崔宏濱物理系凝聚態(tài)物專業(yè)

1、崔宏濱崔宏濱 物理系凝聚態(tài)物理專物理系凝聚態(tài)物理專業(yè)業(yè) 實(shí)驗(yàn)室：物理樓221室 tel： 3607624email： 助教w楊正:w趙寧波:緒論緒論 w細(xì)推物理須行樂，何用浮名絆此身？w杜甫曲江二首之一w w人每時(shí)每刻都在呼吸著，所以并不覺得呼吸是一種幸福。但如果不能呼吸了，將會(huì)怎樣？物理學(xué)對于我來說就像呼吸一樣。w李政道 一、關(guān)于物理學(xué)一、關(guān)于物理學(xué) w物理學(xué)是一門自然科學(xué)，我們反復(fù)學(xué)習(xí)、必須學(xué)習(xí)。這是為什么？w說明物理學(xué)在我們的人生中是十分重要的。w物理學(xué)有多么重要？w難道是王婆賣瓜嗎？w計(jì)算機(jī)有多么重要？w計(jì)算機(jī)是集合了最先進(jìn)科技成果的產(chǎn)品。磁盤光盤顯示器磁學(xué)光電子學(xué)主板內(nèi)存cpuic制

2、備材料半導(dǎo)體光刻量子力學(xué)量子力學(xué)rayxlaser,等離子液晶crt熒光粉掃描電子束電磁學(xué)固體物理學(xué)固體物理學(xué)固體物理學(xué)，固體物理學(xué)量子力學(xué) 與其說是計(jì)算機(jī)改變了我們的社會(huì)，不如說是量子力學(xué)，或者einstein改變了這一切。二物理學(xué)的研究方法二物理學(xué)的研究方法w1物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)一切結(jié)論都來自于實(shí)驗(yàn)，一切結(jié)論都要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。w2物理學(xué)的理論體系物理學(xué)的理論體系自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，newton著物理學(xué)的研究對象自然的原理。物理學(xué)的理論體系數(shù)學(xué)，用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論闡述、推導(dǎo)和研究物理學(xué)的規(guī)律?？梢哉f，物理學(xué)就是將自然界的原理用數(shù)學(xué)理論加以闡述的科學(xué)體系。w3 3物理模型

3、物理模型w為了概括對象的本質(zhì)和特征，需要建立研究對象的物理模型。w所謂模型，就是模擬真實(shí)的一種形象化的構(gòu)型。w從模型，可以得出新的結(jié)論。w結(jié)論必須同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，“自洽”。w新模型的建立，標(biāo)志著新理論的建立，模型被修正，標(biāo)志著物理學(xué)有了新的發(fā)展。 三、光是什么？ w察其言而觀其行，方能知其人。w研究光的本質(zhì)，必須從其現(xiàn)象開始。 w現(xiàn)象，則表現(xiàn)在光與物質(zhì)的相互作用中。w光在與不同物質(zhì)的相互作用中，表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。w可以用不同的物理模型對光進(jìn)行描述。 1、光的宏觀表現(xiàn) w傳播定律：均勻介質(zhì)中，光沿直線傳播w反射定律：i=iw折射定律：nsini=nsini光線模型nnw光路可逆原理w光線如果

4、沿原來反射和折射方向入射時(shí)，則相應(yīng)的反射和折射光將沿原來的入射光的方向。如果物點(diǎn)q發(fā)出的光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后在q點(diǎn)成像，則q點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)同一系統(tǒng)后必然會(huì)在q點(diǎn)成像。即物像之間是共軛的。 qq幾何光學(xué)中光的物理模型w用直線或曲線段來表示光的路徑，稱為光線w光線只表示光的路徑，用來處理光的傳播和成像問題，不涉及光的物理本質(zhì)，是一種唯象的模型。w在幾何光學(xué)的范圍內(nèi)，無法定義和研究諸如波長、頻率、能量和波速等物理量。fermat 原理pq費(fèi)馬（費(fèi)馬（fermat）原理）原理：兩點(diǎn)間光的實(shí)際路徑，是光程平穩(wěn)的路徑。（1679年）光程：折射率光所經(jīng)過的路程，即ns。 一般情況下為折射率的路徑積分。平穩(wěn)：極值

5、（極大、極?。┗蚝愣ㄖ怠?在數(shù)學(xué)上，用變分表示)(pqqpnds0qpnds橢球面內(nèi)兩焦點(diǎn)間的路徑，光程為恒定值在橢球面上一點(diǎn)作相切的平面和球面，則經(jīng)平面反射的光線中，實(shí)際光線的光程最小，經(jīng)球面反射的光線中，實(shí)際光線的光程最大。 拋物面焦點(diǎn)發(fā)出的光，反射后變?yōu)槠叫泄猓瑓R聚在無窮遠(yuǎn)處，光程為極大值。由fermat原理導(dǎo)出幾何光學(xué)的實(shí)驗(yàn)定律 w（1）光的直線傳播定律w在均勻媒質(zhì)中，兩點(diǎn)間光程最短的路徑是直線。w（2）光的反射定律w（3）光的折射定律w（2） 光的反射定律p是p點(diǎn)關(guān)于面的對稱點(diǎn)。p，q，o三點(diǎn)確定平面。直線qp與反射面交于o點(diǎn)。則易知當(dāng)i=i時(shí)，qo+op為光程最短的路徑。qpqpo

6、1i2i2nx1nxpppq2h1h2222221121)()(xphnxhnopnqonqop22222211)()()(xphxpnxhxndxqopd11sinin22sinin0w（4） 物像之間的等光程性物點(diǎn)q與像點(diǎn)q之間的光程總是平穩(wěn)的，即不管光線經(jīng)何路徑，凡是由q通過同樣的光學(xué)系統(tǒng)到達(dá)q的光線，都是等光程的。幾何光學(xué)定律成立的條件 w1 光學(xué)系統(tǒng)的尺度遠(yuǎn)大于光波的波長。w2 介質(zhì)是均勻和各向同性的。w3 光強(qiáng)不是很大。2、光與小尺度物體的作用 w1678年，huygens提出光的波動(dòng)學(xué)說。w1801年，tyoung在光通過雙孔的實(shí)驗(yàn)中，首次觀察到了光的干涉現(xiàn)象。w1808年，ma

7、lus觀察到了光的偏振現(xiàn)象，說明光是橫波。w1865年，maxwell提出電磁波理論。后來證實(shí)光是電磁波。光的電磁波模型3、在原子尺度上的表現(xiàn) w“紫外災(zāi)難”，1900年由plank用量子假設(shè)解決。w1905年，einstein用量子假設(shè)成功解釋光電效應(yīng)。w光具有波粒二象性，這也是一切量子現(xiàn)象的基本屬性。w波：幾率波w粒：分立的能量子，e=hw與幾何光學(xué)時(shí)期的波動(dòng)性和粒子性根本不同 四、幾何光學(xué)的應(yīng)用照相機(jī)單鏡頭反光照相機(jī)（slr)旁軸取景器式照相機(jī) 箱式照相機(jī)雙鏡頭反光照相機(jī)成像鏡頭取景鏡頭底片底片鏡頭毛玻璃反光板五棱鏡反光板透反鏡眼睛成像鏡頭鏡頭與反光板機(jī)械聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)焦照相機(jī)的幅面與視角

8、135相機(jī)底片：2436120相機(jī)底片：6060照相機(jī)的鏡頭w為了獲得高質(zhì)量的影像，鏡頭通常由多組球面透鏡構(gòu)成，可以消除色差、像差、球差、彗差等。鏡頭的焦距fffdmmd432424x36ddff鏡頭的焦距與像的大小通過增大像距放大圖像在鏡頭與相機(jī)之間加接圈（近攝接圈）標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（standard-lens） f：4555mm長焦鏡頭（tele-lens ） f75mm廣角鏡頭（wide-lens）f40mm物距與景深物方景深像方景深 fss111fsfss22222) 1() 1()()(fssdfsfsdffssfdssdfsfds2) 1(fsss1fs即景深大增大使小大對于固定的,sssf即景深小減小使大相同時(shí)，對于大的在,ssfs光圈：調(diào)節(jié)曝光量，改變成像質(zhì)量為光闌直徑光圈數(shù)ddff,221fd 光闌面積進(jìn)入鏡頭的光強(qiáng)f數(shù)=1, 1.2, 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 222