大学光学经典课件L1_绪论.ppt
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1、光 学,任课教师:邵凤兰,学好光学课的重要意义,当今科研前沿的热门学科 光学课程是众多光学方面课程的基础启蒙课程 如:激光原理与技术,量子光学,信息学光纤光学,集成光学,光谱学,光子开关术全息光存储技术,光纤通信技术原理,非线性光学,晶体光学,原子光学,光电信号检测技术等,光学课的特点,内容新:中学学得不多,光学发展很快,新 内容不断涌现 分支多:几何光学,干涉,衍射,偏振,光与 物质的相互作用 公式多:大约有近200个公式 课程编排特点: 重点是物理光学部分 (干涉,衍射,偏振),如何学好光学课程,课前预习 按时听课 及时复习 独立完成作业 要主动答疑,参考书,参考书,a. 光学教程 姚启钧
2、,b. 新概念物理教程光学赵凯华,c. 光学 赵凯华、钟锡华,d. 光学 母国光,e. 光学 吴强,课程安排,a. 期中测验 20%,b. 习题 10%,c. 期末考试 70%,d. 常规答疑两周一次,绪 论,一、光学发展的概况,人类感官接收到外部世界的总信息量中至少有90以上通过眼睛 光学是一门古老的学科,又是一门新兴的年青学科 激光器诞生后,光学开始了迅猛发展,成为科研前沿极为活跃的学科,五 个 时 期,一、萌芽时期 公元前500年公元1500年 经历大约2000年 面镜、眼镜和幻灯等光学元件 已相继出现,二、几何光学时期 15001800,大约300年,1、建立了光的反射定律和折射定律,
3、 奠定了几何光学的基础 2、研制出了望远镜和显微镜等光学仪器 3、牛顿为代表的微粒说占据了统治地位 4、对折射定律的解释是错误的,上式与折射定律 比较,有 亦即:光在光密媒质中的速度较大,三、波动光学时期 18001900,近100年 1、杨氏利用实验成功地解释了光的干涉现象 2、惠更斯菲涅耳原理成功地解释了光的衍射现象 3、菲涅耳公式成功地解释了光的偏振现象 4、麦克斯韦的电磁理论证明光是电磁波 5、傅科的实验证实光在水中传播的速度小于在空气中的传播速度 6、波动光学的理论体系已经形成,光的波动说战胜了光的微粒说,四、量子光学时期 19001950,近50年 1、1900年普朗克提出了量子假
4、说,成功地解释了 黑体辐射问题 2、爱因斯坦提出了光子假说,成功地解释了 光电效应问题 3、光的某些行为象经典的“波动” 4、另一些行为却象经典的“粒子”,光的两种互补性质:,传播过程中显示波动性,与其他物质相互作用时显示粒子性,光具有波粒二象性,光的本性,五、现代光学时期 从1950年至今,1、全息术、光学传递函数和激光的问世 是经典光学向现代光学过渡的标志 2、光学焕发了青春,以空前的规模和速度 飞速发展 1)智能光学仪器 2)全息术 3)光纤通信 4)光计算机 5)激光光谱学的实验方法,二、 光 强,1)可见光的波长范围: 其中: 频率: 真空中的光速: 对应的频率范围:,2)光强: 通
5、过单位面积的平均光功率, 或者说,光的平均能流密度 3)光强表达式: , 分别是相对介电常数和相对磁率 分别是真空介电常数和真空磁率,在光频波段 故,真空中电磁波的波动方程: 可得: 在不同媒质中有: 在相同介质中有:,4)相对光强: 注意: 光强是一个平均值,5)光强定义为一个平均值的原因,响应时间:能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间: 最好的仪器的响应时间大约: 光波的振动周期: 人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流,三、光 谱,1)单色光:仅有单一波长的光叫单色光,否则是非单色光。 2)谱密度: 3)光谱:谱密度随波长变化的分布曲线 4)连续
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