中国科学技术大学：《光学 Optics》课程教学课件（PPT讲稿）光学期中习题课知识点汇总和例题讲解（1-3）

知识点汇总 >Ch1几何光学 ·几何光学的基本原理一Fermat)原理 ·光的反射和折射、全反射 ·单球面成像 ·薄透镜成像 ·逐次成像法 >Ch2波动光学基础 ·定态光波的数学描述及波动物理量 ·光波的叠加 ·光的相干条件 ·群速度、相速度、色散 ·光的偏振和Malus定律

知识点汇总 ➢ Ch1 几何光学 • 几何光学的基本原理——Fermat原理 • 光的反射和折射、全反射 • 单球面成像 • 薄透镜成像 • 逐次成像法 ➢ Ch2 波动光学基础 • 定态光波的数学描述及波动物理量 • 光波的叠加 • 光的相干条件 • 群速度、相速度、色散 • 光的偏振和Malus定律

知识点汇总 >Ch3光的干涉 ·分波前干涉 ·点光源干涉 ·Young双缝干涉 ·平面波干涉 ·Fresnel双面镜、Lloyd镜、Fresnel双棱镜 ·光场的空间相干性 ·分振幅干涉 ·薄膜表面的等厚干涉、牛顿环 ·等倾干涉、Michelson干涉仪 ·光场的时间相干性

知识点汇总 ➢ Ch3 光的干涉 • 分波前干涉 • 点光源干涉 • Young双缝干涉 • 平面波干涉 • Fresnel双面镜、Lloyd镜、 Fresnel双棱镜 • 光场的空间相干性 • 分振幅干涉 • 薄膜表面的等厚干涉、牛顿环 • 等倾干涉、Michelson干涉仪 • 光场的时间相干性

Chapter1几何光学 直线传播 Fermat原理 光的反射 光的折射 折射率 全反射 两球面顶点重合 单球面成像 薄透镜成像

Chapter 1 几何光学 Fermat原理 直线传播 光的反射 光的折射 折射率 全反射 单球⾯成像 薄透镜成像 两球⾯顶点重合

1.1光的传播 >光的直线传播 均匀介质中，光沿直线传播。 >光的反射 两光共面、法线两侧、'=i。 >光的折射 两光共面、法线两侧 n sini=nasiniz n=c/ >光的色散 不同色光折射率不同导致的，入射角不为0时会看到色散现象

1.1 光的传播 ➢ 光的直线传播 均匀介质中，光沿直线传播。 ➢ 光的反射 两光共面、法线两侧、i'=i。 ➢ 光的折射 两光共面、法线两侧 n1 sini1 = n2 sini2 n=c/v ➢ 光的色散 不同色光折射率不同导致的，入射角不为0时会看到色散现象

1.1光的传播 >光的色散 折射率：红橙>黄>绿>青>蓝>紫 频率：红橙>黄>绿>青>蓝>紫 >光的可逆性—一光路、物像（共轭）、光强 >Fermat,原理 ro=o[ad=0

1.1 光的传播 ➢ 光的色散 折 射 率：红橙>黄>绿>青>蓝>紫 频 率：红橙>黄>绿>青>蓝>紫 ➢ 光的可逆性——光路、物像（共轭）、光强 ➢ Fermat原理 δ PQ = δ න 𝑃 𝑄 nds = 0

1.2反射和折射的应用 >棱镜 sin a+8m sin i 2 si i2 C sin 2 发生色散时从上到下依次为红橙黄绿青蓝紫。 >全反射 发生条件：光密入光疏、入射角大于等于临界角。 全反射的临界角ic ic=arcsin n

1.2 反射和折射的应用 ➢ 棱镜 发生色散时从上到下依次为红橙黄绿青蓝紫。 ➢ 全反射 发生条件：光密入光疏、入射角大于等于临界角。 全反射的临界角iC iC = arcsin n2 n1  2 i 2 i  1 i 1 = = i 2 1 sin sin i i n 2 sin 2 sin   +  m

1.2反射和折射的应用 例1.3光从塑料棒的一端射入，若要保证摄入的光总是在棒内全反射传播，塑料的 折射率至少是多大？

1.2 反射和折射的应用

1.2反射和折射的应用 例1.3光从塑料棒的一端射入，若要保证摄入的光总是在棒内全反射传播，塑料的 折射率至少是多大？ 解在端面处的折射定律为sin0,=nsin01。从图中可以看出 =受-02 于是有 sin01=ncos02=n√1-sin202=v√/n2-n2sin02 要发生全反射，nsin02≥1，而01可以取到π/2，于是 1=√n2-n2sin202≤Vn2-1 即 n≥V2

1.2 反射和折射的应用 解

1.2反射和折射的应用 >拓展：阿贝折光仪 目镜中的像 2 暗区明区 任意光束 篱界光束 i形& 1一日镜；2一放大镜：3一恒温水接头；4一清 色补倍器：5,6一棱镜：7一反射镜：8一温度 计 从反射镜中来的入射光

1.2 反射和折射的应用 ➢ 拓展：阿贝折光仪

1.3单球面成像 Σ M n' i 0 O s 在近轴/傍轴的条件下，即0=0时 反射球面 n'n n'-n =Φ s' r

1.3 单球面成像 在近轴/傍轴的条件下，即φ = 0时 反射球面 n’ s’ + n s = n’ − n r = Φ 1 s’ + 1 s = 2 r  p' i' u' C Q' r s' φ Q O p u i M r n n