光学精品课程多媒体课件
《大学物理光学》PPT课件(2024)
干涉仪和衍射仪使用方法
干涉仪使用方法
通过分束器将光源发出的光波分成两束，再经过反射镜反射后汇聚到一点，形成干涉图样。通过调整反射镜的位 置和角度，可以观察不同干涉现象。
衍射仪使用方法
将光源发出的光波通过衍射光栅或单缝等衍射元件，观察衍射现象。通过调整光源位置、衍射元件参数等，可以 研究光电效应、康普顿效应等 现象表明光具有粒子性， 即光量子（光子）。
波粒二象性的统一
光既具有波动性又具有粒 子性，二者是统一的。在 不同条件下，光表现出不 同的性质。
4
光的传播速度与介质关系
真空中的光速
在真空中，光的传播速度最快，约为 3×10^8 m/s。
光速与波长、频率的关系
2024/1/30
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光学存储技术原理及应用
光学存储技术的分类
只读型、一次写入型和可重写型
光学存储技术的原理
利用激光束在存储介质上形成微小坑点来记录信息
光学存储技术的应用
数字音频、视频、图像和计算机数据的存储
2024/1/30
光学存储技术的优缺点及发展前景
容量大、保存时间长，但读写速度相对较慢
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应用
透镜广泛应用于摄影、望远镜、 显微镜等光学仪器中，用于实现 物体的放大、缩小和成像等功能 。
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反射镜成像原理及应用
成像原理
反射镜通过反射光线来改变光线的传 播方向，从而形成像。反射镜的成像 规律遵循光的反射定律和光路可逆原 理。
应用
反射镜广泛应用于天文望远镜、激光 测距仪、光学干涉仪等光学系统中， 用于实现光线的反射、聚焦和成像等 功能。
光学传感器种类及工作原理
光学传感器的分类
光电传感器、光纤传感器、光谱传感器等
《光学》全套课件
《光学》全套课件一、教学内容本课件依据《光学》教材第3章至第5章的内容进行设计。
详细内容包括：第3章光的传播，涵盖光的直线传播、光的反射与折射原理；第4章光源与光谱，包含天然光源与人工光源的特点、光谱的组成与应用；第5章光学仪器，介绍显微镜、望远镜、眼镜等光学仪器的结构与原理。
二、教学目标1. 理解并掌握光的传播、反射、折射的基本原理；2. 了解光源与光谱的特点，学会分析光谱在实际生活中的应用；3. 掌握光学仪器的结构、原理及使用方法。
三、教学难点与重点教学难点：光的反射与折射定律的理解，光谱的应用，光学仪器的使用。
教学重点：光的传播原理，光源与光谱的特点，光学仪器的工作原理。
四、教具与学具准备1. 教具：光学演示仪器、光源、光谱仪、显微镜、望远镜等；2. 学具：光学实验器材、光学元件、实验报告册等。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示自然界和生活中的光学现象，激发学生的兴趣；2. 理论讲解：详细讲解光的传播、反射、折射原理，介绍光源与光谱的特点，阐述光学仪器的结构与原理；3. 例题讲解：通过典型例题，使学生深入理解光学知识；4. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识；5. 实验演示：展示光学实验，让学生直观感受光学现象；6. 分组讨论：针对光学问题进行分组讨论，培养学生的团队协作能力；六、板书设计1. 光的传播、反射、折射原理；2. 光源与光谱特点；3. 光学仪器结构及原理；4. 典型例题及解答；5. 随堂练习题目。
七、作业设计1. 作业题目：（1）简述光的直线传播、反射、折射原理；（2）分析天然光源与人工光源的特点，举例说明；（3）阐述光谱的组成与应用；（4）介绍显微镜、望远镜、眼镜等光学仪器的结构及原理。
答案：见课后附录。
2. 课后实践：观察生活中的光学现象，并记录分析。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：引导学生关注光学领域的新技术、新应用，激发学生的创新意识。
布置拓展阅读任务，如《光学原理与应用》等相关书籍。
《大学物理光学》PPT课件
1
i
C
2
e AB cos r
e AB BC cosr
'
c
A
e
B
AC ACsini 2etgrsini
2ne sinr λ δ 2n1e sini cosr cosr 2
sini n u1 sinr n 1 u 2
2e λ δ ( n n 1 sinrsini) cosr 2
凸起
（4）牛顿环 R-e R
e
r
λ 明纹 2e kλ 2 λ λ 暗纹 2e ( 2k 1) 2 2 2 2 2 R r (R e)
r R 2 Re e
2 2 2
R>>e
r 2 R e
2
r
2Re
0
明环半径
r
λ ( 2k 1)R 2
k 1,2,3
例题，已知 =500nm 平行单色光垂直入射 a=0.25mm f=25cm 求:(1)两第三级明纹之间的距离 f
x3 o
（2）第三级明条纹的宽度 解： （1）第三级明条纹满足
7 a sinθ 3 λ k3 2 7λ f x3 7 x3 a sinθ 3 λ si nθ 3 2a 2 f
） 菲涅耳衍射（近场衍射 衍射的两大分类 夫琅和费衍射（远场衍 射）
菲涅耳衍射 光源，屏幕 距衍射屏有限远
夫琅和费衍射 光源，屏幕 距衍射屏无限远
S
P
菲涅耳衍射
（近场衍射） 衍射屏
菲涅耳
圆孔 圆屏 单缝 双缝 单边
衍射
圆孔 圆 屏 夫琅和费
单缝 双缝 单边
衍射
《光学教案》课件2
《光学教案》PPT课件第一章：光学简介1.1 光学的基本概念光的定义光的特性和传播1.2 光学的发展历史古代光学观念近现代光学发展1.3 光学的重要性和应用领域光的通信技术光学仪器和设备第二章：光的传播与反射2.1 光的传播光的传播方式光的传播速度2.2 平面镜反射反射定律反射图像的特点2.3 球面镜反射球面镜的类型球面镜的焦点和焦距第三章：光的折射与透镜3.1 光的折射现象折射定律折射图像的规律3.2 透镜的分类和性质凸透镜凹透镜3.3 透镜的应用放大镜和望远镜照相机和投影仪第四章：光的波动性4.1 光的干涉现象干涉的原理和条件双缝干涉实验4.2 光的衍射现象衍射的原理和条件单缝衍射和圆孔衍射4.3 光的偏振现象偏振的原理和条件偏振光的性质和应用第五章：现代光学技术5.1 激光技术激光的原理和特性激光的应用领域5.2 光纤通信技术光纤的原理和结构光纤通信的优点和应用5.3 光学仪器和设备望远镜和显微镜光学传感器和探测器第六章：色彩与光的混合6.1 色彩的基本理论色彩的三个基本属性色彩的混合原理6.2 光的加色混合加色混合的规律电视和计算机屏幕的显示原理6.3 光的减色混合减色混合的规律印刷和染色的应用第七章：光的量子性7.1 光的粒子性质光量子假说光电效应和光的粒子性7.2 光的波粒二象性波粒二象性的实验证明量子力学与光的性质7.3 量子光学的基本概念量子态量子纠缠和量子超位置第八章：光学传感器与光电子技术8.1 光学传感器的基本原理光电效应和光敏元件光传感器的应用领域8.2 光电子技术的应用光电池和太阳能电池光开关和光调制器8.3 光通信技术的发展光导纤维的传输原理光网络和全光通信系统第九章：光学在生物医学中的应用9.1 显微镜和荧光显微镜显微镜的原理和种类荧光显微镜在生物学研究中的应用9.2 激光在医学中的应用激光手术和激光治疗激光诊断和激光医疗设备9.3 光学成像技术X射线计算机断层扫描（CT）磁共振成像（MRI）和光学成像的结合第十章：光学实验与探索10.1 光学实验的基本设备和技巧光学仪器的组装和调节光学实验的安全注意事项10.2 经典光学实验干涉实验和衍射实验折射和反射实验10.3 现代光学实验技术激光实验和光纤实验光学传感器和光电子实验重点和难点解析一、光的传播与反射：反射定律的理解和应用，以及反射图像的特点。
大学物理光学精品课件共1
薄膜干涉
光照射在薄膜上下两个表面反射回来的两列光波发生干涉的现象。
02 03
干涉原理
薄膜上下两个表面的反射光波的光程差与薄膜厚度和入射角有关，当光 程差为波长的整数倍时，产生明条纹；当光程差为半波长的奇数倍时， 产生暗条纹。
应用举例
利用薄膜干涉可以测量光学表面的反射相移、光学薄膜的厚度和折射率 等参数；同时，薄膜干涉也是许多光学器件（如滤光片、增透膜等）的 工作原理之一。
04 光的偏振与色散
偏振光及其产生方式
偏振光定义
光波中电矢量的振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，具有偏振性的光叫做 偏振光。
产生方式
反射和折射、双折射、选择性吸收等。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述了偏振光通过偏振片后的光强变 化，即$I = I_0cos^2theta$，其中 $I_0$为入射光强，$theta$为透振方 向与入射光振动方向的夹角。
03 光的衍射现象
衍射现象及其分类
衍射现象定义
光在传播过程中，遇到障碍物或小 孔时，光将偏离直线传播的途径而 绕到障碍物后面传播的现象，叫光 的衍射。
衍射分类
根据衍射形式的不同，可分为单缝 衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松 亮斑等。
惠更斯-菲涅尔原理
惠更斯原理
介质中任一波面上的各点，都可以看 做发射子波的波源，在任意时刻，这 些子波在波前进方向的包络面就是新 的波面。
光纤通信原理与技术
光纤通信基本原理
阐述光纤通信的基本原理，包括 光的全反射传输、光纤的波导结
构、光纤的传输特性等。
光纤通信系统组成
介绍光纤通信系统的基本组成，包 括光源、光调制器、光纤传输线路、 光检测器等部分，以及它们的功能 和工作原理。
光学基础知识PPT课件
球面像差在镜头光圈全开或者接近全开的时候 表现最为明显，口径愈大的镜头，这种倾向愈明显。
在镜头使用上，通过缩小光圈可适当消除球面像 差。
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球差的产生是因为理想的折射镜面不是球面，但 是为了加工方便一般都是用球面来近似，所以引起 球差。解决的方法是采用非球面技术。
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目前主要有三种制造非球面镜片的方法： 1、研磨非球面镜片：在整块玻璃上直接研磨，这 种制造工艺成本相对较高； 2、模压非球面镜片：采用金属铸模技术将融化的 光学玻璃/光学树脂直接压制而成，这种制造工艺 成本相对较低；
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当平行的光线由镜面的边缘(远轴光线)通过时， 它的焦点位置比较靠近镜片；而由镜片的中央通过 的光线(近轴光线)，它的焦点位置则比较远离镜片 (这种沿着光轴的焦点错间开的量，称为纵向球面像 差)。
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由于球面像差的缘故，就会在通过镜头中心部分 的近轴光线所结成的影像周围，形成由通过镜头边 缘部分的光线所产生的光斑(光晕)，使人感到所形 成的影象变成模糊不清，画面整体好象蒙上一层纱 似的，变成缺少鲜锐度的灰蒙蒙的影像。这个光斑 的半径称为横向球面像差。
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3、复合非球面镜片：在研磨成球面的玻璃镜片表 面上覆盖一层特殊的光学树脂，然后将光学树脂部 分研磨成非球面。这种制造工艺的成本界于上述两 种工艺之间。
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像散
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由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出 的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不 能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则 此光学系统的成像误差称为像散。
4
对于理想的反射面而言，镜面表面亮度取决 于视点，观察角度不同，表面亮度也不同；
一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做 均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。
2024版《光学》全套课件
《光学》全套课件CONTENTS •光的本质与传播•几何光学基础•波动光学基础•量子光学基础•非线性光学简介•现代光学技术发展趋势光的本质与传播01光的波粒二象性光的波动性质光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射等现象。
光的粒子性质光在与物质相互作用时表现出粒子性，如光电效应、康普顿散射等现象。
波粒二象性的统一光既具有波动性又具有粒子性，二者是统一的，可以用波函数来描述。
光在真空中传播的速度最快，约为3×10^8米/秒。
光在不同介质中传播速度不同，与介质的折射率有关。
折射率越大，光在该介质中传播速度越慢。
光在真空中的传播速度光在介质中的传播速度折射率与光速关系光的传播速度与介质关系光的直线传播与衍射现象光的直线传播光在同一种均匀介质中沿直线传播。
光的衍射现象光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，会偏离直线传播方向，发生衍射现象。
衍射的种类根据障碍物或孔的尺寸不同，衍射现象可以分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射等。
光的偏振与旋光性光的偏振现象光波在某些方向上振动较强，而在另一些方向上振动较弱或没有振动的现象称为偏振。
偏振光的产生与检测通过偏振片可以获得偏振光，利用检偏器可以检测偏振光。
旋光性某些物质能使偏振光的振动平面发生旋转的现象称为旋光性，具有旋光性的物质称为旋光物质。
几何光学基础02光线与光束概念及分类光线定义表示光传播方向的几何线，忽略光的波动性质。
光束分类平行光束、发散光束、会聚光束等。
反射定律与折射定律应用反射定律入射光线、反射光线、法线在同一平面内，且入射角等于反射角。
折射定律入射光线、折射光线、法线在同一平面内，且入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
透镜成像原理及性质分析透镜成像基本原理光线经过透镜后发生偏折，形成实像或虚像。
透镜性质分析焦距、焦度、透过率等参数对成像的影响。
光学仪器基本原理介绍望远镜利用透镜或透镜组来放大远处物体的视角，使远处物体看起来更近、更大。
《光学》全套课件 PPT
[美]机载激光系统
•近年又产生了付立叶光学和非线性光学。 •付立叶光学：将数学中的付立叶变换和通讯中的线性系 统理论引入光学。
§1-1 光的电磁理论
一、光的电磁理论 按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场会产生变化 的磁场，这个变化的磁场又产生变化的电场，这样变化 的电场和变化的磁场不断地相互激发并由近及远地传播 形成电磁波。
•1610年，伽利略用自己制造的望远镜观察星体，发现了木星 的卫星。
• 斯涅耳和迪卡尔提出了折射定律
三、波动光学时期
• 1801年，托马斯· 杨做出了光的双缝干涉实验 • 1808年，马吕发现了光在两种介质界面上反射时的偏振性。
托马斯· 杨
பைடு நூலகம்
惠更斯
牛顿
• 1815年，菲涅耳提出了惠更斯——菲涅耳原理 • 1845年，法拉弟发现了光的振动面在强磁场中的旋转，揭 示了光现象和电磁现象的内在联系。 • 1865年，麦克斯韦提出，光波就是一种电磁波 通过以上研究，人们确信光是一种波动。
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
§0-2 光学发展简史
一、萌芽时期 世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧 几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的 墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德 （公元前330～275年），差一百多年。
墨翟（公元前468～376年）
红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
760nm~630nm 630nm~590nm 590nm~570nm 570nm~500nm 500nm~460nm 460nm~430nm 430nm~400nm
光在不同媒质中传播时，频率不变，波 长和传播速度变小。 折射率 n = c = ε μ r r