赵凯华光学课件及习题答案.ppt

Questions: 这两个光源的颜色（λ=？） 实验观测时，下面两种情况的不同：①只有一个光源照明；②两个光源同时照明。 两个光源同时照明时，两个光源之间互相影响吗？ 光源发出的光是如何传播的？ 在下面①②③三种情况下，观察者看到的光源有什么相同和不同：在观察者和光源之间放置【①0个；②1个；③2个】透明晶体片，已知每个晶体片本身不吸收光。 绪 论 一、光学发展的概况 光学发展的五个时期 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 1500～1800，大约300年 三、波动光学时期 1800～1900，近100年 1、杨氏利用实验成功解释了光的干涉现象 2、惠更斯－菲涅耳原理成功解释了光的衍射 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 1900～1950，近50年 1、1900年普朗克提出了量子假说，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” 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： 电磁波（包括光波），只要光子能量不变，其光波频率就不变。E=hν，E是光子能量，h是普朗克常数，ν是光波频率。 在不同介质里频率不变，但是波速要变，所以波长肯定变，波长变了光的颜色应该要变吧？ 光的颜色由频率确定，而频率是光源的性质，与光通过的介质没有关系。波长改变，是与光速改变相适应的，与频率没有关系！ 2）光强：通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）连续光谱：光谱随波长的变化分布连续叫做 连续光谱. 5）线光谱：光谱集中在一些分立的波长区 间的线状谱线，就叫线光谱。 第一章 光和光的传播 §2 几何光学基本定律 1.1 几何光学三定律 1.2 全反射定律 1.3 棱镜与色散 1.4 光的可逆性原理 （1）棱镜：由透明媒质做成的棱镜体 称为棱镜 （2）三棱镜：截面呈三角形的棱镜叫 三棱镜 （3）主截面：与棱边垂直的平面叫做 棱镜的主截面 （4）偏向角: §3 惠更斯原理 3.2 惠更斯原理的表述 在t时刻由振源发出的波扰动传到了波面S，惠更斯提出，S上的每一面元可以认为是次波的波源， 原理的优点： 提出了次波概念 原理的不足： 给不出新波面的强度分布 3.3 惠更斯原理对反射、 折射定律的解释 §4 费马原理 4.1 光程定