光学演示文稿浅析.ppt

光 学 刘福平 物理光学 一：光的本质 光学是研究光与视觉的一门学科。 人眼对不同波长的可见光产生不同的颜色感觉。 单一波长且具有特定颜色的光被称为单色光； 有几种单色光混合后产生的光被称为复色光 。 白光是一种复色光，可以由三棱镜对白光的色散加以证实。 不同的波长的电磁波在真空中的传播速度是相同的，其值为C 3.0*108 m/s。 而电磁波在空气中的传播速度要比上述值低了万分之三，可用真空中的光速作为空气中的光速。 光波在不同介质中的传播速度不同。 在真空的光速与在某介质中的光速之比，称为该介质的折射率。 光具有微粒子和波动的双重性质，这是光子本性在不同条件下的表现，被称为光的波粒二象性。这些均可在一定实验条件下得以验证，而由于实验条件的不同，光子可表现出微粒子性，或表现出波动性。 二;光的度量 1.视觉光度测量基础 光对眼睛产生视觉，因波长及强度的不同而不同。在可见光谱中，不同波长产生不同色觉，同时，不同波长所引起的视觉反应程度即光谱敏感也不同，人眼的这种光谱灵敏度即为视见函数。视见函数与外界照明条件有关。 2.光的常用度量可分为3类：光通量 及发光强度 光照度 光亮度 1）光通量是表示光源所辐射的总光量，这是依人眼视觉效应的强度来度量的辐射通量，单位常用 流明（lm）。 发光强度是光源在一定方向范围内所辐射的光通量，是光度学基本量。其单位 坎德拉 （cd） 1948年国际度量衡会议所定义，1cd等于液体铂金在熔点温度时，每立方厘米发出来的1/60光强度。上述流明 单位即是发光强度为1cd的点光源在1立体角所辐射的光通量。 2.光照度 被光均匀照射的物体，其单位面积上所受的光通量即为光照度。光照度是反映物体被可见光照射程度的物理量。光照度的单位为勒克斯 （lx），当被照面每平方米所接受的光通量为1lm时，其照度即为1lx。 光照度与视觉及视觉卫生密切相关，在我国采光和照明卫生标准中列有许多工作场所环境的光照度标准值，如教室 课桌面光照度直不得低于150lx等。用视力表检测视力时，其表面光照度应达到200—800lx。在临床眼屈光光学及卫生学方面，光照度都具有重要意义。 3.光亮度是表示光源或被照物体表面单位面积上在某个方向所发射或反射的光通量，其单位是cd/m2。被照物体表面反射出来的光亮度与光照度及该物体表面反射率哦与关。在日常生活中，在同样光照度下浅色物体反射较深物体反射率高，故人在视觉上感觉浅色物体更明亮。这些对视觉卫生如近视眼的防治工作等均具有指导意义。 几何光学 一.光的传播 （1）光线 几何光学以光线概念为基础，这种光线是无直径 无体积 有一定方向的几何光线，用来表示光的传播方向。 （2）光束 是具有一定关系的无数光线的集合。光束的分类如下 1.发散光束。由一发光点发出的一束光束，属于同心光束。 2.光聚光束。所有光线都会聚于一点的光束属于同心光束。 3.平行光束。发光点或会聚点位于无穷元的好似好，所有光线都互相平行，属于同心光束。 同心光束 4.象散光束。其特点是光束会聚后既不相交于一点，有互不平行，而是产生前后两条垂直但不相交的焦线。 2.介质 光线能通过的任何空间 透明物质 都被称为光的介质。大部分的介质对光的传播在各个方向都相同，即为均匀介质。不同介质其折射率也不同，折射率高的介质折光能力强，但光速慢，称为光密介质；折射率低的介质折光能力弱，但光速快，称为光疏介质。即使同一个介质，对不同波长的色光也具有不同的折射率。 二．光的基本定律 1.光的直线传播定律 在均匀介质中，光是沿着直线传播的。该定律可以解释许多自然现象，例如影子的形成等。但需注意，若光在传播途中遇到直径与光波波长接近的小孔或狭隙时，将发生衍射现象而偏离直线。 2.光的独立传播定律 来自于不同方向的光线在传播途中相遇时，彼此互不影响，仍朝各自的方向前进。例如，几个探照灯光束相交时，互不影响，各光束仍按原来的方向传播。须注意，该定律只适用于不同光源发出的光。 3.光的发射定律 当光线投射于两种均匀透明介质的光滑分界面时，其中一部分光线经分界面反射回到原来的介质，被称为反射光线；另一部分光线则通过分界面射入第二介质，但发生偏折，改变原来的传播方向，被称为折射光线。过光线投射点与分界面垂直的直线被称为发现。入射光线反射光线与法线之间形成的夹角分别称为入射角l 反射角 l”和折射角 l’。 光经过两种介质界面时的折、反射现象： 光于两种介质的分界面上，发生反射和折射现象，进入第二介质的光线尚有部分转变为其他形式的能，被称为光的吸收，被吸收的量与介质的厚度 色泽等有关。 光在反射时遵循反射定律：入射光线 反射光线和发现三者位于同一平面内，入射角和反射角二者 绝对值相等且符号相反，即入射光线反射光线分