中山大学课件-普物-光学

《大学物理光学》PPT课件(2024)

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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。
10
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

2024版物理光学ppt课件

产生条件
光波通过偏振片或反射、折射等过程。
应用举例
偏振片的应用、偏振光的干涉等。
光的波动理论
光的波动说
认为光是一种波动的ห้องสมุดไป่ตู้ 质，具有干涉、衍射等
波动特性。
光的电磁理论
认为光是一种电磁波，具有电场和磁场交替变
化的特点。
光的量子理论
认为光是由一份份能量子组成的，即光子，具
有粒子性。
光的波粒二象性
光学仪器的主要性能指标及其评价方法，包括分辨率、放大率、视场、像质等。
光学仪器的使用与维护
光学仪器的正确使用方法、保养维护及故障排除技巧。
04 光的量子性质
光的粒子性表现
光的直线传播光在同种均匀介质中沿直线传播，这是光的粒子性的表现之一。
光的反射和折射
光在传播过程中遇到不同介质的分界面时，会发生反射和折射现象，这些现象也可以用光的粒子性来解释。
光的散射
当光通过不均匀介质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧面看到光亮的物体，这种现象称为光的散射，也是光的粒子性的一种表现。
光电效应实验
• 实验原理：光电效应是指光照射到物质表面时，引起物质电性质发生变化的现象。爱因斯坦提出了著名的光电效应方程，成功地解释了光电效应现象。
• 实验装置：光电效应实验装置包括光源、滤光片、光电管、微电流计和电源等部分。 • 实验步骤：首先选择合适的光源和滤光片，调整光源和光电管之间的距离和角度，使光束能够照射到光电管的
05 现代光学技术
激光技术及应用
激光产生原理
介绍激光产生的物理过程，包括粒子数反转、受激辐射等概念。
激光器种类
列举不同类型的激光器，如气体激光器、固体激光器、半导体激光器等，并简述其工作原理和应用领域。

《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》全套课件 PPT

τ
cosΔ
dt =0
τ0
I = I1 +I2
叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和，
无干涉现象
2、相干叠加满足相干条件的两束光叠加后
I =I1 +I2 +2 I1I2 cosΔ 位相差恒定，有干涉现象
若 I1 I2
I =2I1(1+cosΔ
)
=4I 1cos2
Δ 2
Δ =±2kπ I =4I1
r2
§1-7 薄膜干涉
利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。
一、薄膜干涉扩展光源照射下的薄膜干涉
在一均匀透明介质n1中
放入上下表面平行,厚度
为e 的均匀介质 n2(>n1)，
用扩展光源照射薄膜，其
反射和透射光如图所示
a
n1
i
a1 D
B
n2
A
n1 C
2、E和H相互垂直，并且都与传播方向垂直，E、H、u三者满足右螺旋关系，E、H各在自己的振动面内振动，具有偏振性．
3、在空间任一点处
εE = μH
4、电磁波的传播速度决定于介质的介电常量和磁导率，
为
u= 1 εμ
在真空中u= c =
1 ≈3×108[m ε0μ0
s 1]
5、电磁波的能量
S
=E
×H ,
只对光有些初步认识，得出一些零碎结论，没有形
成系统理论。
二、几何光学时期
•这一时期建立了反射定律和折射定律，奠定了几何光学基础。
•李普塞（1587～1619）在1608年发明了第一架望远镜。
•延森（1588～1632）和冯特纳（1580～1656）最早制作了复合显微镜。 •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

大学物理课件光学

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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。
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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
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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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光学基本知识讲座PPT课件

心性将遭到破坏，产生各种成像缺陷。这种成
像缺陷就是像差。
像差分类：
对单色光：球差、彗差、象散、场曲、畸变
对多色光：位置色差、倍率色差
1.球差
由轴上一点发出的光线
经球面折射后所得的截距L’, 随入射光线与光轴夹角U或入射光线在球面上的入射点的
高度而异，原来的同心光束将不复为同心光束。不同倾角的光线交光轴于不同的位置上，相对于理想像点位置
光栅
光栅主要参数：
1.光栅常数
(栅格周期)d；
2.缝宽
光栅主要作用：
分光，产生衍
射光斑。
2.光头光学设计实例介绍TOP 66A设计方案
光是电磁波，光线是波面的法线。如光学系统是理想的，经系统形成一个新的球面波，但实际上，由于光学系统存在成像缺陷，不可避免地使波面变了形，这个变了形实际波面与相对于理想波面的偏离，就是波像差。
7.像质评价
光学系统设计时必须校正像差，如何评判设计质量的好坏
就要用适当的方法来进行。
目前最常用的方法有：
同方向上有不同的曲率，其曲率随
方向而渐变，分别形成子午像点和
弧矢像点。
两个像点之间的距离就用来描
述像散的大小。
xts’=xt’-xs’
场曲：
即使子午像点和弧矢像点重合，
但像面仍然弯曲，这就是场曲。
4.畸变
理想光学系统，一对共轭面上的放大率是常数。
实际光学系统，当视场变大时，像的放
大率随视场而变，使像相对于物体失去了相
1）物空间的中的一点对应与像空间中唯一的一点，
这一对点称为共轭点；
2）物空间中的一条直线对应与像空间中唯一的一
条直线，这一对直线称为共轭线；

大学物理课件光学-1

第十一章光学
波阵面分割法
s1
光源 *
s2
相干光的产生原理：光源上同一点发的光分成两部分，再进行叠加，这两部分光是同一个发光原子的同一次发光，为相干光。
杨氏
11-2 杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉
实
s1
r1
验装置
s d o
s2
r
d'
d' d
劳埃第十德一镜章光学
p
B
r2
x
o
光程差
sin tan x d'
概述
光学(Optics第)十一章光学
1）光的机械微粒学说（17世纪---18世纪末）
代表：牛顿对立面：惠更斯--波动说
v水 v空气
v水 v空气
分歧的焦点：光在水中的速度
v v 1850年佛科（Foucauld）测定
水
空气
2）光的机械波动说（19世纪初--后半世纪）
2）光的机械波动说（19世纪初--后第半十世一纪章）光学
1、理解相干光的条件及获得相干光的方法。
2、掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变。
3、能分析杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置。
4、了解迈克耳孙干涉仪的工作原理。
二、光的衍射
第十一章光学
1、了解惠更斯－菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释。
2、理解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。
n
第十一章光学
s1 *
r1
P
➢ 波程差 r r2 r1
s 2*
r2 n

大学物理ppt几何光学

1 s′ = 1 1 = −60(cm) f − s
何？解：按题意, f=20cm, s=15cm 由薄透镜公式，像距为
f
2 f
26 26
薄透镜公式也适用于凹透镜，此时，焦距 f 应取负值. 实际物体经凹透镜所成的像总是正立的缩小了的虚像，且与物体位于透镜的同一侧，如下图所示.
27 27
s′
10 10
凸镜
1 1 1 + = s s′ f
s′ < 0
焦距 f 应取负值
s′ < s
s′ m= <1 s
像的横向放大率为
正立的缩小了的虚像
11
1 1 2 2
O
h0
p0
p′
f
h1
F
例凸面镜的曲率半径为 0.400m , 物体置于凸面镜左边 0.500m 处, (1) 用作图法画出物体的像位置; (2) 求实际像的放大率.
θi = θ r
物体在平面镜内形成相对于镜面对称的虚像。
33
25.3 球面反射镜球面反射镜——反射面为球面一部分的反射镜. ⒈凹镜的特性：对入射平行光束有会聚作用.
r
l1
f
条件：入射光为傍轴光线.
α1 = 2θ1 l1 l1 α1 = θ1 = f r
r f = 2
55
2.凹镜的成像规律
6
A
B
C
•
B′
A
F
s′
•
A′
B′
A′
s
C
•
F B
s
•
s′
⑶像的特点： ①当物距大于焦距时，为倒立缩小的实像；当物距小于焦距时，为正立放大的虚像.