物理光学知识点总结.pdf

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1、光学总结几何光学：实验定律与成像定理波动光学：相干叠加与非相干叠加变换光学：空间滤波、相衬显微、全息光与物质的相互作用：吸收、色散、散射光的量子性：黑体辐射、波粒二象性、激光几何光学基础：实验定律，费马原理核心：物像公式基本方法：逐次成像应用：各种成像仪器实验定律的要点•1.角度关系：入射光线、反射光线、折射光线的角度以入射点处的法线作为基准•2.入射面：入射光线与入界面法线所确定的唯一的平面为入射面；反射光线、折射光线都在入射面内•3.全反射：在一定条件下发生•4.光程：光线传播过程与介质有关•5.数学处理：虚光线、虚光程、可以将反射作为折射的特例处理（反射

2、光线所在空间的折射率为负值）几何光学的基本概念•1.同心光束：物点与像点的基本光学特征•根据同心光束确定实物、虚物、实像、虚像•2.物方、像方：从物到元件的空间是物方；经过元件射出的光线所在的空间是像方•3.折射面、反射面、薄透镜：元件与光线作用的基本单元，可以将反射面作为折射面的特例处理•4.光具组：折射面（包括反射面）、薄透镜的组合•实际处理上，将透镜作为一个基本成像单元，由透镜组成光具组，一般都是共轴的理想光具组•5.近轴条件：理想光具组的近似条件近轴条件下成像的基本关系•1.符号约定•2.物距、像距、焦距、焦平面、光焦度•3.单个折射球面的物象关系（高

3、斯公式）nʹnnʹ−nfʹf+==Φ+=1sʹsrsʹs•4.薄透镜的物象关系（高斯公式、牛顿公式）fʹf+=1xxʹ=ffʹsʹsyʹnsʹyʹsʹ折射面、透镜=−反射镜=−•5.横向放大率ynʹsys•6.共轭光线：同一条物方像方光线焦距、光焦度的数学公式•单个球面nʹ−nnrnʹrΦ=f=fʹ=rnʹ−nnʹ−n•单个薄透镜nnnʹnʹf==fʹ==nL−nnʹ−nLΦnL−nnʹ−nLΦ++rrrr1212n−nnʹ−nLLΦ=Φ+Φ=+12rr12•多个紧贴的反射面、折射面nΦ=∑i=1Φi基本方法•1.逐次成像：前一元件的像作为后一元件的物，是s=

4、d−sʹ作图、计算的基本步骤21•2.一定要注意区分实物与虚物•作图时虚物不能直接利用；计算时虚物的物距取作负值•虚像只要在物方（实际上通常都是在物方），可视为实物•作图法的核心是由物光线求出共轭像光线•计算法的核心是由物距求出像距高级内容•非近轴系统的阿贝正弦条件与齐明点•阿贝正弦条件nysinu=nʹyʹsinuʹM•齐明点rnʹnQʹQCHAQC=rQʹC=rnʹnnnʹ光学仪器•光学仪器就是物镜、目镜及其组合•可看作理想光具组•系统的主要光学参数是角放大率•望远镜的光学参数及其标注•显微镜物镜目镜的光学参数及其标注•成像物镜（照相机镜头）的焦距、光阑与

5、成像的简单关系友情提示•根据基本的物理规律分析成像的过程•剩下的都是数学问题，所以要记住基本的公式•需要记住以下公式：•单球面的物像公式，单透镜的物像公式，焦距、光焦度的公式，横向放大率的公式波动光学基础：电磁波理论核心：光波的叠加原理，光的相干性数学处理：定态光波的数学表示，复振幅的叠加（相干）基本方法：相干叠加与非相干叠加相干叠加：干涉、衍射非相干叠加：非相干光源、光的偏振电磁波模型•1.空间周期性、时间周期性•2.定态光波•3.相位、振幅、相速度、电矢量（光矢量）、波矢、波面、波前、波前函数（波函数）、光程差与相位差、复振幅、光通量、光强•4.波前函数的

6、表达式：余弦式、复振幅式•不同表达式对于相位超前或滞后的描述不同•5.平面波、球面波•6.傍轴条件、远场条件•7.光的偏振态：5种光波的叠加原理•1.本质是电场强度（当然也包括磁感应强度）瞬时值的叠加，表现结果是合振动的振幅分布（光强）•2.相干叠加与非相干叠加•3.相干条件与相干性•4.分立的波列，直接求和，归类于光的干涉；•5.连续分布的次波中心发出的波列，计算积分，归类于光的衍射叠加原理的基本物理结果•1.两列定态相干光波的叠加1τ222I=Adt=A+A+2AAcosΔϕ∫1212τ0•2.相干叠加的干涉项2A1A2cosΔϕ•3.非相干叠加•正交电矢

7、量的叠加•两列不同频率单色光的叠加：光学拍•非单色光的叠加：波包，群速度光的干涉•1.获得相干光：实际中，光波只与自己相干•2.直接应用光的叠加原理：根据每一列光波的波前函数的相位分布计算该波前上的光强分布•3.杨氏干涉：看作是两个相干光源的干涉•因为总是在某一面上观察光的干涉情况，所以往往对波前函数求和即可波前函数的相位•1.根据波列传播的路径求出光程，可得到波前（即接收屏幕）上的波前函数的相位•2.根据光程差确定干涉相长或干涉相消的条件，这一方法适用于光源位置确定的情况•3.根据相位差确定干涉相长或干涉相消的条件，这一方法适用于平面波的情况•4.对于有反射

8、的情形，要考虑是否存在半波损失•5.针