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.,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,n1SinA=n2SinA,A,A,A,n1,n2,.,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C=2.99794介质的折射率n=c/v,.,光谱,.,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 =2nhcos2+/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,M1,M2,G1,G2,S,M2,.,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,n1,n2,纤芯,纤皮,保护层,
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