南京大学-张学进-光学课件.ppt

**************************天文望远镜天文望远镜是一种用于观测天体的望远镜。天文望远镜的口径越大，集光能力越强，能够观测到的天体就越暗弱。现代天文望远镜通常采用反射式设计，以避免色差和球差等光学问题。大型天文望远镜是天文学研究的重要工具，可以帮助我们探索宇宙的奥秘。著名的天文望远镜包括哈勃太空望远镜、詹姆斯·韦伯太空望远镜等。这些望远镜为我们提供了大量珍贵的天文数据，极大地推动了天文学的发展。大口径集光能力强，可观测暗弱天体。反射式设计避免色差和球差等光学问题。探索宇宙天文学研究的重要工具。光程差与干涉光程差是指两束光传播路径的光程之差。当两束光的光程差为波长的整数倍时，发生相长干涉，光强增强；当光程差为半波长的奇数倍时，发生相消干涉，光强减弱。光的干涉现象是光的波动性的重要体现。光的干涉在光学测量、全息术等领域都有重要应用。例如，干涉仪可以用于高精度测量长度、折射率等物理量。相长干涉光程差为波长的整数倍，光强增强。相消干涉光程差为半波长的奇数倍，光强减弱。劈缝干涉实验劈缝干涉是一种常见的干涉现象，当光照射到劈缝上时，由于劈缝上下表面反射的光程差不同，会发生干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的间距与劈缝的倾角、入射光的波长等因素有关。劈缝干涉实验可以用于测量薄膜的厚度、表面的平整度等。通过分析干涉条纹的形状和间距，我们可以获得关于劈缝的各种信息。1干涉条纹2光程差3劈缝薄膜干涉薄膜干涉是指光在薄膜上下表面反射的光发生干涉的现象。薄膜干涉的条件是薄膜的厚度与入射光的波长相当。薄膜干涉的颜色与薄膜的厚度、入射光的波长、观察角度等因素有关。生活中常见的薄膜干涉现象包括肥皂泡的彩色条纹、油膜的彩虹色等。薄膜干涉在光学镀膜、光学测量等领域都有重要应用。例如，通过控制薄膜的厚度，可以实现对光的反射和透射的控制。1彩色2厚度/波长3薄膜牛顿环干涉牛顿环是一种特殊的干涉现象，当一个曲率半径较大的凸透镜放在一个平面玻璃上时，会在透镜和玻璃之间形成一个空气薄膜，当光照射到这个空气薄膜上时，会发生干涉现象，形成以接触点为中心的明暗相间的圆环状干涉条纹，称为牛顿环。牛顿环的间距随着环的半径增大而减小。牛顿环实验可以用于测量透镜的曲率半径、表面的平整度等。通过分析牛顿环的形状和间距，我们可以获得关于透镜和表面的各种信息。环数半径全内反射全内反射是指当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于某个临界角，则光线不会发生折射，而是全部反射回光密介质的现象。临界角的大小取决于两种介质的折射率之比。全内反射是光纤通信的基础。全内反射在光纤通信、棱镜、反射式望远镜等领域都有重要应用。通过合理利用全内反射，我们可以实现对光的传输和控制。光纤通信利用全内反射实现光的传输。棱镜利用全内反射实现光的反射和偏转。棱镜的色散棱镜的色散是指光通过棱镜后，由于不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，导致不同颜色的光发生不同程度的偏折，从而将复色光分解为单色光的现象。棱镜的色散能力与棱镜的材料、顶角等因素有关。棱镜色散是彩虹形成的原因之一。棱镜色散在光谱分析、分光仪等领域都有重要应用。通过分析光谱，我们可以了解物质的组成和结构。1不同颜色偏折不同不同颜色的光在棱镜中的折射率不同。2光谱分析用于分析物质的组成和结构。光的偏振光的偏振是指光波振动方向的特定方向性。自然光是各个方向振动的光的混合，而偏振光则是只在一个特定方向振动的光。光的偏振现象是光的波动性的重要体现。光的偏振状态可以用斯托克斯参量或琼斯矢量来描述。光的偏振在液晶显示、偏振显微镜、偏振成像等领域都有重要应用。通过控制光的偏振状态，我们可以实现各种光学功能。自然光各个方向振动。偏振光只在一个特定方向振动。偏振片与波片偏振片是一种能够将自然光转换为偏振光的光学元件。偏振片通常由具有选择性吸收或透射的光学材料制成。波片是一种能够改变偏振光偏振状态的光学元件。波片通常由具有双折射性质的晶体材料制成。偏振片和波片是光学偏振器件中常用的元件。偏振片和波片在液晶显示、光学测量、偏振成像等领域都有重要应用。通过合理组合偏振片和波片，我们可以实现各种光学功能。1偏振片将自然光转换为偏振光。2波片改变偏振光的偏振状态。光的偏振色散光的偏振色散是指不同偏振方向的光在介质中的折射率不同，导致光在介质中传播速度不同，从而引起脉冲展宽的现象。偏振色散是高速光纤通信中的一个重要问题，需要采取相应的措施进行抑制。光的偏振色散可以用差分群延迟（DGD）和偏振模色散（PMD）等参数来描述。通过控制光纤的偏振特性，可以减小偏振色散的影响