浙大物理考研资料-浙大光学课件-第二章 光度学
《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
24
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
25
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
《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
浙江省考研物理学复习资料光学与原子物理

浙江省考研物理学复习资料光学与原子物理浙江省考研物理学复习资料——光学与原子物理光学是物理学中的一个重要分支,研究光的产生、传播、相互作用及其相关现象。
原子物理则研究微观世界中原子与分子的结构、性质和相互作用。
在浙江省考研物理学复习中,光学与原子物理是必不可少的内容。
本文将详细介绍光学与原子物理的相关知识,并提供一些复习资料以供参考。
一、光学1. 光的特性光是一种具有波粒二象性的电磁波,具有传播速度快、能量较高等特点。
根据波的传播方向和振动方向的关系,可将光分为纵波和横波两类。
2. 光的干涉和衍射干涉是指两个或多个波源产生的光波叠加形成干涉条纹的现象,常见的干涉现象包括杨氏双缝干涉和牛顿环干涉。
衍射是指当光通过一个有限孔径的障碍物时,光波会发生弯曲和扩散的现象,常见的衍射现象包括菲涅尔衍射和菲涅尔衍射。
3. 光的偏振光的偏振是指光波中的振动方向限制在某一平面的现象。
常见的光偏振现象有线偏振、圆偏振和椭圆偏振。
4. 光的颜色与色散光的颜色与频率有关,不同频率的光对应不同的颜色。
当光通过不同介质时,不同频率的光受到的折射程度不同,即产生色散现象。
5. 光的吸收和散射光在物质中传播时,会发生吸收和散射。
吸收是指光能量被物质吸收转化为其他形式的能量,而散射是指光在物质中改变传播方向或传播路径的现象。
二、原子物理1. 原子结构原子结构包括原子核和电子云两个部分。
原子核由质子和中子组成,而电子云则包围在原子核周围。
根据电子能级的不同,可将电子分为基态和激发态。
2. 光谱学光谱学研究物质在吸收、发射或散射光时所呈现的光谱特性。
根据光源产生的光谱类型,可将光谱分为连续光谱、发射光谱和吸收光谱。
3. 原子核的性质原子核包含质子和中子,具有正电荷,且质量相对较大。
原子核的稳定性与核子数目的平衡关系密切相关,超过某一临界值则会变得不稳定,发生核反应。
4. 原子与分子的能级原子和分子的能级是指具有不同能量的电子状态。
根据电子在原子中的位置和运动状态,可将能级分为主能级和亚能级。
《光度学的基本概念》课件

光度学的基本量
光通量
描述光源发出的总光功率,单 位是流明。
光照度
描绘单位面积上接收到的光通 量,单位是勒克斯。
照度计
测量照度的工具,通常用于环 境照明设计。
光度学的应用
1Байду номын сангаас
环境照明设计
优化建筑物内光的使用,提高照明质量和节能效益。
2
光电子学
应用于传感器、光纤通信、发光二极管等电子学器件中。
3
医学和生物学
《光度学的基本概念》 PPT课件
欢迎来到本节课程!光度学是研究光的物理学分支,这门学科有着广泛的应 用。在接下来的几个章节中,我们将介绍光度学的基本概念和应用,以及探 讨光度学在未来的发展前景和挑战。
什么是光度学
定义和作用
光度学是研究光的物理学分支,研究光的各 种物理量和现象。
历史
早在古希腊时期,柏拉图和亚里士多德就对 光的本质做出了分析和解释。
光度学的发展前景 和挑战
随着光学技术的不断进步, 我们预计在未来会有更多创 新的光学技术应用于各个领 域,但同时也面临着挑战和 未知。
推广光度学知识的 必要性
通过推广光度学的知识,我 们也能帮助更多人了解光的 本质以及如何合理使用光, 创造更美好的生活。
用于疾病治疗和脑神经控制等领域。
光度学的未来
• 光学技术的发展将使得更高效的光源和光学器件成为可能。 • 光度学在科学研究中的作用将变得越来越重要。 • 光度学会越来越多地应用于工业和日常生活中。
总结
光度学在人类社会 中的重要性
无处不在的光线对我们的日 常生活有着巨大的影响,了 解光的物理特性对我们正确 使用光具有重要意义。
浙江大学 应用光学课件

Hale Waihona Puke O I’N’C
nQ n’
B
1
光的折射定律:
①入射光线、法线和折射光线在同一平面内;
②折射角和入射角的正弦之比在一定温度和压力下对一定波
长的光线而言为一常量,与入射角和大小无关。即
sin I' = n
sin I n'
或
n'sinI' = nsinI
其中:n=C/v C——光在真空中的速度 v——光在介质中的速度
阿贝不变量
折射球面的物像位置关系
光线经折射球面时 的u,u’关系
3.(近轴区)折射球面的光焦度,焦点和焦距 可见,当(n’-n)/r一定时,l’仅与l有关。
正负含义? φ = n'−n r
f
'=
l'l
→
−∞
=
n' n '− n
r
f
=
ll
'
→
∞
=
−
n n '− n
r
光焦度 (折射面偏折光线的能力)
f’像方焦距(点),后焦距(点)
细光束,A——》A’ 完善成像
B1’ A1’
同心球面A1AA2——》曲面A1’A’A2’ 完善成像 由公式,l变小,l’也变小,平面B1AB2——》曲面B1’A’B2’
不再是平面:像面弯曲
2. 细小平面以细光束经折射球面成像: 平面物——》平面像,完善成像
近轴光线所在的区域叫近轴区
对近轴光,已知入射光线求折射球面的出射光线:即由 l, u — >l’,u’ ,以上公式组变为:
i= l− r u r
i'= n i n'
浙大物理考研资料-浙大光学课件-第三章 干涉

测油膜厚度平晶间空气隙干涉条纹
等倾条纹牛顿环(等厚条纹)
(3)同一原子不同时刻所发出的波列,振
动方向和相位各不相同
z两个独立的光源发出的光或同一光源的两部分发出的光都不是相干光
z同一原子同一次发出的光在空间相遇时是相干光
杨(T.Young)在1801年首先发现光的干涉现象,并首次测量了
光波的波长。
红光入射的杨氏双缝干涉照片
白光入射的杨氏双缝干涉照片您能判断0级条纹在哪吗?
δ
?
光疏媒质—>光密媒质,反射时,有半波损失
光密媒质—>光疏媒质,反射时,无半波损失
折射时,无半波损失---相位突变---相位不变---相位不变。
浙江大学光学设计ppt

二、平行平板
u1 d l1 n l2’ A1
u2’ A2’
u1’ A1’(A2)
当角度u1不大时,依次对第一面、第二面使用公式
n' n n'− n 令 r1=r2=∞ − = l' l r
即轴向位移
并考虑过渡,得 l 2 ' = l 1 − d
n
1 ∆ l ' = l 2 '+ d − l 1 = d (1 − ) 该式中无 u ,完善成像 n
通光口径——允许通过的光斑最大直径
K= d D
二次反射等腰 直角棱镜 K=2 D
27
五角棱镜 K=3.414 D
d D 达夫棱镜
D d= sin( 45° − i ' ) 1 K= sin( 45° − i ' )
d
28
五、屋脊棱镜与棱镜组合系统
1.屋脊棱镜:对奇次反射的反射棱镜,为避免镜像,可加一个屋脊。 屋脊:将一个反射面用两个互成直角的反射面来代替,其交线平行于原 反射面,且在主截面上。 作用:与屋脊垂直的坐标单独改变一次方向,相当于增加一次反射。 光被拦 A C
细小平面以细光束经折射球面成像: 细小平面以细光束经折射球面成像: 平面物 —— 》平面像,完善成像 平面物 —— 》平面像,完善成像
8
§1-3 理想光学系统基本概念
一、原始概念 理想光学系统——这种光学系统所成的像与物是完全相似的 物空间 像空间 R M S
光 学 系 统
点——>共轭点 直线——>共轭直线 直线上的点——>共轭直线上的共轭点 同心光束——>共轭同心光束 平面——>共轭平面
R’
M’ S’
《光度学基本知识》课件

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光的反射定律:光在两种介质的交 界面发生反射,入射角等于反射角
光的全反射定律:当光从一种介质进 入另一种折射率较大的介质时,如果 入射角大于临界角,光将全部反射回 原介质
光的反射定律:光在两种介质的界面上,从一种介质进入另一种介质时,会发生反射现象。
反射定律的内容:入射角等于反射角,即入射光线与反射光线在同一平面内,入射光线与反射 光线的夹角相等。
光的折射定律可以用斯涅尔定律来描述,即光在两种不同介质中的传播速度与介质的折射率成正比。
光的折射定律在实际生活中有很多应用,例如光学仪器、光纤通信等。 光的折射定律还可以用来解释一些自然现象,例如彩虹、海市蜃楼等。
光的吸收定律是光度学的基本定律之一,描述了光与物质相互作用的过程。 光的吸收定律表明,当光通过物质时,一部分光会被物质吸收,另一部分光会穿过物质。 光的吸收程度与物质的性质、光的波长、光的强度等因素有关。 光的吸收定律在光学、光电子学、光化学等领域有着广泛的应用。
光度学的基本应用
照明设计原则:满足视觉需求,提高工作效率 照明设计方法:根据空间功能、环境特点选择合适的照明方式 照明设计要点:考虑光源、灯具、照度、色温等因素 照明设计应用:办公室、商场、住宅、学校等不同场所的照明设计
曝光控制:通过调整光圈、快门速度和ISO值来控制曝光量
构图技巧:运用三分法、对称法、引导线等构图技巧来增强照片的视觉效果
投影仪:利用光 学原理,将图像 投影到屏幕上, 实现大屏幕显示
光度计:用于测量光强的仪器 光度计原理:利用光电效应,将光强转换为电信号 光度计分类:照度计、亮度计、色度计等 光度计应用:照明设计、摄影、电影制作等领域
光度学的未来发展
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进入系统的总光通量为
F 2BdS umax sin u cos udu 0 BdS sin 2 umax
系统射出的总光通量为
F
kkBBdnnS s2idnS2dsuFinma2x2umBaxdS
cos
u
sin
udu
像的照度:
E
F dS
kB
n n
2
sin
2
um ax
定义:
主观亮度:人眼视网膜上所产生的照度
量分别为ΔΦλ和ΔΦ555,则定义
V () 555
V () 1, 555nm V () 1,其它波长 V () 0,可见光范围外
夜间相比白天, V(λ)
视见函数朝短
波方向移动
λ
三、光通量
dF V () d V ()ed
—辐射通量所引起视觉的本领
全部光通量:F
0 V ()ed
单位: 1lm( 555nm) 0.00146W lm(流明) 1W ( 555nm) 683lm
dF kdF.(k 1)
ny sin u nysin u
n2dS sin 2 u n2dSsin 2 u
n2dS 2sin u cos udu
n2dS 2sin ucos udu
dF B dS cosu 2 sin udu
dF kdF
kB
n
2
dS
2
sin
u
cos
udu
n
像的亮度:B kB n 2
E
n n
2
kB
4
De f
2
De瞳孔直径 f 眼睛焦距
B
余弦发射体
激光器 S
定向发射体
(10mW) He-Ne Laser
S 1mm2, 2
B 1010W / m2 sr
B太阳 3106W / m2 sr
§2.4 照度
定义:入射在被照物体
dF
单位面积上的光通量
dS
E dF dS
1lx 104 ph
1lx
(勒克斯)
1
lm m2
1ph(辐透) 1 lm cm2
光源与被照面互易
E
S1
BdS1 cos i1 cos i2 r2
[例]设天空为亮度均匀的朗伯体,其亮
度为B,试证明,在露天水平面上的照
度E=πB
证明:由互易知,亮度为B的天
空照射在水平面元dS’上的光通量
dS
θ
dθ
dF’等于亮度为B的面元dS’发射于
dS’
整个天空上的光通量dF
E
dF dS
dF dS
1W () 683V ()lm
四、发光效率 F
§2.2 发光强度
定义:点光源沿某一方
向上单位立体角内发出
的光通量
d
I dF
P
d
1cd
(坎德拉)
1
lm(流明) sr (球面度)
球坐标系
I I (i,) idi
O
d sin idid
d
dF I (i,)sin idid
2
F 0 0 I (i,) sin idid
§2.3 光亮度
定义:扩展光源的表面面元在某一方向 上单位投影面积的发光强度
dI Br dS cos i
B dF ddS cos i
单位:cd/m2
d
1sb(熙提)
1
lm cm2
sr
dS
i
r
n
朗伯余弦定律
dIi dIn cos i
dI i
dS i dIn
Bi
dIi dS cos i
dI n dS
§2.1 光通量
一、辐射通量
单位时间内光源发出或通过一定接收截 面的电磁辐射能量,也称辐射功率
热辐射通量:d,d e d
e为辐射通量的谱密度
—与波长的关系决定于辐射物体的性质 和发生辐射的条件
整个波长范围 0 ed 单位(SI):w
二、视见函数
设任一波长为λ的光和波长为555nm的光,
对人眼产生同样亮暗感觉所需的辐射通
1.点光源产生的照度
dF
Id
I
dS r2
cos i
E
dS dF
r 2
I
cos i
n
i d r dS
P
2.面光源产生的照度
dI BdS1 cosi1
亮度B
i1n1
n2
i2
d
dS2 cos i2 r2
r
dS1
dS2
dF
BdS1
cos i1
dS2 cos i2 r2
dE
dF dS2
BdS1 cos i1 cos i2 r2
1 dS
BdScosd cos sin d B 0
§2.5 像的亮度、照度
令面元dS亮度为B
孔径u和u+du 之间环带中进
umax du
u
入系统的光通 量为:
dS
入瞳
du
um ax
u
dS
出瞳
dF B dS cosu 2 sin udu
进入u’和u’+du’中的光通量: