物理光學(xué)簡明教程[梁銓廷]PPT.ppt

光的波動(dòng)性：研究光的傳輸規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科 波動(dòng)光學(xué)的基礎(chǔ)就是經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)的麥克斯韋方程組。波動(dòng)光學(xué)不詳論介電常數(shù)和磁導(dǎo)率與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，而側(cè)重于解釋光波的表現(xiàn)規(guī)律。波動(dòng)光學(xué)可以解釋光在散射媒質(zhì)和各向異性媒質(zhì)中傳播時(shí)現(xiàn)象，以及光在媒質(zhì)界面附近的表現(xiàn)；也能解釋色散現(xiàn)象和各種媒質(zhì)中壓力、溫度、聲場、電場和磁場對(duì)光的現(xiàn)象的影響。,前言,一、研究對(duì)象和內(nèi)容,前言,一、研究對(duì)象和內(nèi)容,傳統(tǒng)內(nèi)容主要有：光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，光在各向同性介質(zhì)中的傳播規(guī)律（包括光的反射和折射，光的吸收、色散和散射規(guī)律），光在各向異性晶體中的傳播規(guī)律等，以及在各領(lǐng)域中的應(yīng)用。 近代發(fā)展的內(nèi)容：薄膜光學(xué)理論、全息照相、光學(xué)信息處理.,二、波動(dòng)光學(xué)的應(yīng)用,波動(dòng)光學(xué)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。特別是激光問世后，它在科學(xué)技術(shù)各部門中的應(yīng)用十分廣泛，尤其在生產(chǎn)和國防上有著重要的應(yīng)用。 今天，它已經(jīng)被應(yīng)用到通信、醫(yī)療、受控?zé)岷朔磻?yīng)、航天、信息處理等高新技術(shù)領(lǐng)域，為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、生產(chǎn)的發(fā)展和鞏固國防做出貢獻(xiàn)。 在精密測量方面，各種光學(xué)零件的表面粗糙度、平面度，以及長度、角度的測量，至今最精確的仍然是波動(dòng)光學(xué)方法。 另外，還用波動(dòng)光學(xué)方法測量光學(xué)系統(tǒng)的各種像差，評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量等。,以光的干涉原理為基礎(chǔ)的各種干涉儀器，是光學(xué)儀器中數(shù)量頗多且最為精密的一個(gè)組成部分。根據(jù)衍射原理制成的光柵光譜儀，在分析物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)（原子、分子結(jié)構(gòu)）和化學(xué)成分等方面起著最為主要的作用。 近幾十年來，由于現(xiàn)代光學(xué)的崛起，發(fā)展了一批新型的光學(xué)儀器，如相襯顯微鏡、光學(xué)傳遞函數(shù)儀、傅里葉變換光譜儀，以及各種全息和信息處理裝置、電光和光電轉(zhuǎn)換（光電池、CCD）裝置、激光器等。它們?cè)谖镔|(zhì)結(jié)構(gòu)分析、光通信、光計(jì)算（光學(xué)計(jì)算機(jī)）、成像和顯示技術(shù)、材料加工、醫(yī)學(xué)和軍事等方面的應(yīng)用越來越重要。 可見，學(xué)好本課程對(duì)于光學(xué)工程專業(yè)、光電信息工程專業(yè)的學(xué)生在專業(yè)上的發(fā)展是何等重要。,二、波動(dòng)光學(xué)的應(yīng)用,三、波動(dòng)光學(xué)發(fā)展歷史,光學(xué)的萌芽時(shí)期可以追溯到2000多年前，墨子在所著的墨經(jīng)中記載了光的直線傳播、小孔成像等光學(xué)規(guī)律；古希臘歐幾里德（Euclid）在其著作中也有光的直線傳播和反射定律的記載。 不過，對(duì)光的物理本性進(jìn)行認(rèn)真研究卻是從17世紀(jì)開始的。 當(dāng)時(shí)，有兩種關(guān)于光的本性的說法：以牛頓為代表的微粒說和以惠更斯為代表的波動(dòng)說。 前者認(rèn)為光是具有有限速度的粒子流，后者認(rèn)為光是在“以太”（一種假想的彈性媒質(zhì)）中傳播的波。 由于當(dāng)時(shí)牛頓在物理學(xué)界享有至高無尚的權(quán)威，人們普遍地接受光的微粒說。,到了19世紀(jì)前半葉，一連串的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和根據(jù)波動(dòng)說對(duì)這些實(shí)驗(yàn)的成功解釋，才使人們完全地拋棄微粒說，確信光的波動(dòng)說。 這些實(shí)驗(yàn)主要是：楊氏和菲涅耳等人的干涉實(shí)驗(yàn)、衍射實(shí)驗(yàn)、馬呂斯的反射光偏振實(shí)驗(yàn)以及傅科測量水中光速實(shí)驗(yàn)（結(jié)果是水總光速小于空氣中光速）。這樣，在19世紀(jì)，光是波動(dòng)的問題似乎最后被解決了。,三、波動(dòng)光學(xué)發(fā)展歷史,惠更斯，菲涅耳等人的波動(dòng)說在光波的傳播媒質(zhì)“以太”問題上卻遇到了困難。 為了說明光具有極大傳播速度的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，必須假想“以太”的一些奇特性質(zhì)：密度極小和彈性模量極大。這顯然是荒謬的，同時(shí)也表明物理光學(xué)的基礎(chǔ)還停留在不能令人滿意的狀態(tài)。 這種狀態(tài)的改變一直延續(xù)到19世紀(jì)60年代，其時(shí)，麥克斯韋在總結(jié)前人在電磁學(xué)方面的研究成果的基礎(chǔ)上，建立起一套完整的電磁場理論。他預(yù)言了電磁波的存在，并指出光是一種波長很短的電磁波。,三、波動(dòng)光學(xué)發(fā)展歷史,由于按照光的電磁波理論去闡明光學(xué)現(xiàn)象非常成功，也由于后來邁克耳孫和莫雷的實(shí)驗(yàn)否認(rèn)了“以太”的存在，所以人們就自然地放棄了惠更斯、菲涅耳的機(jī)械波理論，而接受光的電磁波理論。 歷史表明，建立在電磁波理論基礎(chǔ)上的物理光學(xué)學(xué)說是物理光學(xué)發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)重大飛躍。 波動(dòng)光學(xué)在20世紀(jì)也有了長足的發(fā)展，尤其是激光問世后，發(fā)展的勢頭很猛。 自然科學(xué)的發(fā)展是無止境的！,三、波動(dòng)光學(xué)發(fā)展歷史,四、本課程主要內(nèi)容,光的電磁理論 光的干涉及應(yīng)用 光的衍射與現(xiàn)代光學(xué) 光的偏振和晶體光學(xué)器件,五、參考文獻(xiàn),物理光學(xué)簡明教程 梁銓廷 劉翠紅 電子工業(yè)出版社 2010 物理光學(xué)（第3版） 梁銓廷 電子工業(yè)出版社 2008 物理光學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解 劉翠紅 電子工業(yè)出版社 2009,1.趙凱華,鐘錫華, 光學(xué)（上、下）, 北京：北京大學(xué)出版社, 2008 2.母國光, 戰(zhàn)元齡,光學(xué), 北京：人民教育出版社,1979 3.曲林杰等物理光學(xué)，北京：國防工業(yè)出版社，1980 4.葉玉堂 光學(xué)教程，北京：清華大學(xué)出版社 5.章志鳴等，光學(xué), 北京： 高等教育出版社，2009 6.M.玻恩，E.沃耳夫光學(xué)原理（第七版）, 楊葭蓀譯 北京：電子工業(yè)出版社, 2009 7.A.加塔克，光學(xué)，梁銓廷等譯，機(jī)械工業(yè)出版社，1984 A.加塔克 Optics （第四版）清華大學(xué)出版社 2010 8.J.P.馬蒂厄，光學(xué)（上、下） ，1987,五、參考文獻(xiàn),五、參考網(wǎng)站, 光谷社區(qū)光電工程師社區(qū) http:/33飛達(dá)光學(xué)網(wǎng) 松鋮光學(xué)激光世界 中國光學(xué)薄膜在線 中國光學(xué)光電子行業(yè)網(wǎng) 中國光學(xué)期刊網(wǎng),國內(nèi), 光學(xué)快報(bào) /EJ（期刊中心） / / （MIT光物理實(shí)驗(yàn)室） http:/www.physics.gla.ac.uk/Optics/publications/ （英國University of Glasgow） http:/mapageweb.umontreal.ca/hamamh/teach.htm (光、電信號(hào)處理英文教程) /cm/new/viewleot.htm（激光，光電英文教程） /photonicslab/Resources/tutorial/Alignment/alignment