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时间:2020-08-01
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1、一、光的波动性二、自然光和偏光*三、几何光学的“三大定律”四、光性均质体和光性非均质体*五、光率体**六、光性方位第一章晶体光学基础1、光是一种电磁波。光既有粒子性,又有波动性。2、电磁振动方向与其传播方向互相垂直,即电磁波是一种横波,因而光波也是一种横波(如下图)。一、光的波动性3、电磁波谱根据其波长大小可依次划分为:无线电波、红外线、可见光光线、紫外线、X射线、γ射线等。4、从电磁波谱中可看出,可见光谱在电磁波谱中仅是一个小区段,其波长范围大致为770~390nm,波长由长变短相应的颜色为红、
2、橙、黄、绿、蓝、青、紫。5、通常我们所见的白光,实际上是由各种色光按一定比例混合成的混合光。一、光的波动性表1-1可见光谱在真空中的波长(nm)颜色波长范围平均波长(标准色)红650~770710橙590~650620黄570~590580绿500~570535蓝460~500480青430~460445紫390~430410波长单位通常用(nm)纳米或()埃,它与其它常有长度单位的换算关系为:1nm(纳米)=10-3μm(微米)=10-6mm(毫米)=10-7cm(厘米)=10(埃)一、光的波动
3、性二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(一)可见光即通常所说的光或光波,是电磁波谱中的一个成员,能感觉到的一段电磁波,f:3.9×1014~7.7×1014Hz,λ:770~390nm。可见光:单色光、白光、自然光、偏光。(二)单色光和白光频率(f):光波的重要特征。某一频率(f)的光波在不同的介质中传播时,其频率时固定不变的,但在不同介质中的传播速度(v)不同,因此其相应的波长(λ)是随传播的介质不同而改变的。V=f·λ决定光的颜色是光波的频率,而不是波长。二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(
4、二)单色光和白光例题1如一红光,从空气中进入水中,其f=4×1014Hz,空气中的波长λ=750nm;进入水中,其f不变,但速度变小,根据V=f·λ,波长变短为560nm,但该光在水中仍为红色。水空气图2-1折射现象二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(二)单色光和白光由七种基本单色光混合的光,如常见的日光、白炽光。白光的平均波长为580nm。图2-2白光经过一个棱柱体的色散二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(三)自然光和偏光自然光:是指直接由光源发出的光,如太阳光、灯光等,自然光的光波振动方向
5、在垂直于光波传播方向的平面内,作任何方向等振幅的振动(图2-3)。...xy(图2-3)自然光的振动特点示意图自然光的一种表示方法二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(三)自然光和偏光偏光:自然光经过反射、折射、双折射或选择性吸收等作用后,可以转变为只在一个方向上振动的光波,称为偏振光或偏光(图2-4)。(图2-4)偏振光的振动特点示意图自然光偏光片偏光二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(三)自然光和偏光偏光的振动方向与传播方向所构成的平面为振动面。自然光偏光片偏光振动面二、可见光、单色光、白光
6、自然光和偏光三、几何光学的三大定律(一)研究光在透明晶体中的传播问题的光学称为几何光学。几何光学的三大定律:1、光的直线传播定律;2、光的反射定律;3、光的折射定律。(说明:它们是各种光学仪器设计的理论基础,也是研究晶体光学的理论基础的一部分。)1、光的直线传播定律光在同一介质中是沿直线传播的,称为光的直线传播定律(图3-1)。例如:阳光照进屋里,夜间手电筒的亮光的传播。n(图3-1)光的直线传播现象2、光的反射定律反射的概念:光从一种介质(n1)射入另一种介质(n2)时,在光滑界面上,如果部分光
7、仍回到原来的介质(n1)中,这种现象称为光的反射。其光路是可逆的(图3-2)。n1n2(图3-2)光的反射现象界面光的反射遵循反射定律:反射光线位于入射光线和界面的法线所决定的平面内;反射线和入射线分别在法线的两侧;③反射角θ等于入射角i。(图3-2)光的反射现象界面n1n2θ2、光的反射定律3、光的折射及折射定律折射的概念:光线从一种介质进入到另一种介质,在界面处传播的方向就会发生改变,即入射光线和折射光线不在同一条直线上,这种现象称为光的折射。例如:筷子放在盛满水的器皿中,可见筷子不是直的,而
8、是折断的。水3、光的折射及折射定律①光学上将两种介质分界面的垂线称为法线;②入射光与法线的夹角称入射角,以i表示;③折射光与法线的夹角称折射角,以γ表示。当发生折射时,i≠γ。水3、光的折射及折射定律折射定律:光的折射遵循折射定律。①折射线在入射线与法线所决定的平面内;②而且与入射线分别位于法线的两侧;③而介质一定时入射角i的正弦与折射角γ的正弦之比为一个常数N,N称为折射介质2对入射介质1的相对折射率,即N=sini/sinγ=N2/N1水根据自然界物质的光学性质不同,将其分为光
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