物理课本PPT_物理光学
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《初中物理课件-光学》
应用
了解凸透镜在日常生活和 光学仪器中的实际应用。
1
次序衍射
了解次序衍射现象及其规律。
光的衍射性质
2
深入探究光的衍射特性及其在光学实
验中的应用。
3
应用
揭示次序衍射和光的衍射的实际应用。
凸透镜的放大率和虚实像
了解凸透镜的放大率和虚实像的形成原理，探索凸透镜在光学实验中的实际应用。
放大率
揭示凸透镜的放大率和放 大效果。
虚实像
探究凸透镜形成虚像和实 像的原理和特性。
《初中物理课件-光学》
探索光学世界，从光的本质和波动性质、球面镜和成像原理到光的干涉和偏 振。
光的本质和波动性质
深入了解光的本质及其波动性质，揭示光的电磁本质和传播方向。
光速和折射率
认识光速和折射率的概念，探索它们之间的关系。
1
折射率
2
了解折射率在光的传播中的重要作用。
3
光速
探索光在真空中的极速传播。
关系
揭示光速和折射率之间的相互影响。
球面镜和成像原理
探索球面镜的奇妙世界，揭示成像原理并掌握球面镜的使用技巧。
球面镜类型
了解凸透镜和凹透镜的特 点和用途。
成像原理
深入剖析球面镜成像的原 理和特性。
使用技巧
掌握使用球面镜进行成像 的技巧和注意事项。
反射率和折射率的定义
详解反射率和折射率的概念，并介绍测量这些参数的方法。
探索球面镜和凸透镜的光学中心的作用和性质。
2 焦点
揭示球面镜和凸透镜焦点的特点和应用。
单色光与彩色光
了解单色光和彩色光的特性，揭示光谱的奥秘和色彩的形成。
1 单色光
探究单色光的特点和光谱分析。
《初中物理光学》课件
光电效应与爱因斯坦方程
光电效应
当光照射到物质上时，会使得物质吸收光能并释放出电子，这种现象被称为光 电效应。
爱因斯坦方程
为了解释光电效应的实验结果，爱因斯坦在1905年提出了一个方程，即爱因斯 坦方程。该方程描述了光子的能量、频率与逸出电子的动能之间的关系，从而 成功地解释了光电效应现象。
康普顿效应与德布罗意波
光通过一个小缝隙时，会在屏幕上形成衍射条纹，这是光波绕过 小障碍物继续传播的结果。
光的栅衍射
光通过多个等间距的小缝隙时，会在屏幕上形成衍射条纹，这是 多个单缝衍射的叠加。
圆盘衍射
光通过一个小圆盘时，会在屏幕上形成衍射环，这是光波绕过大 障碍物继续传播的结果。
光的偏振现象
偏振光的产生
光在某些物质表面反射或折射时，会产生偏振光， 即光的振动方向只限于某一特定方向。
当光垂直射入介质表面时，传播方向不改 变。
折射光线和入射光线分居法线两侧。
当光从空气斜射入水或其他介质中时，折 射角小于入射角；反之，折射角大于入射 角。
03 透镜及其应用
透镜的种类与性质
凸透镜
中间厚，边缘薄，对光线有会聚作 用。
凹透镜
中间薄，边缘厚，对光线有发散作 用。
透镜成像规律
凸透镜成像规律
远视眼的成因与矫正 远视眼是由于晶状体太薄或眼球前后径过短，使 得近处物体的像成在视网膜后，需要用凸透镜矫 正。
显微镜与望远镜
显微镜的构造与原理
包括物镜、目镜、载物台等部分，利用凸透镜成像规律放大微小物体。
望远镜的构造与原理
包括物镜、目镜、寻星镜等部分，利用凸透镜和凹透镜的组合观察远处物体。
显微镜与望远镜的使用方法和注意事项
马吕斯定律
《大学物理》第十二章 光学
位置 (提示:作为洛埃镜干涉分析)
h
结束 返回
解：
=a
acos2
+
2
=
2asin2
=
2
asin =h
sin =4h
a 2
h
结束 返回
12-5 一平面单色光波垂直照射在厚度 均匀的薄油膜上，油 膜 覆盖在玻璃板上， 所用 单色光的波长可以连续变化，观察到 500nm与700nm这两个波长的光在反射 中消失，油的折射率为 1.30，玻璃的折射 率为1.50。试求油膜的厚度 。
第二级明纹的宽度为
Δx
´=
Δx 2
=2.73 (mm)
结束 返回
12-15 一单色平行光束垂直照射在宽 为 1.0mm 的单缝上，在缝后放一焦距为 20m的会其透镜，已知位于透镜焦面处的 屏幕上的中央明条纹宽度为2.5mm。求入 射光波长。
结束 返回
解：
=
aΔx 2D
=
1.0×2.5 2×2.0×103
sinj
=
k (a+b)
sin =0.1786k-0.5000
在 -900 < j < 900 间，
对应的光强极大的角位置列表如下：
k
sinj j
k
sinj j
0
-0.500 -300
1
2
-0.3232 -0.1464
-18051’ -8025’
3
4
0.0304 0.2072
1045’ 11057’
结束 返回
12-22 一光栅，宽为2.0cm，共有
6000条缝。如用钠光(589.3nm)垂直入射，
中央明纹的位置? 共有几级？如钠光与光
h
结束 返回
解：
=a
acos2
+
2
=
2asin2
=
2
asin =h
sin =4h
a 2
h
结束 返回
12-5 一平面单色光波垂直照射在厚度 均匀的薄油膜上，油 膜 覆盖在玻璃板上， 所用 单色光的波长可以连续变化，观察到 500nm与700nm这两个波长的光在反射 中消失，油的折射率为 1.30，玻璃的折射 率为1.50。试求油膜的厚度 。
第二级明纹的宽度为
Δx
´=
Δx 2
=2.73 (mm)
结束 返回
12-15 一单色平行光束垂直照射在宽 为 1.0mm 的单缝上，在缝后放一焦距为 20m的会其透镜，已知位于透镜焦面处的 屏幕上的中央明条纹宽度为2.5mm。求入 射光波长。
结束 返回
解：
=
aΔx 2D
=
1.0×2.5 2×2.0×103
sinj
=
k (a+b)
sin =0.1786k-0.5000
在 -900 < j < 900 间，
对应的光强极大的角位置列表如下：
k
sinj j
k
sinj j
0
-0.500 -300
1
2
-0.3232 -0.1464
-18051’ -8025’
3
4
0.0304 0.2072
1045’ 11057’
结束 返回
12-22 一光栅，宽为2.0cm，共有
6000条缝。如用钠光(589.3nm)垂直入射，
中央明纹的位置? 共有几级？如钠光与光
大学物理课件光学
27
06
实验方法与技巧
2024/1/25
28
分光计调整与使用注意事项
2024/1/25
调整分光计底座水平
使用水平仪确保分光计底座水平，避免影响后续测 量精度。
调整望远镜对平行光聚焦
通过目镜观察平行光是否聚焦在分划板上，调整望 远镜位置实现对平行光的聚焦。
调整平行光管发出平行光
通过调整平行光管的位置和角度，使其发出的光为 平行光，为后续实验提供准确的光源。
31
干涉法测微小量实验步骤及数据分析方法
计算微小量
根据干涉条纹间距和数量，利用干涉公式计算出待测微小量。
误差分析
对实验数据进行误差分析，评估测量结果的准确性和可靠性。
2024/1/25
32
衍射法测波长实验原理及操作过程
实验原理
当单色光通过单缝或小孔时， 会发生衍射现象，形成明暗相 间的衍射条纹。通过测量衍射 角或衍射条纹间距，可以计算 出单色光的波长。
光电效应
当光照在金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量并 从金属表面逸出，形成光电流。光电效应实验证明了光的 量子性。
康普顿效应
当X射线或γ射线与物质相互作用时，光子将部分能量转移 给电子，使电子获得动能并从原子中逸出。康普顿效应进 一步证实了光的粒子性。
7
02
光的干涉现象及应用
2024/1/25
发生衍射现象，形成特定的衍射图样。
2024/1/25
03
X射线衍射在晶体结构分析中的应用
通过分析X射线衍射图样，可以确定晶体的晶格常数、原子间距等结构
参数，进而推断出晶体的化学组成和晶体结构。这对于研究物质的性质
和开发新材料具有重要意义。
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06
实验方法与技巧
2024/1/25
28
分光计调整与使用注意事项
2024/1/25
调整分光计底座水平
使用水平仪确保分光计底座水平，避免影响后续测 量精度。
调整望远镜对平行光聚焦
通过目镜观察平行光是否聚焦在分划板上，调整望 远镜位置实现对平行光的聚焦。
调整平行光管发出平行光
通过调整平行光管的位置和角度，使其发出的光为 平行光，为后续实验提供准确的光源。
31
干涉法测微小量实验步骤及数据分析方法
计算微小量
根据干涉条纹间距和数量，利用干涉公式计算出待测微小量。
误差分析
对实验数据进行误差分析，评估测量结果的准确性和可靠性。
2024/1/25
32
衍射法测波长实验原理及操作过程
实验原理
当单色光通过单缝或小孔时， 会发生衍射现象，形成明暗相 间的衍射条纹。通过测量衍射 角或衍射条纹间距，可以计算 出单色光的波长。
光电效应
当光照在金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量并 从金属表面逸出，形成光电流。光电效应实验证明了光的 量子性。
康普顿效应
当X射线或γ射线与物质相互作用时，光子将部分能量转移 给电子，使电子获得动能并从原子中逸出。康普顿效应进 一步证实了光的粒子性。
7
02
光的干涉现象及应用
2024/1/25
发生衍射现象，形成特定的衍射图样。
2024/1/25
03
X射线衍射在晶体结构分析中的应用
通过分析X射线衍射图样，可以确定晶体的晶格常数、原子间距等结构
参数，进而推断出晶体的化学组成和晶体结构。这对于研究物质的性质
和开发新材料具有重要意义。
17
物理光学讲课课件
物理光学讲课课件
目录
• 引言 • 光的干涉 • 光的衍射 • 光的偏振 • 光的吸收、色散和散射 • 现代光学技术及应用
01
引言
光学的发展历程
早期光学
从反射和折射定律的发现到光的波动理 论的提出。
几何光学
建立光的直线传播、反射和折射定律， 以及透镜成像等理论。
物理光学
从光的干涉、衍射和偏振等现象的研究 ，到光的电磁理论的确立。
非线性光学简介
非线性光学现象
阐述非线性光学中的基本 现象，如二次谐波产生、 和频与差频产生、光整流 、光克尔效应等。
非线性光学材料
介绍常见的非线性光学材 料，如晶体、半导体、有 机材料和光纤等，并分析 其特性。
非线性光学器件
概述非线性光学器件的原 理和应用，如光开关、光 限幅器、光逻辑门等。
量子光学简介
衍射条纹。
04
光的偏振
偏振现象和分类
偏振现象
光波在传播过程中，光矢量（即 电场强度矢量E）的振动方向对于 光的传播方向失去对称性的现象 。
分类
根据光矢量末端在垂直于传播方 向的平面上描绘出的轨迹形状， 可分为线偏振光、圆偏振光和椭 圆偏振光。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述线偏振光通过偏振片后的透射光强与入射光强及偏振片透振方向之间的关 系，即$I = I_0 cos^2 theta$，其中$I_0$为入射光强，$theta$为透振方向与 入射光振动方向之间的夹角。
光电转换
将光能转换成电能或其他形式的能 量，应用于太阳能电池、光电探测 器等器件中。
02
光的干涉
干涉现象和条件
01
干涉现象
两列或多列波在空间某些区域 振动加强，在另一些区域振动 减弱，形成稳定的强弱分布的
目录
• 引言 • 光的干涉 • 光的衍射 • 光的偏振 • 光的吸收、色散和散射 • 现代光学技术及应用
01
引言
光学的发展历程
早期光学
从反射和折射定律的发现到光的波动理 论的提出。
几何光学
建立光的直线传播、反射和折射定律， 以及透镜成像等理论。
物理光学
从光的干涉、衍射和偏振等现象的研究 ，到光的电磁理论的确立。
非线性光学简介
非线性光学现象
阐述非线性光学中的基本 现象，如二次谐波产生、 和频与差频产生、光整流 、光克尔效应等。
非线性光学材料
介绍常见的非线性光学材 料，如晶体、半导体、有 机材料和光纤等，并分析 其特性。
非线性光学器件
概述非线性光学器件的原 理和应用，如光开关、光 限幅器、光逻辑门等。
量子光学简介
衍射条纹。
04
光的偏振
偏振现象和分类
偏振现象
光波在传播过程中，光矢量（即 电场强度矢量E）的振动方向对于 光的传播方向失去对称性的现象 。
分类
根据光矢量末端在垂直于传播方 向的平面上描绘出的轨迹形状， 可分为线偏振光、圆偏振光和椭 圆偏振光。
马吕斯定律和布儒斯特角
马吕斯定律
描述线偏振光通过偏振片后的透射光强与入射光强及偏振片透振方向之间的关 系，即$I = I_0 cos^2 theta$，其中$I_0$为入射光强，$theta$为透振方向与 入射光振动方向之间的夹角。
光电转换
将光能转换成电能或其他形式的能 量，应用于太阳能电池、光电探测 器等器件中。
02
光的干涉
干涉现象和条件
01
干涉现象
两列或多列波在空间某些区域 振动加强，在另一些区域振动 减弱，形成稳定的强弱分布的
《大学物理光学》PPT课件
3
光学仪器的发展趋势 随着光学技术的不断发展，光学仪器正朝着高精 度、高灵敏度、高分辨率和自动化等方向发展。
03
波动光学基础
Chapter
波动方程与波动性质
波动方程
描述光波在空间中传播的数学模型，包括振幅、频率、波长等参现象，是波动光学的基础。
偏振现象及其产生条件
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 研究光的衍射规律。
光的反射与折射现象
光的反射
光在两种介质的分界面上改变传播方向又返回原来 介质中的现象。反射定律：反射光线、入射光线和 法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线 两侧，反射角等于入射角。
光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生 改变的现象。折射定律：折射光线、入射光线和法 线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两 侧，折射角与入射角的正弦之比等于两种介质的折 射率之比。
了解干涉条纹的形成和特点。
衍射光栅测量光谱线宽度
03
使用衍射光栅测量光谱线的宽度，掌握衍射光栅的工作原理和
测量方法。
量子光学实验项目注意事项
单光子源的制备与检测 了解单光子源的概念、制备方法及其检测原理，注意实验 过程中的光源稳定性、探测器效率等因素对实验结果的影 响。
量子纠缠态的制备与观测 熟悉量子纠缠态的基本概念和制备方法，掌握纠缠态的观 测和度量方法，注意实验中的环境噪声、探测器暗计数等 因素对纠缠态的影响。
《物理光学》课件
过一定时间以后，电磁振动所到达的各点将构成一个以O点为中
心的球面，如图所示。这时的波阵面是球面，这种波就称为球
面波。
光线
波面
O
R
设图中的球面波为单色光波。由于球面波波面上各点的位相相 同，因此只需研究从O点发出的任一方向上各点的电磁场变化规 律，即可知道整个空间的情况。 取沿OR方向传播的光波为对象。设O点的初相为0，则距O点为r 的某点P的位相为
nc v
代入c、v各自的表达式，有
n c v
00
rr
r为相对介电常数，r为相对磁导率。
对除磁性物质以外的大 多数物质而言， r 1,故 n r
这个表达式称麦克斯韦 关系。
§3 平面电磁波 本节根据波动的两个偏微分方程，结合边界条件、初始条件，
得出其中的平面波解－平面波的波函数。
对积分得
2E z 2
1 v2
2E t 2
2E 4
0
即
E
0
E g
g 是的任意矢量函数
再对 积分得
E
g
d
f2
f1
f2
f1z vt f2 z vt
vt
取周期为2的余弦函数作为波动方 程的特解：
E
A cos
2
z
vt
3
B
A
cos
2
z
vt
4
二 平面简谐波
（3）（4）式是平面简谐波的波函数，即我们认定研究的电磁 波为平面简谐波。
大学物理第5版课件 第11章 光学
1
M1 n1 n2
M2 n1
L 2
iD
3
A C
B
E
45
P
d
第十一章 光学
35
物理学
第五版
Δ32
n2
( AB
BC)
n1 AD
2
AB BC d cos γ
AD ACsin i
n2 n1
L
2
P
2d tan sini
1
iD 3
M1 n1 n2
A
C
d
M2 n1
B
C
d
M2 n1
B
E
45
注意：透射光和反 射光干涉具有互补 性 ，符合能量守恒 定律.
第十一章 光学
38
物理学
第五版
当光线垂直入射时 i 0
当 n2 n1 时
Δr
2dn2
2
当 n3 n2 n1 时
Δr 2dn2
第十一章 光学
n1 n2 n1
n1 n2
n3
39
物理学
第五版
四 了解衍射对光学仪器分辨率的影响.
五 了解 x 射线的衍射现象和布拉格公式 的物理意义.
第十一章 光学
7
物理学
第五版
光的偏振
11-0 教学基本要求
一 理解自然光与偏振光的区别.
二 理解布儒斯特定律和马吕斯定律.
三 了解双折射现象.
四 了解线偏振光的获得方法和检验 方法.
第十一章 光学
8
物理学
第五版
第十一章 光学
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5-1 光的波动说
• 若光在真空中和介质中的速率分别为 c 和v， 波长分别为 λ 和 λ'，则介质的折射率
5-2 光的干涉现象
• 两光源频率相同，其间的相位差保持固定， 两光源称为同调源，所发出的光为同调光。 同调光才能造成稳定的干涉现象，所以我 们称同调光具有同调性或相干性。
5-2 光的干涉现象
5-1 光的波动说
• 杨氏成功进行光的双狭缝干涉实验，显示 波动的特性。
• 菲涅耳按照波动理论提出绕射的数学理论， 获得实验的证实。
• 傅科测出光在水中的速率比在空气中小， 光微粒说的根本已经动摇。
5-1 光的波动说
• 英国的马克士威研究电磁学，预测电磁波 的存在，并由电磁学常数来计算出电磁波 的传播速率。计算结果显示真空中电磁波 的传播速率正与测得真空中的光速相等， 这意谓着光的本质是波动，且为电磁波的 一部分。
5
物理光学
5-1 光的波动说 5-2 光的干涉现象 5-3 光的绕射现象
5-1 光的波动说
• 牛顿提出光的“微粒说”，认为光是由很 多极为微小的粒子所组成。
• 根据微粒说的预测，水中的光速v应大于在 空气中的光速c。
5-1 光的波动说
• 惠更斯提出“波动说”，认为光是一种波 动。
• 波动说指出光从空气射入水中时，光速减 小，和微粒说的预测刚好相反。
• 在杨氏双狭缝干涉实验中， 在光屏上亮纹上的点与两狭 缝的路程差为波长的整数倍 nλ，其与中央线的距离 y为
而暗亮纹上的点与两狭缝的 路程差为半波长的奇数倍 [(n' －1/2 ) λ]，其与中央线 的距离 y为
Author: Pieter Kuiper
5-3 光的绕射现象
• 在单狭缝绕射实验中， 如果以平行光照射狭 缝，且从狭缝透出后， 沿任一方向射抵光屏 的光线皆可视为彼此 平行，在此情况下， 各光线的路程差易于 分析，可用简单的数 学来分析。
5-1 光的波动说
• 赫兹由实验证实了电磁波的存在。光的波 动性质已获确认。
5-1 光的波动说
• 可见光在真空中的波长的范围约为 780 奈 米（红光） 至 380 奈米（紫光），光的颜 色与频率（或真空中的波长）有关。
5-1 光的波动说
• 光是横波，可不藉由介质传播，但有介质 存在时，其传播速率会受介质的影响。
5-3 光的绕射现象
• 單狹縫繞射的實驗中，若光
屏上的 P 點與中央線的距
離為
3 2
（Laλ
）、
5 2
（Laλ
）、
7 2
（Laλ
）等，則
P
點為近
似第一、第二、第三等亮紋
中線位置，但是亮紋強度愈
來愈小。中央部分最亮，中
央亮帶寬度為 2（Laλ ）。
5-3 光的绕射现象
• 單狹縫繞射的實驗中，若
光屏上的 P 點與中央線的 距離為（Laλ ）、2（Laλ ）、 3（Laλ ）等，則 P 點為第 一、第二、第三等暗紋中 線位置。