东华大学：《文科物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 光学与光电信息技术

第三章光学与光电信息技术 §3,1几何光学 §32波动光学 §33光电信息技术

第三章光学与光电信息技术 §31几何光学 几何光学是光学学科中,以光线为基础 研究光的传播和成像规律的一个重要的实用 性分支 几何光学是当光波的波长入→0时的 极限情况。能以其简便的方法解决光学仪器 中的光学技术问题

光线传播的基本定律 1、光线的直线传播定律 2、光的独立传播定律 3、反射定律:确定光在 反射过程中反射光线方向 的定律。光在两种媒质的 反射定律示意图 平滑界面上反射时

光线传播的基本定律 4、折射定律 n’sini?=nsin 全反射:i”=90°,此时光 线按反射定律全部反射。 临界角:折射角正好为90 时的入射角。 在光导纤维中,光线就是靠 次次的全反射来传播的。折射定律示意图

§3.2波动光学 光的波动学说 首先是惠更斯在1690年提 出来的。他设想光的传播类似水波 声波。光振动所达到的每一点都可 以看作次波的中心。次波的包络面 为传播着的波阵面。波阵面上每 点又产生新的次波,依次继续传播。 但这个原理只能说明光的折射和反 射 到了1815年菲涅耳补充了 惠更斯原理,即各次波到达某一点 的作用,要考虑到次波间的位相关 系。这补充能很好地说明光的衍射 现象,称惠更斯一菲涅耳原理

§321光的干涉 干涉现象 光的干涉已经广泛地用于精密计量 天文观测、光弹性应力分析、光学精密 加工中的自动控制等许多领域 暗条纹中心线 双孔干涉实验 H 亮条纹中心线

杨氏双孔干涉 k=+2 k=+1 S S k=0 k=-1 k=-2 演示:杨氏双缝干涉

x k=+1 k=-2 k=+2 k= 0 k=-1 S1 S2 S* ** I 杨氏双孔干涉

相干条件 相干条件要求: ①各成员波的频率v(因而波长入)相同 ②任两成员波的初位相之差在Δt内保持不变; ③两波的振幅不得相差悬殊; ④在叠加点两波的偏振面须大体一致 相干光源或相干光波: 满足相干条件的光源或光波

、产生相干光波的方法 相干光波产生的方法:分波面法和分振幅法 1、分波面干涉 从同一源波面上分出若干个面域,使它们 继续传播而发生干涉 例:杨氏干涉 菲涅耳双镜干涉 M W 菲涅耳双镜干涉

2、分振幅干涉 采用一块光学媒质使入射波在其表面上发 生反射和折射,然后令反射波和折射波在继 续传播中相遇而发生干涉。 例:牛顿环装置 ⊙ G 牛顿环 牛顿环装置