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部分几何光学光是什么光在介质表面的发射与折射近轴成像规律部分波动光学四.光的干涉五.光的衍射六.光的偏振部分光学新知识（简介）第一部分几何光学一.光是什么光学是一门古老而又年轻、极具活力的物理学科,具有强大的生命力和发展前景！《墨经》记载了光线传播，平面镜、凹面镜、凸面镜成像（公元前400年）。古代光学公元前-16世纪（萌芽时期）1、光学简史：什么是光？题西林壁北宋·苏轼1、光学简史：什么是光？1、光学简史：什么是激光？当原子处在某一激发态，如果有频率ν=(E2-E1)/h的光子从附近通过，原子就会放出一个同样的光子而跃迁到低能级E1，这种现象叫做受激辐射。气体激光器光学分支2.光的波动说（惠更斯、杨、菲涅尔、夫朗和费等）（1nm=10-9m）3.光量子说（爱因斯坦）二.光在介质表面的发射与折射（一）基本知识（二）拓展知识1.费马原理1.2费马原理例2.1利用费马原理推导折射定律。2.角反射器时，4.光导纤维例2.2证明：入射到光纤一端的光线锥的最大夹角为（三）典型题解解：解：等光程：三.近轴成像规律（一）基本知识1.几个基本概念1.3符号规则2.球面折射成像2.2放大率例3.1推导球面折射成像公式。解2：利用费马原理推论：球面反射成像3.薄透镜成像薄透镜成像公式的推导：3.2薄透镜成像作图任意光线作图法：4.组合成像系统（二）典型题解例3.2一汇聚透镜在空气中的焦距为5cm，平置于离水箱底面40cm的高处，水箱冲水至60cm高。设玻璃的折射率为1.52，水的折射率为1.33。试问：（1）水箱底面经过这一系统成像于何处？（2）假定水以2cm/s的速率下降至透镜处，这段时间像的变化情况，是上升还是下降？求出上升或下降的速度。解：（2）解：第三次成像：解1：平面镜为椭圆面时，其面积为最小。椭圆的半长短轴分别为：解2：平面镜为椭圆面时，其面积为最小。椭圆的半长短轴分别为：第二部分波动光学四.光的干涉1.光的干涉现象r12.1非相干光的叠加2.2相干光的叠加非相干光2.光程差与明暗条件为光在真空中的波长。等光程性3．杨氏双缝干涉3.2明暗条件与条纹特点白光入射的杨氏双缝干涉照片杨(T.Young)在1801年首先发现光的干涉现象，并首次测量了光波的波长。菲涅尔双镜实验解：4.1薄膜干涉的形成问题：如图,若薄膜的上面与下面不是空气，而是折射率分别为n1和n2的媒质，试讨论n、n1和n2不同取值下反射光的光程差。折射光的光程差为多少？4.3劈尖的干涉白光入射的牛顿环照片解：（3）解：五.光的衍射1.光的衍射1.2惠更斯-菲涅耳原理由狭缝上各点发出的相干光经衍射透镜后在其焦平面上各点叠加。2.3衍射图样2.4条纹角宽度3.1条纹的形成3.2衍射图样4.1几何光学与波动光学几何光学是波动光学在衍射物尺寸远大于光的波长条件下的近似。4.2光学仪器的分辨本领瑞利判据：(a)光学仪器的分辨本领：“哈勃”号太空望远镜是目前被送入轨道的口径最大的望远镜。它全长12.8米，镜筒直径4.27米，重11吨，由三大部分组成，第一部分是光学部分，第二部分是科学仪器，第三部分是辅助系统，包括两个长11.8米，宽2.3米，能提供2.4千瓦功率的太阳电池帆板，两个与地面通讯用的抛物面天阿雷西博射电望远镜：世界上最大的单台射电望远镜，直径350米，设在中美洲波多黎各。电子显微镜:流行感冒病毒5.1光栅：由许多等宽等间距的狭缝组成。5.2条纹的形成5.3光栅方程六.光的偏振自然光1.1偏振片：只让某一方向的光振动分量通过而吸收与这一方向垂直的光振动分量。检偏：2.3马吕斯定律立体电影3．反射光和折射光的偏振3.2布儒斯特定律利用多次折射产生偏振光问题：摄影用的偏光镜如选择适当角度可消除或减弱水和玻璃等非金属表面的反光这是为什么?有反射光干扰的橱窗第三部分光学新知识（简介）七.3D成像1.眼睛辨别距离（空间感）原理3D技术关键：观看：左眼只看到左镜头拍摄的图像；右眼只看到右镜头拍摄的图像——关键技术。2.眼镜3D2.2偏光式3D2.3快门式3D偏光式与快门式3D3.裸眼3D3.2柱状透镜式裸眼3D八.负折射率材料2001年加州大学的DavidSmith等人根据Pendry等人的建议，利用以铜为主的复合材料首次制造出在微波波段具有负介电常数、负磁导率的物质，并观察到了其中的反常折射定律。2.负折射率媒质的反射与折射特性3.负折射率媒质的成像规律3.2平板成像（n2－1的情况）3.3透镜成像解：形成实像的情况：