关于棱镜光学性质的研究 柯西色散公式 PPT

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关于棱镜光学性质的研究 柯西色散公式 PPT

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不同曲线有个性,狭缝窄了找小角; 左右转动载物台,定位观测无差错。
数据分析——误差分析及解决方案 3 数据处理及分析
(2)方法误差 同一种材料可能存在不同的正常色散区; 轨道贯穿理论与原子实的极化; 利用最小偏向角法测折射率存在误差叠加累计,使相对误差增 大。 (3)装置误差 三棱镜顶角过小影响谱线的色散程度; 改进:使用顶角大,角色散率大的三棱镜使分辨率大 (4)环境误差 外界光干扰影响谱线的观测; 改进:在较暗环境中进行观测; 空气湿度,温度影响,导致空气折射率不为1。
比对常见光学材料的色散 曲线,经过简单换算可知 实验中所用三棱镜的材料 为轻火石玻璃
数据分析——结果分析
3 数据处理及分析
数据分析——误差分析及解决方光计调节不正确导致误差;
改进:
粗调到位很重要,三面平行再细调;
三面一点像清晰,逐次调节慢慢来;
室内漆黑谱线明,光源紧靠狭缝来;
数据分析——现象解释
3 数据处理及分析
量子假说
光量子概 念
光电效应
光辐射
光子
频率和强 度
特征光 谱
数据分析——现象解释
3 数据处理及分析
按光谱结构分类

线状光谱

带状光谱

连续光谱
分 按光谱机制分类

发射光谱
原子发光 分子发光 固体热辐射
I
样品光源
分光器
纪录仪
吸收光谱
I
连续光源 样品 分光器 纪录仪
原理:
1 实验目的及原理
复色光 : 由不同波长混合成的光源; 汞灯,钠灯
分光仪器:使复色光 在通过棱镜时发生色 散。(由于复色光的 各种色光通过棱镜时 折射率不同,传播方 向发生偏折) 测量仪器:测量角度 的仪器

光的颜色和色散PPT教学课件

光的颜色和色散PPT教学课件
中听回的,并没有真的看到,到底空中花园是否纯粹传说呢? 空中花园位于Euphrates河东面,伊拉克首都巴格达以南50里外左 右,四大文明古国之一巴比伦中。巴比伦的空中花园当然不是吊于 空中,这个名字的由来纯粹是因为人们把原本除有“吊”之外,还 有“突出”之意的希腊“kremastos”及拉丁文“pensilis”错误翻译
品读课文第三部分,回答问题;
1:作者为什么说大自然是无情的又是慷慨的?
无情的:在作者长城万里行的两年里,大自然让他充
分体验到了难以想象的艰难困苦,甚至面临着生死
考验。 慷慨的:大自然是活生生的教科书。万里长城之行让 作者领略到了万里长城,丝绸之路的文化灵魂,了解 了大西北文明的盛衰和当地的风土人情,并首次发 现了一组岩画,这些都具有特殊的文化意义和文物 价值,特别还使作者意识到了作为一个作家一个中 国人的社会感和使命感!
物理量 频率 折射率 同种媒质中光速 同种媒质中波长
红橙黄绿蓝靛紫
5.光谱:复色光被分解后,各种色光按其波 长(频率)有序排列起来,称为这种复色光的 光谱。
下图是太阳光的光谱。 利用光谱可以知道该光是由哪些波长的光组 成。
回顾:双缝干涉实验:
单缝 双缝
屏幕
S1 S
S2 红滤色片
复述单色光干涉时的现象。 问题条:纹我间们距用的此计装算置公来式做。白光的干涉 实验会观察到什么现象呢?
理解底边含义(相 对而言的)。
偏折角度
折射率越大,偏折角越大 ⑵棱镜能改变光的传播方向,但不改变光束的性质。
⑵棱镜能改变光的传播方向,但不改变光束的性质。 a、平行光束通过棱镜后仍为平行光束; b、发散光束通过棱镜后仍为发散光束; c、会聚光束通过棱镜后仍为会聚光束。
3、棱镜成像:

棱镜片光学技术—棱镜效果(眼镜光学技术课件)

棱镜片光学技术—棱镜效果(眼镜光学技术课件)
P cF 0.33 0.9 B0
左眼俯视图
• 例题二
– 计算左眼镜片-2.50DCX180在光心上方5mm 处的棱镜效果。
P cF 0.5 2.5 1.25 B90
左眼侧视图
二、球柱镜片的棱镜效果
球柱镜片可看成是球镜片与柱镜片或两个 正交的柱镜片叠加而成。所以,球柱镜片的棱 镜效果也可看作是球镜片与柱镜片棱镜效果的 叠加或相应两正交柱镜片效果的叠加。
P P12 P22 2.24
tan P2 1 0.5
P1 2
180 26.57 206.57
2.24 B206 .57
• 例题二
将右眼镜片-2.00DS/+3.00DCX180的光心向30°方向移心 6mm,求视轴处的棱镜效果。
解:将移心量分解: cV 6 sin 30 3mm
• 知识要求
– 像位移引起的旋转放大
• 能力要求
– 会将镜片的棱镜效果,运用到眼镜使用中,解 决配镜中的实际问题
• 素质要求
– 独立学习、独立思考 – 发现和总结实验现象及规律 – 团队合作 – 爱护实验仪器
通过远离镜片光心的位置看远方物体时,与不戴眼
镜看同一远方物体时,眼睛的旋转角度是不同的。不通
– 镜片上任意一点的棱镜效果
• 能力要求
– 会计算球镜片上任意一点的棱镜效果
• 素质要求
– 独立学习、独立思考 – 发现和总结实验现象及规律 – 团队合作 – 爱护实验仪器
一、棱镜效果的定义
– 球镜片上任一点对光线的偏折力称为该点的棱镜效果 (prism effect) 。
– 在光心(光轴上)位置,入射光是垂直于镜片两个表 面的,所以光心的棱镜效果等于零;其他位置则存在 棱镜。

最新应用光学平面镜棱镜系统教学课件PPT教学讲义PPT

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当平面镜旋转θ 角时,出射光线相对于原出射 光线将旋转2 θ 角,而且旋转的方向与镜的旋转 方向一致。
二、双平面镜的成像特性
✓θ


θ
济南大学物理学院 工程光学课件
12
证明
✓θ
β=2θ
M1
2I1 2I2
I1 I2
2
I2 I2 θ
I1
I1
M2
I1I2/2
I1I2
与入射角无关 上式恒成立
济南大学物理学院 工程光学课件
D0.33a4
(n1.516)3
D
通光口径仅有原来的1/3
D 道威棱镜
为了在一定通光口径的 条件下,减小棱镜尺寸 两个棱镜同时使用。
济南大学物理学院 工程光学课件
35
这样就组成了立方棱镜 D
D
立方棱镜的一个特点是棱镜尺寸小,通光口径大
立方棱镜的两反射面必须平行,且两反射面必须 镀膜。
立方棱镜只能工作在平行光路中
33
展开图为:
由图可求出展开长度
L AC FG D tan 600 D tan 300 4 3D
3
济南大学物理学院 工程光学课件
34
4. 立方棱镜
直角棱镜的通光口径较大,但是当采用旋转棱镜 改变光轴方向时,此时通光口径就变小了,这样 进入光学系统的光能减少,影响成像质量。
如图所示
a
由几何分析可知:
对2002年3月至2003年12 月间在我院行超声乳化人 工晶体植入手术的415例 (453眼)患者,按照民族 不同分为治疗组(维吾尔、
哈萨克族)与对照组(汉 族),治疗组共227例239 眼,对照组188例214眼。
设备及参数设置

棱镜

棱镜

全反射棱镜
讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射,实际上由于平 面镜玻璃的前表面对光线的反射,形成多个虚像,其中第 一次被玻璃前表面反射而形成的虚像S‘是最明亮的.
平面镜玻璃的前表面
平面镜玻璃的后表面
全反射棱镜
显微镜等,就需要用全反射棱镜代替平面镜,以消 除多余的像.
当然,如果在玻璃的前表面镀银,就不会产 生多个像,但是前表面镀银,银面容易脱落.
点击画面观看动画
全反射棱镜
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
1、光线由AB面垂直入射,
在AC面发生全反射,垂直
由BC面出射.
变化90 °
2、光线由AC面垂直入射,
在 BC面发生两次全反
射,垂直由AC面出射.
变化180 °
全反射棱镜
在光学仪器里,常用全反射棱镜来代替平面镜, 改变光的传播方向.望远镜为了提高倍数,镜筒要很 长,通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度.
第二十章 光的反射和折射
第五节 棱镜


通过棱镜的光线
全反射棱镜
光的色散
常用的棱镜是横截面积为三角形的三 棱镜,通常简称为棱镜.棱镜可以改变光 的传播方向,还可以使光发生色散.
通过棱镜的光线
通过实验或作光 路可知(如图),从 玻璃棱镜的一个侧面 射出的光线从另一侧 面射出时向底面偏 折.
棱镜材料的折射率有 关,还跟入射角底大 小有关.
光的色散
一束白光经过棱镜后会发生色散
后在光屏上形成一 条彩色的光带,红 光在上端,紫光在 最下端,不同色光 通过棱镜的后的偏 折角度不同石因为 棱镜材料对不同色 光的折射率不同.
; ;
炼,整天盯着白重炙,生怕他被人暗杀了,整天精神高度紧张着,就算是神帝也会累の. 五天之后,白重炙

实验26棱镜的色散关系

实验26棱镜的色散关系

实验26 棱镜的色散关系折射率是描述透明介质的重要光学常数。

折射率与介质的分子结构、密度、温度、浓度等有关,也与光的波长有关,折射率是波长的函数。

测量介质折射率的方法很多,我们已学过用最小偏向角法测棱镜折射率,本实验介绍在任意入射角下测量棱镜折射率的方法。

实验目的1.学会用自准法调整分光计,测量三棱镜顶角;2.学会在任意入射角下测定棱镜材料的折射率;3.了解棱镜的色散关系。

实验仪器分光计、三棱镜、汞灯实验原理1.色散关系光与物质相互作用的一个表现是,介质中的光速与波长有关,即折射率与波长有关。

这种现象叫做色散。

牛顿(I.Newton )发现了光的色散现象。

他令一束近乎平行的白光通过玻璃棱镜,在棱镜后的屏上得到一条彩色光带。

光的色散表明,不同颜色(波长)光的折射率不同。

即折射率n 是波长的函数)(λf n =为表征介质折射率随波长变化的程度,我们引进色散率ν,它在数值上等于介质对于波长差为1单位的两光的折射率之差,即2121n n n νλλλ-∆==-∆ (1)或 d d ()d d n f λνλλ== (2) 表示折射率n 与波长关系的色散曲线,首先是从实验上获得的。

早期,对常用的介质进行测量,发现它们的色散曲线十分相似,如图1所示。

波长增加时,折射率和色散率都减小,这样的色散称为正常色散。

所有不带颜色的透明介质,在可见光 区域内,都表现为正常色散,即紫光折射率比红光大些。

可以猜想,色散曲线显示出某种具有普遍意义的规律。

[1]描述正常色散的公式是柯西(A.L.Cauchy )于1836年提出的:24B C n A λλ=++ (3)这是一个经验公式。

式中A 、B 和C 是由所研究的介质材料的特性决定的常数,叫做图1 色散曲线柯西常数,它们可以由实验求出。

只需测出三个已知波长的n 值,代入(3)式即可求得。

对于任一种介质,只要测出这三个常数,就可以用式(3)表示它的折射率与波长的关系。

当波长间隔不太大时,取式(3)的前两项就够了2B n A λ=+ (4)并且 32dn B d νλλ==- (5) 2、棱镜材料折射率的测定图2是光线在棱镜主截面内的折射。

光谱仪器的色散系统棱镜课件

光谱仪器的色散系统棱镜课件

一、光谱棱镜的分光原理
1、色散公式
n0 sini1 nsini1 n 01 sini1 nsini1
n0 sini2 nsini2
sini2 nsini2
顶角 i1i2,
i2
arcssinini(1)
n
偏向角 (i1 i1) (i2 i2 )
3、棱镜的横向放大率
当光束不是以最小偏向角条件通过棱镜
时, i2 i1,DD,这种现象称为棱镜的横向放
大或角放大。
棱镜的横向放大率Γ可表示为出射角增量和入 射角增量之比。
di2' coi1scoi2s di1 coi1s'coi2s'
d2i' coi2scoi1sd2i(*)
i1 i2 (i1 i2 )
i1 i2
i2 arcnssiinin 2)(
得到棱镜的色散公式:
i1arcsnsiniin2()
i1a
rc
snsinin{ [a
rcssiin in1)(]}
n
n
对于所有透明材料,折射率n一般随着波长的减小而 增大。波长越短偏向角越大。
2
谱线弯曲的曲率半径公式:(推导见《光 谱仪器设计》P85-)
f2ncoi1s'coi2s' (n21)sin
如果棱镜对于某波长为最小偏向角,则该波 长位置谱线的曲率半径计算公式为:


f2 2(n2
n2 1)
1n2 sin2
2
sin
2
棱镜材料的折射率越大,光谱线弯曲的半径越
m
d d
j
2、棱镜的分辨率
假定光谱仪的光学系统理想无像差,且棱镜作为 系统中限制光束的孔径光阑,当入射狭缝无限细 时,由棱镜孔径的衍射导致的谱线增宽就表征了 棱镜的分辨率极限。

《光学棱镜一》课件

《光学棱镜一》课件

Part One
单击添加章节标题
Part Two
光学棱镜的基本概 念
棱镜的形状和结构
形状:三角形、矩形、圆形等 结构:由两个或多个平面镜组成 功能:改变光的传播方向 应用:光学仪器、光学实验等
棱镜的分类
折射棱镜:根据折射定律, 将光线折射到不同方向
反射棱镜:利用反射定律, 将光线反射到不同方向
色散棱镜:将不同颜色的 光线分散到不同方向
偏振棱镜:将偏振光偏振 到不同方向
复合棱镜:由多种棱镜组 合而成,具有多种功能
棱镜在光学系统中的作用
折射光线:改变光线 的传播方向
分色:将不同颜色的 光分开
聚焦:将光线汇聚到 一点
成像:形成清晰的图 像
色散:将不同颜色的 光分散开来
偏振:改变光的偏振 状态
Part Five
光学棱镜的应用领 域
摄影和摄像领域的应用
光学棱镜在摄影和摄像领域的应用广泛,如镜头、滤镜等。
光学棱镜可以改变光线的传播方向,实现光线的聚焦和分散,从而改变 图像的亮度、对比度和色彩。
光学棱镜还可以实现图像的放大和缩小,以及图像的旋转和翻转。
光学棱镜在摄影和摄像领域中,还可以实现图像的虚化和背景模糊,以 及图像的锐化和清晰度调整。
自动驾驶汽车:光学棱镜在自动驾驶汽车中的作用,如激光雷达、摄像头等。
医疗领域:光学棱镜在医疗领域的应用,如内窥镜、手术显微镜等。
航空航天:光学棱镜在航空航天领域的应用,如卫星通信、太空望远镜等。
THANKS
汇报人:
Part Four
光学棱镜的设计与 制作
设计原则和步骤
设计原则:满足光学性能要求, 如折射率、色散等
设计步骤:确定光学性能要 求,选择合适的材料和形状, 进行光学计算和模拟,制作 模具和样品,进行光学测试
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数据分析——现象解释
3 数据处理及分析
量子假说
光量子概 念
光电效应
光辐射
光子
频率和强 度
特征光 谱
数据分析——现象解释
3 数据处理及分析
按光谱结构分类

线状光谱

带状光谱

连续光谱
分 按光谱机制分类

发射光谱
原子发光 分子发光 固体热辐射
I
样品光源
分光器
纪录仪
吸收光谱
I
连续光源 样品 分光器 纪录仪
关于棱镜光学性质的研究
目录 CONTENTS
1 实验目的及原理 2 实验方法及步骤 3 数据处理及分析 4 实验结论及意义
目的:
熟悉光谱分析基本方法
1 实验目的及原理
研究棱镜色散 曲线(汞灯机进行数据分 析和处理的方法
验证柯西色散公式
仪器:
JJY型分光仪、平面镜、三棱镜、高压汞 灯、钠光灯、汞灯以及钠灯的光谱;
数据分析——现象解释
3 数据处理及分析
钠原子能级图及观测的 光谱图
数据分析——现象解释
五条谱线解释
4P
3D 4S
3 数据处理及分析
钠双黄线解释
3P
3P
3S
数据分析——现象解释
汞原子能级图及 发射光谱
数据分析——实验改进 改进一:
3 数据处理及分析
改进二:
以任意角入射,i1为光线入 射角,i4为经棱镜色散后的 出射角。
数据分析——误差分析及解决方案 3 数据处理及分析
(5)人为误差 转动载物台不仔细,操作中易碰到三棱镜,会影响最小偏向角 的确定和读数; 由于用眼睛观测光谱受到人眼对不同波长电磁波的灵敏度,相 对可见度,与谱线强度的限制,产生误差。 • 偶然误差 读数不准; 最小偏向角判断不准确; 改进:多次测量取平均值,并计算不确定度,左右逼近法。 • 粗大误差 某些数据错误或者偏差过大,歪曲测量结果; 改进:剔除坏数据,进行再次测量。
目前制造的各种分光仪器中,光栅逐渐取代了棱镜,更令人注目的是, 随着全息技术的发展,全息光栅与刻化光栅相比具有色分辨本领高, 自由光谱范围广,有效孔径大,有效效率高的特点,成为人们研究光 谱精细结构的强有力工具。
感谢您的聆听!
实验意义:
4 实验结论及意义
运用已知柯西色散公式的材料,利用棱镜光谱仪来测量未知谱线的波 长;运用棱镜光谱仪测得原子光谱来探究未知材料元素的构成;
事实上,成像光谱技术因其能够获得被测目标的两维空间信息和一维 光谱信息,而有着广泛的运用的目标图像含有丰富的空间,辐射和光谱 三重信息,能够表现出被测目标空间分布的影像特征,同时可以以某 一个像元或者某像元组得到其相应的光谱信息。
原理:
1 实验目的及原理
2 实验方法及步骤
• 调节分光仪(粗调和细调)
(1)调节望远镜聚焦无穷远 (2)调节望远镜光轴与仪器转轴垂直 (3)调整平行光管,使其产生平行光,并使其光轴与仪器
转轴平行
• 测量三棱镜的顶角(自准直法和棱脊分束法,测量三
次,求取平均值)
• 测量不同光谱的最小偏向角(测量三次求取平均值)
• 求汞灯各种光谱的折射率n及不确定度。
• 根据折射率n与波长作出玻璃材料的色散曲线 ,验 证柯西色散公式。
数据处理:
3 数据处理及分析 实验数据处理方法
数据处理:
3 数据处理及分析
数据处理:
3 数据处理及分析
数据处理:
3 数据处理及分析
数据处理:
3 数据处理及分析
数据处理:
3 数据处理及分析
不同曲线有个性,狭缝窄了找小角; 左右转动载物台,定位观测无差错。
数据分析——误差分析及解决方案 3 数据处理及分析
(2)方法误差 同一种材料可能存在不同的正常色散区; 轨道贯穿理论与原子实的极化; 利用最小偏向角法测折射率存在误差叠加累计,使相对误差增 大。 (3)装置误差 三棱镜顶角过小影响谱线的色散程度; 改进:使用顶角大,角色散率大的三棱镜使分辨率大 (4)环境误差 外界光干扰影响谱线的观测; 改进:在较暗环境中进行观测; 空气湿度,温度影响,导致空气折射率不为1。
比对常见光学材料的色散 曲线,经过简单换算可知 实验中所用三棱镜的材料 为轻火石玻璃
数据分析——结果分析
3 数据处理及分析
数据分析——误差分析及解决方案 3 数据处理及分析
• 系统误差
(1)仪器误差
分光计调节不正确导致误差;
改进:
粗调到位很重要,三面平行再细调;
三面一点像清晰,逐次调节慢慢来;
室内漆黑谱线明,光源紧靠狭缝来;
原理:
1 实验目的及原理
复色光 : 由不同波长混合成的光源; 汞灯,钠灯
分光仪器:使复色光 在通过棱镜时发生色 散。(由于复色光的 各种色光通过棱镜时 折射率不同,传播方 向发生偏折) 测量仪器:测量角度 的仪器
光源
三棱镜 分光计
柯西 色散 公式
光谱
光谱分析:观察复色 光发射的光谱,并从 原子内部电子状态的 量子特性,玻璃的色 散特性,原子能级, 及电子能级跃迁来进 行实验现象的解释
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