光学基本知识培训讲座

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,光学基本知识培训讲座,几何光学,一、几何光学的基本定律,光波与光线,光的直线传播定律,在各向同性介质中光是沿着直线方向传播的,光的独立传播定律,不同光源发出的光在空间相遇彼此互不影响,光的折射定律与反射定律,光的折射与反射现象,n,1,SinA=n,2,SinA,A,A,A,n,1,n,2,光的全反射现象,光路的可逆性,光程,光从一点传播到另一点的光程为极值（费马原理）。,S,=0,dl,n,a,b,二、平面与平面系统,平面镜成像,符合光的反射原理,A,A,S,平行平板,不改变光线方向，只增加光程；在两表面发生折射。,三、反射棱镜,光线通过棱镜表面发生折射，在棱镜里面发生反射。,在光路中改变光线的方向，展开后等同于平行平板。,四、透镜,有关术语,透镜的焦点（,F，F,），焦距(f,f)，光轴，主点，主面，物距(,l,)，像距(,l,),。,f=-f=,透镜的成像,：,利用透镜两个表面的折射原理。,平行于光轴的光线通过像方焦点，通过物方焦点的光线平行于光轴,通过主点的光线方向不变。,F,F,O,F,F,高斯公式：,因,像和物都在空气中：,注意正负号的规定：在物方空间，以物方主点为原点，到名点的距离和光线方向一致的为正，相反为负；在像方空间，以像方主点为原点，到各点的距离和光线一致的为正，相反的为负。,物理光学,一、光的电磁性质,光速和介质的折射率（n）,介电常数。在真空中为8.8542,磁导率。在真空中为,光在真空中的速度,介质的折射率n=c/v,光谱,辐射波,波长范围,无线电波,300mm,微波,3000.3mm,光波,红外线,3000.7m,可见光,0.70.4m,紫外光,0.40.03m,射线,X射线,300.03nm,射线,0.03nm,光在介质表面的透射比和反射比,光垂直介质表面或以小角度（30度）入射时的反射比公式：,二、光的干涉,光波的干涉条件,1、频率相同。,2、振动方向相同。,3、相位差要恒定。,平行平板产生的干涉,=2nhcos,2,+/2,等倾干涉：h相等，光程差只取决于,2,的变化，可用以测量入射角度的微小变化。,等厚干涉： ,2,不变，光程差只取决于h的变化，可以用来测量平板的厚度差。,1,2,1,2,斐索干涉仪,利用同光路光线进行干涉的原理进行设计的干涉仪,（象前面的等厚干涉现象）,我公司所有的平面干涉仪、球面干涉仪均属此类干涉仪。,（相邻两条干涉条纹的光程差是，距离差是/2）,如图示：表面不平,度：=h/2H,h,H,三、干涉仪简介,激光扩束镜,标准镜头,被测样品,迈克逊干涉仪,利用不同光路的光线进行干涉而设计的干涉仪。,（象前面介绍的等倾干涉现象）,h=N/2,M,1,M,2,G,1,G,2,S,M,2,泰曼-格林干涉仪,是迈克耳干涉仪的改型，用于检验光学产品的综合质量。,傅里叶变换光谱仪,是利用傅里叶变换技术，根据干涉效应来分析光源的光谱分布的仪器，包括泰曼干涉仪和一套作傅里变换的电子计算机处理系统。,马赫-曾德干涉仪,利用迈克耳干涉原理制作的，测量相位物体引起的相位变化。如大型风洞中气流引起的空气密度变化。,法布里-珀罗干涉仪,利用多光束相干原理而制成的,四、光的衍射简介,光波的标量衍射理论,惠更斯-菲涅耳原理,1690年惠更斯提出一种假设：,波面上的每一点都可看作为,一个发出球面子波的次级扰动中心，,在后一个时刻，这些子波的包络面,就是新的波面。,夫琅和费衍射，在菲涅耳衍射的,基础上，利用衍射孔径远小于光路间距而得到,衍射近似公式。此近似区的衍射称为夫琅和费衍射。,S,常见衍射现象：,矩孔衍射，园孔衍射，单缝衍射等。,衍射现象影响光学系统的分辨率。,利用衍射现象制作光栅，进行分光。制作菲涅耳,透镜,五、光的偏振简介,光的干涉和衍射证明了光具有波动性。光的偏振证明了光的横波性。,偏振光概述,就偏振性而言光可分为偏振光（偏振度P=1）、自然光（偏振度P=0）和部分偏振光（偏振度P 1） 。,在光的反射和折射时，我们把平行于反射面（折射面）的偏振方向叫P方向；把垂直于反射面的方向叫S方向。,六、光学发展简介,光导纤维,光通讯纤维，传光束，传像束等。,平板波导,集成光学器件的基础，即是,在衬底上镀一层薄膜。,量子光学和激光,利用激光的单色性，好相干性制作干涉仪。,利用激光高,n,1,n,2,纤芯,纤皮,保护层,谢谢！,