光学

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物理学 > 光学


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几何光学[编辑]

光的传播[编辑]

   光的速度:光在真空中的速度是一个常量,为每秒299792458米,常用表示。真空中的光速是宇宙间信号传递的最快速度。
    光在其他介质中的速度比在真空中的速度小,光在空气中的速度十分接近光在真空中的速度。
    光在水中的速度约是光在真空中速度的3/4。
   光在玻璃中的速度约是光在真空中速度的2/3。
   能传播光的物质叫介质

  人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。电磁波之可见光谱范围大约为390~760nm(10-9m)

光的性质[编辑]

   光的直线传播原理:光在同种均匀介质中沿直线传播。(光在真空中亦沿直线传播。)
   

光是什么[编辑]

  光的本质是一种能引起视觉的电磁波,同时也是一种粒子(光子)。光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。

光线[编辑]

  光线是表示光的传播方向的带箭头的直线,光线是一种抽象概念。光线也可指光源辐射的光。

光的反射[编辑]

  基本概念
  入射光线与与平面(或切平面)的交点称之为入射点(也称反射点)
  过光的入射点所做的垂直于平面(或切平面)的垂线称之为法线
  入射光线与法线的夹角叫做入射角,反射光线与法线的夹角叫做反射角
  
  光的反射分为两种,镜面反射漫反射。
  平面上的反射称之为镜面反射,镜面反射现象中,相互平行的入射光线所得到的反射光线也相互平行。
  曲面上的反射称之为漫反射,漫反射现象中,相互平行的入射光线所得到的反射光线射向各个不同的方向。
  凹凸不平的表面上的反射现象可视为无数个不同平面上的反射。
  

光的反射定律与折射定律[编辑]

⒈光的反射定律

①反射光线,入射光线,法线在同一平面内

②反射光线,入射光线分居法线两侧

③反射角等于入射角(入射角等于反射角的说法是错误的,因为入射角决定反射角)

引理:当入射角保持不变时,平面以入射点为轴转动θ角度,反射角偏转2θ角度。

⒉光的折射定律

①光在发生折射时,折射光线,入射光线,法线在同一平面内

②折射光线,入射光线分居法线两侧

③光从空气斜射入水中或玻璃中时,折射光线向法线偏折(折射角小于入射角)反之成立

④当入射角增大(或减小)时,折射角增大(或减小)

光在发生折射时入射角与折射角符合斯涅尔定律(Snell's Law)。此定律指出光从真空进入某种介质发生折射时,入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比数,等于这种介质的折射率n。这项定律以如下公式显示:

或光从介质1进入另一不同折射率之介质2时,其入射角的正弦(θ )与其折射率(n)之乘积会相等:

某种的介质的折射率亦等于光在真空中的速度c跟光在介质中的传播速度v之比:

光的平面反射和折射成像[编辑]

光的平面反射成像[编辑]

像 由于此时像并非是真实的发光点,而是由真是光线的反向延长线汇聚而成的,我们把这样的像叫做虚像。 物点到反射平面的距离称之为物距,像点到反射平面的距离称之为像距。 光的平面反射成像中,物距等于像距。

光的平面折射成像[编辑]

光由一种介质斜射入另一种介质时,一部分进入另一种介质并且改变了传播方向,这种现象叫做光的折射现象。 通常用光的传播速度来区分介质 折射光与入射光分居法线两侧,但与法线的夹角不同,即折射光≠入射光(投射现象除外)。

发生折射的原因:光在不同介质中的传播速度不同。 光的透射:折射现象中,入射角等于0°,即入射光与法线重合时,光不改变传播方向。即折射现象中垂直入射光线叫做投射。

光的全反射[编辑]

光由光密(即光在此介质中的折射率大的)媒质射到光疏(即光在此介质中折射率小的)媒质的界面时,全部被反射回原媒质内的现象。 能发生全反射的入射角称之为临界角 全反射的条件: ①光线必须是斜入射。 ②光线必须是由光密媒质到光疏媒质 ③入射角必须大于临界角

光的球面反射成像[编辑]

傍轴条件与物像距公式[编辑]

凹面镜 凸面镜 镜顶 主光轴 这种由光线真实相交成的像叫实像 傍轴条件 傍轴光线

球面反射成像的横向放大率[编辑]

光的球面折射与透镜成像[编辑]

光的球面折射成像[编辑]

透镜成像[编辑]

透镜是一种将光线聚合或分散的设备,通常是由一片玻璃构成。 凸透镜是指透镜中间较厚。而凹透镜是指透镜中间较薄。

透镜的焦点、焦距和高斯公式[编辑]

有凸透镜

波动光学[编辑]

光的干涉[编辑]

相干[编辑]

相消[编辑]

光的衍射[编辑]

光的偏振[编辑]

光的吸收与散射[编辑]

光谱[编辑]