《大学光学光的干涉》PPT课件

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1、Optics光学我想知道这是为什么，我想知道这为什么。我想知道为什么我想知道这是为什么。我想知道究竟为什么我非要知道我为什么想知道这是为什么！---------费因曼绪论二、光学的分类物理光学光学是研究光的产生、发射、传播、接收、光与物质相互作用的学科，是物理学的一个重要分科。一、什么是光学光是一种重要的自然现象，我们之所以能看到客观世界中的景象，是因为眼睛接受物体发射、反射或散射的光。1．几何光学（GeometricalOptics）以光的直线传播等实验定律为基础，用几何学方法研究光学仪器成象的规律和消除像差的方法及特殊光学仪器的设计原理等。光学的这一分支称为几何光学。3

2、.现代光学①激光光学：激光物理、激光技术、激光应用等。②全息光学：光学全息与信息处理等。③晶体光学：光波在晶体中的传播及晶体的电光效应等。④集成光学：集成光路理论及制造等。2．物理光学（PhyciccalOptics）以光的波动性和粒子性为基础，研究光现象的基本规律。波动光学——研究光的波动性即干涉、衍射、偏振的学科。量子光学——用光的量子理论研究光与物质相互作用的微观机制、遵从的规律及其应用的学科。⑤傅立叶光学：光学傅立叶分析、傅立叶变换等。⑥激光光谱学：物质微观结构及分子运动规律的分析等。⑦非线性光学：光学介质与强光的相互作用。瞬态光学、光纤通信、光信息存储、受激拉曼散

3、射、受激布里渊散射、飞秒激光……三、对光本性的认识1、萌芽时期（远古-15世纪末、16世纪初）光学的起源可追溯到古代，我国春秋战国时期，墨翟（前468~前376）及其弟子所著的《墨经》中，就记载着光的直线传播（影的形成和针孔成像等）和光在镜面（凹面和凸面）上的反射等现象，并提出了一系列经验规律，把物和像的位置及其大小与所用镜面的曲率联系起来。克莱门德(Cleomedes)和托勒密(C.Ptolemy，公元90-168年)研究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面时的入射角和折射角。培根(R.Bacon，公元1214-1294年)提出用透镜校正视力和采用透镜组构成望远

4、镜的可能性，并描述过透镜焦点的位置。无论就时间还是就科学性来讲，《墨经》称得上是有关光学知识的最早记录。比希腊数学家欧几里德所著的《光学》早100多年。到15世纪末和16世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件的相继出现，预示几何光学时期即将到来。2、几何光学时期（16世纪初~19世纪初）这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期，建立了光的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的基础。同时为了提高人眼的观察能力，人们发明了光学仪器，第一架望远镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展，显微镜的发明给生物学的研究提供了强有力的工具。到17世纪中叶，基本上已经奠

5、定了几何光学的基础。17世纪下半叶，牛顿根据光的直线传播性质，提出了光是微粒流的理论。惠更斯反对光的微粒说，从声和光的某些现象的相似性出发，认为光是在“以太”中传播的波。这一时期中，在以牛顿为代表的微粒说占统治地位的同时，以惠更斯为代表的波动说也初步提出来了。3、波动光学时期（19世纪初~20世纪初）19世纪初，初步发展起来的波动光学的体系已经形成。1801年杨氏最先用干涉原理令人满意的解释了白光照射下薄膜颜色的由来并做了著名的“杨氏双缝干涉实验”，还第一次成功的测定了光的波长。1815年菲涅耳用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，形成了人们所熟知的惠更斯—菲涅耳原理。1808年

6、马吕斯偶然发现光在两种介质界面上反射时的偏振现象。随后菲涅耳和阿拉果对光的偏振现象和偏振光的干涉进行了研究。1845年法拉第揭示了光学现象和电磁现象的内在联系。麦克斯韦在1865年的理论研究说明光是一种电磁现象。这个理论在1888年被赫兹的实验所证实。至此，确立了光的电磁理论。电磁波的波谱为：宇宙射线10-10—10-8μmγ射线10-8—10-4μmX射线10-5—10-1μm光波10-3—101μm软X射线10-3—1.5X10-1μm真空X射线1.5X10-1—0.25μm紫外线0.25—0.4μm可见光0.39—0.77μm紫390—450nm靛—蓝450—492n

7、m绿492—577nm黄577—597nm橙597—622nm红620—770nm近红外线0.77—1.5μm中红外线1.5—15μm远红外线15—1000μm微波10—103mm短波103—105mm中波105—106mm长波107—mm光的电磁理论在整个物理学的发展中起着很重要的作用，它指出光和电磁现象的一致性，使人们在认识光的本性方面向前迈出了一大步。5、现代光学时期（20世纪中~20世纪末）4、量子光学时期（20世纪初~20世纪中）19世纪末到20世纪初，光学的研究深入到光的发生、光和物质相互作用的微观机制