光學概要課件

物理光學簡介物理光學簡介物理光學基礎概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶體中的傳播光度學和色度學主要概念物理光學基礎光是一種電磁波物理光學基礎電磁場傳播規(guī)律－麥克斯韋方程組 D－電位移矢量 E－電場強度 B－磁感強度 H－磁場強度物理光學基礎幾個常見物理量 K:波矢 λ:波長

v/c:光速/真空光速n:折射率

f:頻率 ω:角頻率主要關系：

物理光學基礎電磁波的能量傳播輻射強度矢量－玻印廷矢量時間周期內S的平均值－光強物理光學基礎麥克斯韋方程組的解－平面波 一般情況下起作用的是電場分量E，電分量的振動方向常稱為波的振動方向物理光學基礎麥克斯韋方程組的解－平面波

物理光學簡介物理光學基礎概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶體中的傳播光度學和色度學主要概念光的衍射光的衍射－泊松亮點：觀察屏在某些位置，不透明圓盤的投影中心有亮點光的衍射衍射對光學系統(tǒng)的影響光刻中的衍射平行UV照射光刻掩模光刻膠ITO層玻璃基板物理光學簡介物理光學基礎概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶體中的傳播光度學和色度學主要概念光的干涉波的疊加原理： 幾個波在相遇點產生的合振動是各個波單獨在該點產生振動的矢量和。

Y(虛軸)x(實軸)光的干涉波的迭加而引起強度重新分配的現象叫光的干涉。

楊氏雙縫干涉試驗接收屏光強分布光的干涉產生干涉的常見裝置：分波前法(楊氏雙縫干涉)分振幅法 兩光束來自同一光源，相位差為零半反半透反射透反射透觀察屏光的干涉雙光束干涉條紋的亮暗－光程差：光程：l=n·d光程差:Δ=l1-l2=n(d1-d2)又：得：PS1S2d1d2物理光學簡介物理光學基礎概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶體中的傳播光度學和色度學主要概念光的偏振自然光的振動方向原因：各個原子相互獨立地發(fā)射出光子光的偏振光按振動方向分類：線偏光我們前面討論的光沒有特別說明的都是線偏光自然光：電矢量振動在各方向均勻分布部分偏振光電矢量振動在各方向非均勻分布圓偏光橢圓偏振光部分偏振光線偏振光光的偏振光按振動方向分類：θ順著光線的方向觀察，圓偏光電矢量的軌跡是一個圓θ順著光線的方向觀察，橢圓偏振光電矢量的軌跡是一個橢圓(圖中光傳播方向為z軸方向)xθ順著光線的方向觀察，圓偏光電矢量的軌跡是一個圓(圖中光傳播方向為z軸方向)xyy圓偏光橢圓偏振光光的偏振圓偏振光：光的偏振光的偏振圓偏光的產生：圓偏光等于兩個頻率相同、振動幅度相同、振動方向相互垂直、位相相差π/2的線偏光的疊加。

?橢圓偏振光的產生θ=ωtxy光的偏振Ax/Ay=5:2Φx-φy=π/3光的偏振光在晶體中的傳播－雙折射尋常光(O光)遵循折射定律：折射光在入射面內，折射角與入射角正弦比等于折射率之反比。異常光(e光)

不遵循折射定律：折射光一般不在入射面內，折射角與入射角正弦比一般不等于折射率的反比。OE法線入射光入射面光的偏振晶體雙折射的應用－波片

波片，也稱相位延遲片，它能使偏振光的兩個互相垂直的線偏振光之間產生一個相對的相位延時，從而改變光的偏振態(tài)。 主要參數： 相位延時量：δ＝2π|no-ne|d/λ快軸方向：o光或e光中傳播速度快者的偏振方向。

光的偏振偏振光的干涉：yxP(α)A(β)波片yxPAEyEExE’E’’物理光學簡介物理光學基礎概念光的衍射光的干涉光的偏振和光在晶體中的傳播光度學和色度學主要概念光度學主要概念光通量指能被人的視覺系統(tǒng)所感受到的那部分功率的大小，單位流明(lm)。

最大光譜效能Km＝683lm/W表示在人眼視覺系統(tǒng)最敏感的波長(555nm)上每瓦光功率對應的流明數。光效率描述光源將其他能量轉變?yōu)榭梢姽夤饽艿哪芰?，單位lm/W。例如：一個40W的日光燈可輸出2000lm光通量，其光效率為：Φ/P=2000/40＝50(lm/W)光度學主要概念發(fā)光強度:描述光在指定方向上發(fā)出光通量的能力，單位坎德拉(cd)。例如：向各方向均勻發(fā)光的日光燈可輸出2000lm光通量，那么其各個方向的發(fā)光強度均為：I=dΦ/dΩ=2000/4π＝159(cd)出光度:單位面積光源發(fā)出的光通量單位lm/m2。例如：表面各處均勻發(fā)光的日光燈可輸出2000lm光通量，其發(fā)光面積為0.2m2,那么其表面各處的出光度均為：M=dΦ/dA=2000/0.2＝10000(lm/m2)光度學主要概念照度:

接收面單位面積上的光通量，單位勒克斯(1lx=1lm/m2)例如：向各方向均勻發(fā)光的燈泡可輸出2000lm光通量，在距其1m的正對光源的物體表面照度為：E=dΦ/dA=2000/(4π×12)＝159(lx)在距其10m的正對光源的物體表面照度為：E=dΦ/dA=2000/(4π×102)＝1.59(lx)照度的平方反比定律：E=I/R2照度正比于光源發(fā)光強度I，反比于到光源的距離平方R2。光度學主要概念亮度：描述單位面積上的發(fā)光強度，單位尼特(1nt=1cd/m2)例如：表面各處向各方向均勻發(fā)光日光燈可輸出2000lm光通量，表面積為0.2m2，那么其各處各個方向亮度均為：L=dI/dA=159/0.2＝795(nt)朗伯定律:一個亮度在各個方向上都相等的發(fā)光面，在某一個方向上的發(fā)光強度等于這個面垂直方向上的發(fā)光強度乘以方向角的余弦。這樣的發(fā)光面稱為朗伯發(fā)射

面，也叫均勻漫射面或余弦漫射面。

I0IθIθ

＝I0cosθ色度學主要概念格拉斯曼顏色混合定律人的視覺只能分辨顏色的三種變化它們分別是明度、色調、飽和度；兩種顏色混合如果一種顏色連續(xù)變化，混合色的外貌也連續(xù)變化；顏色外貌(明度、色調、飽和度)相同的光，在顏色混合中是等效的；混合色的亮度等于各色亮度之和。色度學主要概念格拉斯曼顏色混合定律顏色的三個基本特性：色調由由光中哪種波長占優(yōu)勢來決定，它決定了顏色本質的基本特性。顏色的飽和度指顏色的鮮明程度，代表一種優(yōu)勢色被白光沖淡的程度。明度人眼感覺到的物體明亮程度。色調由主波長決定，飽和度等效于純度。色度學主要概念格拉斯曼顏色混合定律兩種顏色混合：兩種顏色以一定比例混合產生白色或灰度，則此兩顏色為互補色。

補色律：互補色以一定比例混合，產生白色或灰色；以其他比例混合則產生接近占有比例大的顏色的非飽和色。色度學主要概念格