 等
3、光的三原色
• 紅、綠 、藍
黄 綠 紅 白 青 品
* 三原色的加色效应
减轻重量
•
透镜成像公式：1/u + 1/v = 1/f 像的长度放大率：m=象高 / 物高= |v| / u
10、常用光学零件介绍
• 透镜成像规律：
像的位置 像的性质 v: 物距 大小 正倒 v＝ f 成一点 2f ＞ v ＞ f 缩小 倒 v ＝ 2f 与物异侧 与物等大 倒 ∞＞v ＞ 2f 放大 倒 v-- ∞ 不成像 0 ＜| v |＜ ∞ 与物同侧 放大 正 0 ＜| v|＜| f | 与物同侧 缩小 正 应用实例 虚实 实 实 实 实 虚 虚 透镜 物的位置 的种类 u: 物距 u -- ∞ u ＞ 2f u ＝ 2f 凸透镜 f ＜ u ＜ 2f u＝f u＜ f 凹透镜 任意处