物理光学绪论.pptx

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1、会计学1物理光学绪论物理光学绪论n n师生的任务和职责师生的任务和职责师生的任务和职责师生的任务和职责n n互动互动互动互动 讨论讨论讨论讨论 n n波动光学很重要！很容易波动光学很重要！很容易波动光学很重要！很容易波动光学很重要！很容易!第1页/共13页1 光学发展历史回顾光学发展历史回顾1.萌芽时期萌芽时期n n公元前公元前4 4世纪世纪,在中国和希腊已有在中国和希腊已有关于关于光学现象光学现象的记录的记录n n约约100100年后，欧几里得年后，欧几里得(Euclid,(Euclid,约约前前330-275330-275年年)提出提出反射定律反射定律n n沈括（公元沈括（公元103110

2、3110951095）：深入）：深入研究研究直线传播、球面镜成像直线传播、球面镜成像第2页/共13页2.2.2.2.几何光学时期几何光学时期几何光学时期几何光学时期n n1717世纪世纪几何光学基础几何光学基础已奠定：如已奠定：如费马的最小时间原理，斯涅耳的费马的最小时间原理，斯涅耳的实验发现实验发现折射定律折射定律n n同时人们发明了光学仪器，第一同时人们发明了光学仪器，第一架架望远镜望远镜的诞生促进了天文学和的诞生促进了天文学和航海事业的发展，航海事业的发展，显微镜显微镜的发明的发明给生物学的研究提供了强有力的给生物学的研究提供了强有力的工具。工具。n n17041704年牛顿出版年牛顿出

3、版光学光学：棱镜棱镜分光分光(白光为复合光白光为复合光)，牛顿环的，牛顿环的生成及色序，牛顿认为光的本性生成及色序，牛顿认为光的本性是是微粒微粒。第3页/共13页3.3.3.3.波动光学时期波动光学时期波动光学时期波动光学时期n n1801-18031801-1803杨氏双缝实验成功地观杨氏双缝实验成功地观察到了察到了干涉干涉现象。现象。n n菲涅耳：惠更斯菲涅耳：惠更斯-菲涅耳原理成功菲涅耳原理成功解释了解释了衍射衍射现象。现象。n n麦克斯韦麦克斯韦(1831(1831一一1879)1879)在在18651865年年的理论研究指出，的理论研究指出，光是一种电磁光是一种电磁现象现象。这个理论

4、在。这个理论在18881888年被赫兹年被赫兹(1857(1857一一1894)1894)用实验证实。用实验证实。第4页/共13页4.4.量子光学时量子光学时期期n n19191919世纪到世纪到世纪到世纪到20202020世纪世纪世纪世纪:深入研究光与物质相互作用，发深入研究光与物质相互作用，发深入研究光与物质相互作用，发深入研究光与物质相互作用，发现现现现光的电磁理论的局限性光的电磁理论的局限性光的电磁理论的局限性光的电磁理论的局限性。n n普朗克普朗克普朗克普朗克1900190019001900年提出年提出年提出年提出量子假说量子假说量子假说量子假说n n1905190519051905

5、年爱因斯坦提出光子的概念年爱因斯坦提出光子的概念年爱因斯坦提出光子的概念年爱因斯坦提出光子的概念,成功预言了成功预言了成功预言了成功预言了光电光电光电光电效应效应效应效应,建立了光子学说建立了光子学说建立了光子学说建立了光子学说n n1924192419241924年德布罗意提出年德布罗意提出年德布罗意提出年德布罗意提出物质波物质波物质波物质波，由电子通过金属箔的，由电子通过金属箔的，由电子通过金属箔的，由电子通过金属箔的衍射实验证实衍射实验证实衍射实验证实衍射实验证实n n20202020年代中期年代中期年代中期年代中期,薛定谔、海森伯等人建立薛定谔、海森伯等人建立薛定谔、海森伯等人建立薛定

6、谔、海森伯等人建立量子力学量子力学量子力学量子力学波动性和粒子性在新的形式下得到统一。波动性和粒子性在新的形式下得到统一。波动性和粒子性在新的形式下得到统一。波动性和粒子性在新的形式下得到统一。第5页/共13页5.5.5.5.现代光学时期现代光学时期现代光学时期现代光学时期n n19601960年梅曼首先成功地制成了年梅曼首先成功地制成了红红宝石激光器宝石激光器。n n从从2020世纪世纪6060年代起，光学与许多年代起，光学与许多科学技术紧密结合、相互渗透，科学技术紧密结合、相互渗透，同时又派生出同时又派生出许多崭新的分支学许多崭新的分支学科科（如（如激光技术、傅立叶光学、激光技术、傅立叶光

7、学、全息光学、全息光学、激光光谱学、激光光谱学、非线性非线性光学等）光学等）。n n激光现已激光现已广泛应用广泛应用于打孔、切割、于打孔、切割、导向、测量、医疗、育种、化学导向、测量、医疗、育种、化学催化、同位素分离、光通讯、光催化、同位素分离、光通讯、光存储、光信息处理等方面。存储、光信息处理等方面。第6页/共13页2 2 光学的研究内容光学的研究内容、体系体系光学的研究内容光学的研究内容:研究研究光的本性、光的发射、传播、光的本性、光的发射、传播、接收以及光和物质的相互作用接收以及光和物质的相互作用等。等。第7页/共13页光光光光学学学学理理理理论论论论体体体体系系系系 几何光学几何光学几

8、何光学几何光学 反射、折射、透镜反射、折射、透镜 经典光学经典光学经典光学经典光学 波动光学波动光学波动光学波动光学 干涉、衍射、偏振干涉、衍射、偏振干涉、衍射、偏振干涉、衍射、偏振 光学光学光学光学 量子光学量子光学量子光学量子光学 光的发射、吸收、相互作用光的发射、吸收、相互作用 激光原理及应用激光原理及应用 傅立叶光学、全息光学傅立叶光学、全息光学 现代光学现代光学 激光光谱学激光光谱学 非线性光学非线性光学 -第8页/共13页 3 3 波动光学定义、应用波动光学定义、应用波动光学定义、应用波动光学定义、应用 定义定义:-:-应用应用:干涉现象干涉现象干涉现象干涉现象精密测量和检验精密测

9、量和检验精密测量和检验精密测量和检验 (位移、长度、面形、变形位移、长度、面形、变形位移、长度、面形、变形位移、长度、面形、变形-)-)-)-)衍射现象衍射现象衍射现象衍射现象物质微结构研究、微光学应用物质微结构研究、微光学应用物质微结构研究、微光学应用物质微结构研究、微光学应用 偏振现象偏振现象偏振现象偏振现象物质结构、光效应物质结构、光效应物质结构、光效应物质结构、光效应第9页/共13页第一章第一章 光的电磁理论基础光的电磁理论基础第二章第二章 光波的叠加和分析光波的叠加和分析 第三章第三章 光的干涉光的干涉 第四章第四章 光的衍射光的衍射第五章第五章 光的偏振与晶体光学光的偏振与晶体光学基础基础 第六章第六章 傅里叶光学基础傅里叶光学基础第七章第七章 导波光学基础导波光学基础 第八章第八章 激光基础激光基础 4 课本主要章节第10页/共13页电磁场理论光波表达式反射和折射光波的叠加振动频率振动方向第一章第二章 从第三章单色光干涉分波面干涉分振幅干涉双光束干涉多光束干涉白光干涉5 主要内容FP(杨氏干涉等)等倾干涉等厚干涉薄膜干涉两方面考虑（等倾）第11页/共13页第五章 光的偏振与晶体光学基础第四章 衍射夫琅和费衍射 偏振光双折射晶体光学器件偏振光干涉衍射光栅 菲涅耳衍射 第12页/共13页