《物理光学》课程教学资源（PPT课件）绪论

物理光学 绪论 教材:≤>梁全廷机工版 教学时数56学时 课程性质:学位课 考核方式闭卷考试 课内外比例:12 辅导时间每周一晚8:00-10:00 辅导地点:教3楼209室

物 理 光 学 绪论 教材:> 梁全廷 机工版 教学时数:56学时 课程性质:学位课 考核方式:闭卷考试 课内外比例:1:2 辅导时间:每周一晚8:00-10:00 辅导地点:教3楼209室

讲述提纲 光学的科学体系 二、对光学现象的发现与认 对光本性的认识,波动光学的发展史 ■四、本课程的任务与要求 五、波动综述

讲述提纲 ◼ 一、光学的科学体系 ◼ 二、对光学现象的发现与认识 ◼ 三、对光本性的认识，波动光学的发展史 ◼ 四、本课程的任务与要求 ◼ 五、波动综述

光学的科学体系 光 研究光的本性光的传播以及它和物 质相互作用的学科。 1几何光学:基于“光线”的概念讨论光的传 播规律。 ■2波动光学:研究光的波动性(干涉、衍射 偏振)的学科。 3量子光学:研究光与物质的相互作用的问题。 4现代光学:20世纪后半期发展起来的很庞大 的体系

一、光学的科学体系 ◼ 光学：是研究光的本性,光的传播以及它和物 质相互作用的学科。 ◼ 1.几何光学：基于“光线”的概念讨论光的传 播规律。 ◼ 2.波动光学：研究光的波动性（干涉、衍射、 偏振）的学科。 ◼ 3.量子光学：研究光与物质的相互作用的问题。 ◼ 4.现代光学：20世纪后半期发展起来的很庞大 的体系

1几何光学 ■:从理论上说,几何光学三个基本定律 (直线传播,折射、反射定律),是费马原 理的必然结果,也是光波衍射规律的短波近 ■它们在方法上是几何的,在物理上不涉 及光的本质。 几何光学主要是从直线传播,折射 反射定律等实验定律出发,讨论成像等特 殊类型的传播问题

1.几何光学 ◼ ： 从理论上说，几何光学三个基本定律 （直线传播，折射、反射定律）,是费马原 理的必然结果,也是光波衍射规律的短波近 似。 ◼ 它们在方法上是几何的，在物理上不涉 及光的本质。 ◼ 几何光学主要是从直线传播，折射、 反射定律等实验定律出发，讨论成像等特 殊类型的 传播问题

2波动光学 ■研究光的波动性(干涉、衍射、偏振)以 及用波动理论对光与物质相互作用进行描 述的学科 基本问题:在各种条件下的传播问题 基本原理:惠更斯-菲涅耳原理。 ■波前:原为等相面,现泛指波场中的任 曲面,更多的是指一个平面 主线:如何描述、识别、分解、改造、记 录和再现波前,构成了波动光学的主线

2.波动光学： ◼ 研究光的波动性（干涉、衍射、偏振）以 及用波动理论对光与物质相互作用进行描 述的学科。 ◼ 基本问题：在各种条件下的传播问题。 ◼ 基本原理：惠更斯-菲涅耳原理。 ◼ 波前：原为等相面，现泛指波场中的任一 曲面，更多的是指一个平面。 ◼ 主线：如何描述、识别、分解、改造、记 录和再现波前，构成了波动光学的主线

3量子光学 ■把光视为一个个分立的粒子,它主要用于分 析辐射、光发射以及某些在物质的微观结 构起重要作用时光与物质的相互作用现象 ■在这领域内有时可用经典理论,有时需用 量子理论。对于这类原不属于传统光学的 内容,有人冠之以“分子光学”或“量子 光学”等名称,也有人把它们仍归于物理 光学之内

3.量子光学 ◼ 把光视为一个个分立的粒子,它主要用于分 析辐射、光发射以及某些在物质的微观结 构起重要作用时光与物质的相互作用现象。 ◼ 在这领域内有时可用经典理论，有时需用 量子理论。对于这类原不属于传统光学的 内容，有人冠之以“分子光学”或“量子 光学”等名称，也有人把它们仍归于物理 光学之内

4近代光学 1948年全息术的提出,1955年光学传递函数的建 ,1960年激光的诞生为其发展中的三件大事。 ■薄膜光学的建立,源于光学薄膜的研究和薄膜技 术的发展; ■傅立叶光学的建立源于数学、通讯理论和光的衍 射的结合;它利用系统概念和频谱语言来描述光 学变换过程,形成了光学信息处理的内容 ■集成光学源于将集成电路的概念和方法引入光学 领域;

4.近代光学： ◼ 1948年全息术的提出，1955年光学传递函数的建 立，1960年激光的诞生为其发展中的三件大事。 ◼ 薄膜光学的建立，源于光学薄膜的研究和薄膜技 术的发展； ◼ 傅立叶光学的建立源于数学、通讯理论和光的衍 射的结合；它利用系统概念和频谱语言来描述光 学变换过程，形成了光学信息处理的内容． ◼ 集成光学源于将集成电路的概念和方法引入光学 领域；

4近代光学 非线性光学源于高强度激光的出现、它研究当介 质已不满足线性叠加原理时所产生的一些新现象 如倍频,混频,自聚焦等; ■对光导纤维的研究形成了纤维光学或导波光学 ■导波光学,电子学和通讯理论的结合使得光通信 得到迅速发展和应用成为人类在20世纪最重要的 科技成就; 非线性光学,信息光学及集成光学等理论与技术 的结合可能会导致新一代计算机一光计算机的诞 生据预测它将部分实现人脑的功能(如学习和联 相

4.近代光学： ◼ 非线性光学源于高强度激光的出现、它研究当介 质已不满足线性叠加原理时所产生的一些新现象， 如倍频,混频,自聚焦等; ◼ 对光导纤维的研究形成了纤维光学或导波光学; ◼ 导波光学,电子学和通讯理论的结合使得光通信 得到迅速发展和应用,成为人类在20世纪最重要的 科技成就; ◼ 非线性光学,信息光学及集成光学等理论与技术 的结合可能会导致新一代计算机—光计算机的诞 生.据预测它将部分实现人脑的功能(如学习和联 想)

对光学现象的发现与认识 ■1对光的早期认识 几何光学规律的发现 ■3波动光学现象的发现

二、对光学现象的发现与认识 ◼ 1.对光的早期认识 ◼ 2.几何光学规律的发现 ◼ 3.波动光学现象的发现

1对光的早期认识 ■公元前5世纪:人们就已经考虑视觉是如何 产生的。提出两种假设:触觉论、发射论。 ■触觉论:内容、贡献及存在的问题。 发射论:内容、贡献及存在的问题 ■公元10世纪:发射论完全取代触觉论

1.对光的早期认识 ◼ 公元前5世纪：人们就已经考虑视觉是如何 产生的。提出两种假设：触觉论、发射论。 ◼ 触觉论：内容、贡献及存在的问题。 ◼ 发射论：内容、贡献及存在的问题。 ◼ 公元10世纪：发射论完全取代触觉论