大学物理马文蔚教科书中第十一章光学及其例题PPT
11.1 几何光学的基本原理光线光线是几何光学的最基本的物理概念，光线是光波的波前，是光波的振动方向光线的基本性质光线是直的，光线在同一种媒质中沿直线传播...
11.1 几何光学的基本原理光线光线是几何光学的最基本的物理概念，光线是光波的波前，是光波的振动方向光线的基本性质光线是直的，光线在同一种媒质中沿直线传播费马原理光线在两点间传播时，总是沿着光程最短的路径11.2 光在球面上的折射和反射球面折射和反射定律光从球面一侧射入，从另一侧射出或反射时，光路和曲面相切成像条件物像位于球面两侧，且物像关于球心对称透镜两个曲率半径不同的球面组成透镜，使光线发生折射和反射11.3 光在平面上的折射和反射平面折射和反射定律光从平面一侧射入，从另一侧射出或反射时，光路与平面垂直成像条件物像位于平面两侧，且物像关于平面镜对称反射镜两个平行的平面组成反射镜，使光线发生反射11.4 光在棱镜中的折射棱镜折射定律光通过棱镜时，光路与棱镜的侧面垂直色散不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，导致折射角不同，从而产生色散现象11.5 光在光学仪器中的应用显微镜显微镜可以将微小的物体放大，使人们能够看到肉眼无法看到的细小细节望远镜望远镜可以将远处的物体放大，使人们能够看到远处的物体照相机照相机可以将景物拍摄下来，形成照片11.6 光波的基本性质光波的波动性光波具有波动的性质，可以传播能量和信息光波的粒子性光波具有粒子性，可以表现为粒子光波的干涉和衍射光波在传播过程中会发生干涉和衍射现象，这些现象是光波的基本性质11.7 光波的传播特性光速光在不同物质中传播速度一般不同。真空中最快，光速等于3X10的5次方千米/秒。光直线传播的应用可解决许多光学问题，如可测定物体的距离、大小、形状等。光线实际上是不存在的，光是一种波，它可以发生干涉、衍射等现象光的直线传播可形象描述为笔直的“光线”传播——这个虚构的“光线”，有时用一个小实线段来表示。作为最常见的物理现象之一，光的直线传播在日常生活中得到广泛应用——可用来确定物体位置、斜光太阳灶（发散光的强度降低）等。说穿了就是可解释许多光学现象——可用它来确定光路的虚实呢；发生明显衍射的条件是障碍物(或孔)的尺寸可以与光的波长相比或比光的波长小——通常在几何光学范围内光的衍射是相当少见的；清晨的光穿过大气层时产生边缘模糊——衍射所致；通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹——光的衍射；围篱影子边缘有模糊的彩色条纹——紫光比红光波长短，衍射更明显，所以边缘更模糊11.8 光波的干涉和衍射干涉两个或多个波源的波的叠加产生明暗相间的条纹的现象衍射波绕过障碍物传播的现象光的干涉和衍射的应用干涉和衍射现象在光学测量、光学成像等领域有广泛的应用。例如，通过测量干涉条纹的间距可以计算光的波长，通过光学干涉可以制作光学干涉仪等11.9 光波的偏振偏振光波的振动方向在某一方向上的投影自然光和偏振光自然光是光波各个方向的振动叠加，而偏振光是光波在某一特定方向上的振动偏振现象的应用偏振现象在光学中有着广泛的应用，如偏振眼镜可以消除反射光的影响，偏振显微镜可以观察特定方向上的微小物体等11.10 光与信息光学信息处理利用光学方法对信息进行处理，如图像增强、图像恢复等全息技术利用光的干涉和衍射原理记录并再现物体三维影像的技术光学通信利用光的直线传播和干涉等现象实现远距离通信11.11 光与能量光能光具有能量，可以用来照亮和加热物体光电效应光照射在物质表面上，可以激发出电子，从而实现电能和光能的转化光谱分析通过分析物质发出的光谱，可以了解物质的组成和性质11.12 光与量子力学量子力学与光的波粒二象性量子力学是描述微观粒子运动规律的物理学理论，光具有波粒二象性，即同时具有波动和粒子的性质光子光是由能量量子化称为光子的粒子组成的，每个光子具有一定的能量和动量光电效应当光照射在物质表面上时，可以激发出电子，这个现象称为光电效应。光电效应是量子力学的一个重要实验验证11.13 光与相对论相对论与光速相对论是描述物体运动和时间测量关系的物理学理论，光速是相对论中的一个基本常数光速不变原理在相对论中，真空中的光速被认为是一个不变的常数，无论观察者的参考系如何变化相对论的时空观念相对论提出了新的时空观念，即时间和空间不再是绝对的，而是与物体的运动状态有关11.14 光与现代光学激光激光是现代光学的一个重大发明，是一种特殊的光源，具有高亮度、单色性和相干性好等优点非线性光学非线性光学是研究光与物质相互作用的一种新型光学领域，利用非线性光学可以实现光开关、光放大等功能光学通信与光学信息处理利用光学方法实现信息传递和处理是现代光学的重要应用之一，例如光纤通信、全息技术等11.15 光与微观世界光的波粒二象性光不仅具有波动性质，还具有粒子性质，这种波粒二象性是量子力学的基本特征之一电子显微镜和光学显微镜的比较电子显微镜和光学显微镜都是用于观察微观物体的工具，但它们的工作原理和使用范围有所不同原子和分子的光学性质原子和分子是构成物质的基本单位，它们具有自己的能级结构和光谱特征，这些特征可以通过光与它们的相互作用来研究
