关于棱镜光学性质的研究 柯西色散公式 PPT
关于棱镜光学性质的研究 柯西色散公式 PPT

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
光
线状光谱
谱
带状光谱
的
连续光谱
分 按光谱机制分类
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

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)

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

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
2θ
2θ
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
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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

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
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

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

Part One
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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
光
线状光谱
谱
带状光谱
的
连续光谱
分 按光谱机制分类
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