眼應用光學基礎

眼應用光學基礎第1頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月幾何光學光的直線傳播光的反射光的折射分類定律條件規(guī)律應用凸透鏡成像第2頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月一、光的傳播1、光源能夠發(fā)光的物體叫光源。如:太陽、發(fā)光的電燈、熒火蟲都是光源。月亮本身不發(fā)光，它不是光源。2、光在同一種均勻物質中是沿直線傳播的。光在不同物質中傳播的速度是不同的，在真空中傳播的速度最大，為3×108m/s。自身第3頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月影子由于光沿直線傳播，在光的傳播過程中，遇到不透明的物體時，在物體后面就形成一個光不能到達的區(qū)域，從而形成一塊陰影，這個陰影就是物體的影子。第4頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月日食、月食的形成太陽月球地球日食的形成第5頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月二、光的反射現(xiàn)象1、光的反射現(xiàn)象光射到兩種介質的分界面時，有一部分光被反射回去的現(xiàn)象叫光的反射。例如：我們能看到不發(fā)光的物體，就是由于物體反射的光緣故。第6頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2、光的反射定律反射光線、入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分別位于法線兩側，反射角等于入射角。（可簡記為“三線共面、法線居中、兩角相等”）入射角反射角入射光線反射光線第7頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月1)求作反射光線2)已知物像，求作鏡面第8頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月3）（如圖）太陽光與水平面成60°角，要用一平面鏡把太陽光反射到豎直的井底，畫出平面鏡放置的位置.60O第9頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月4)從S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡過A點。S’SA第10頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月三、光的折射1、光的折射現(xiàn)象光由一種物質進入另一種物質時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，叫做光的折射。如：插在水中的筷子變彎折了，就是由于光的折射的緣故。2、折射規(guī)律折射光線、入射光線、法線在同一平面時，折射光線和入射光線分別位于法線兩側。光從空氣斜射到水或其他介質時，折射角小于入射角；光從水或其他介質斜射到空氣時，折射角大于入射角。第11頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣水水池變“淺”了；插入水中的筷子變彎了；海市蜃樓等。習題入射光線入射光線折射光線折射光線入射角入射角折射角折射角第12頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月畫出下圖中的折射光線。玻璃玻璃第13頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月凸透鏡對光起會聚作用：第14頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月凹透鏡對光起發(fā)散作用：第15頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月光的折射定律折射光線與入射光線、法線處在同一平面內；折射光線和入射光線分別位于法線的兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比．折射率(1)定義：光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質的絕對折射率，簡稱折射率．（2）表達式：n=

折射率可記憶為折射率可記憶為

基礎知識梳理第16頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月物理意義折射率是表示光線從一種介質進入另一種介質時，發(fā)生偏折程度的物理量，與入射角i及折射角γ大小無關．折射率和光速的關系

折射率和光在介質中傳播的速度有關，當c為真空中的光速，v為介質中的光速時n=c/v,式中c＝

3.0×108m/s，n為介質的折射率，總大于1，故光在介質中的傳播速度必小于真空中的光速．

在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的．第17頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月基礎知識梳理二、全反射1．光密介質與光疏介質介質項目光密介質光疏介質折射率大小光速小大相對性若n甲＞n乙，則甲是

介質若n甲＜n乙，則甲是

介質光密光疏第18頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月全反射現(xiàn)象：光從光密介質入射到光疏介質的分界面上時，光全部反射回光密介質的現(xiàn)象．臨界角：折射角等于90°時的入射角叫做臨界角用公式表示sinC=1/n發(fā)生全反射的條件(1)光由光密介質射向光疏介質．(2)入射角

≥

臨界角．第19頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)球面和共軸球面系統(tǒng)的理想成像一、單折射球面的成像

第20頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月單球面近軸區(qū)的物像關系第21頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月引言

由第七章的內容可知，當物體通過折射球面成像時，除位于近軸區(qū)內的物體外，均不能成完善像。但近軸區(qū)的成像范圍和光束寬度均很小，實用意義不大。

如果能把近軸光學系統(tǒng)成完善像的范圍擴大到任意空間，即空間任意大的物體以任意寬的光束通過光學系統(tǒng)時均能成完善像，則這樣的光學系統(tǒng)成為理想光學系統(tǒng)。

第22頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月理想光學系統(tǒng)具有以下基本特性：①

點成點像

物空間的每一點，在像空間必有一個點與之對應，且只有一點與之對應，這兩個對應點稱為物像空間的共軛點。②線成線像

物空間的每一條直線在像空間必有一條直線與之對應，且只有一條直線與之對應，這兩條對應直線稱為物像空間的共軛線。③平面成平面像

物空間的每一個平面，在像空間必有一個平面與之對應，且只有一個平面與之對應，這兩個對應平面稱為物像空間的共軛面。第23頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月推廣：④對稱軸共軛

物空間和像空間存在著一對唯一的共軛對稱軸。當物點A繞物空間的對稱軸旋轉一個任意角α時，它的共軛像點A'也繞像空間的對稱軸旋轉同樣的角度α，這樣的一對共軛軸稱為光軸。①物空間的任一個同心光束必對應于像空間中的一個同心光束。②若物空間中的兩點與像空間中的兩點共軛，則物空間兩點的連線與像空間兩點的連線也一定共軛。③若物空間任意一點位于一直線上，則該點在像空間的共軛點必位于該直線的共軛線上。第24頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

上述定義只是理想光學系統(tǒng)的基本假設。在均勻透明介質中，除平面反射鏡具有上述理想光學系統(tǒng)的性質外，任何實際的光學系統(tǒng)都不能絕對完善成像。

研究理想光學系統(tǒng)成像規(guī)律的實際意義是用它作為衡量實際光學系統(tǒng)成像質量的標準。通常把理想光學系統(tǒng)計算公式（近軸光學公式）計算出來的像，稱為實際光學系統(tǒng)的理想像。另外，在設計實際光學系統(tǒng)時，用它近似表示實際光學系統(tǒng)所成像的位置和大小，即實際光學系統(tǒng)設計的初始計算。

理想光學系統(tǒng)的基本特性很重要，它是推導幾何光學許多重要定律的基礎。在今后學習中注意領會其思想。第25頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

理想光學系統(tǒng)的基點和基面是指表征理想光學系統(tǒng)特性的焦點、焦平面、主點、主平面。利用這些特殊的點和面來討論光學系統(tǒng)的成像特性，可使討論的問題大為簡化。第26頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月物方焦平面通過物方焦點F且垂直于光軸的平面。光軸物方焦平面像方焦平面像方焦平面通過像方焦點F'且垂直于光軸的平面。第27頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

物方焦平面的共軛像面在無窮遠處，物方焦平面上任何一點發(fā)出的光束，經(jīng)理想光學系統(tǒng)后必為一平行光束。同樣，像方焦平面的共軛面也在無窮遠處，任何一束入射的平行光，經(jīng)理想光學系統(tǒng)后必會聚于像方焦平面的某一點。

注意：焦點和焦平面是理想光學系統(tǒng)的一對特殊的點和面。焦點F和F'彼此之間不共軛，兩焦平面彼此之間也不共軛。第28頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月理想光學系統(tǒng)光軸

如圖，平行光線AE1和FO1的交點與像方共軛光線和的交點F'共軛，所以F'是物方無窮遠軸上點的像，F(xiàn)'點稱為理想光學系像方焦點。由此，任一條平行光軸的入射線經(jīng)理想光學系統(tǒng)后，出射線必過F'點。

同理，有一物方焦點F，它與像方無窮遠軸上點共軛。任一條過F點的入射線經(jīng)理想光學系統(tǒng)后，出射線必平行于光軸。F'AE1FO1

像方焦點

物方焦點GkOk第29頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月物方焦平面通過物方焦點F且垂直于光軸的平面。光軸物方焦平面像方焦平面像方焦平面通過像方焦點F'且垂直于光軸的平面。第30頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

物方焦平面的共軛像面在無窮遠處，物方焦平面上任何一點發(fā)出的光束，經(jīng)理想光學系統(tǒng)后必為一平行光束。同樣，像方焦平面的共軛面也在無窮遠處，任何一束入射的平行光，經(jīng)理想光學系統(tǒng)后必會聚于像方焦平面的某一點。

注意：焦點和焦平面是理想光學系統(tǒng)的一對特殊的點和面。焦點F和F'彼此之間不共軛，兩焦平面彼此之間也不共軛。第31頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月F'光軸FAE1GkBEkG1QQ'HH'

如圖，入射光線AE1和出射光線GkF'的延長線相交于點Q'，F(xiàn)G1和EkB的延長線交于點Q，設AE1和EkB具有同樣的高度，則光線AE1和GkF'共軛，F(xiàn)G1和EkB共軛，則共軛線的交點Q'和Q必共軛。由此推得，過Q和Q'點作垂直于光軸的平面QH和Q'H'也相互共軛。

圖中QH和Q

'H'具有同樣的高度，且位于光軸的同側（上側），故這兩面的垂軸放大率β＝+1，稱這對垂軸放大率為+1共軛面為主平面。

主平面第32頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月u'-uh

像方焦距：像方主點到像方焦點F‘的距離，以f’表示。

焦距的正負是以相應的主點為原點來確定，如果由主點到相應焦點的方向與光線傳播方向一致，則焦距為正，反之為負。如圖，f<

0，f‘>

0，且：物方焦距：物方主點到物方焦點F的距離，以f表示。第33頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1基本特性、基點和基面

8.1.2理想光學系統(tǒng)的基點和基面物方焦平面通過物方焦點F且垂直于光軸的平面。光軸物方焦平面像方焦平面像方焦平面通過像方焦點F'且垂直于光軸的平面。第34頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1基本特性、基點和基面

8.1.2理想光學系統(tǒng)的基點和基面物方焦平面通過物方焦點F且垂直于光軸的平面。光軸物方焦平面像方焦平面像方焦平面通過像方焦點F'且垂直于光軸的平面。第35頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1基本特性、基點和基面

8.1.2理想光學系統(tǒng)的基點和基面物方焦平面通過物方焦點F且垂直于光軸的平面。光軸物方焦平面像方焦平面像方焦平面通過像方焦點F'且垂直于光軸的平面。第36頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月1．圖解法求像對于多個光組的圖解法求像，其求解過程與單個光組相似，需要注意的是前一光組的像就是后一光組的物。按照這一思路，利用追蹤典型光線的方法逐個光組圖解法求像，最后得到的像就是多個光組所成的像。2.解析法求像第一種方法是逐個光組計算法，最后求出像的位置及成像性質；第二種方法是等效光學系統(tǒng)法；第三種方法就是正切計算法。2.1逐個光組計算法該方法就是從第一個光組開始對每個光組利用牛頓公式或高斯公式，前一光組所成的像就是后一光組的物，所以，該方法需要確定出相鄰兩光組之間的過渡公式。每個光組的焦距和焦點、主點位置以及光組間的相互位置均為已知。第37頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖2-26相鄰兩光組間的關系看如圖2-26所示兩個光組的情況，物點被第一光組成像于,它就是第二個光組的物。兩光組的相互位置以距離=來表示。由圖可見有如下的過渡關系=–=–上式中，為第一光組的像方焦點

到第二光組物方焦點的距離，即=,稱為光學間隔。它以前一個光組的像方焦點為原點來決定其正負，若它到下一個光組物方焦點的方向與光線的方向一致，則為正；反之，則為負。第38頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

光學系統(tǒng)的光闌一、光闌的分類1．孔徑光闌(有效光闌)：限制軸上物點成像光束立體角的光闌決定光軸上點發(fā)出的平面光束的孔徑角。2．視場光闌：安置在物平面或象平面上限制成像范圍的光闌。3．消雜光光闌：攔截部分雜光的光第40頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）保證近軸條件，改善成像質量（像的清晰度），控制景深．（2）控制成像物空間的范圍．（3）控制像面的亮度．（1）孔徑光闌：諸擋光孔中,最有效的控制成像光束光能量者，稱為孔徑光闌．簡稱孔闌．1)光闌的作用：2)光闌的種類：第41頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月瞳孔（2）視場光闌：諸擋光孔中,最有效的控制成像物空間范圍者，稱為視場光闌.簡稱場闌．人眼瞳孔：孔徑光闌，窗窗：視場光闌．物點第42頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月1、孔徑光闌的定義和作用孔徑光闌(ApertureStops)

★含義1：限制軸上物點成像光束孔徑角大小的光闌。第43頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月★含義2：孔徑光闌的位置不同，但都起到了對軸上物點成像光束寬度的限制作用；只需相應的改變光闌大小，即可保證軸上物點成像光束的孔徑角不變。第44頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

★含義3：孔徑光闌的位置不同，則對應于選擇軸外物點發(fā)出光束的不同部分參與成像。★孔徑光闌的定義：1）限制軸上物點成像光束孔徑角的大?。▽挾龋?）選擇軸外物點成像光束的位置。第45頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2、入射光瞳與出射光瞳(EntranceandExitpupils)★Pupils：TheimageoftheApertureStops★入射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其前面光學系統(tǒng)所成的像（物空間）★出射光瞳：孔徑光闌經(jīng)其后面光學系統(tǒng)所成的像（像空間）照相機鏡頭中的孔徑光闌第46頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月孔徑光闌孔徑光闌物像關系后面光學系統(tǒng)入瞳出瞳孔徑光闌前面光學系統(tǒng)整個光學系統(tǒng)第47頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月ABA’B’孔徑光闌底片第48頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月ABA’B’孔徑光闌視場光闌底片第49頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2像差實際成像理想成像像差：幾何像差復色光形成像差—色差單色光形成像差—單色像差：球差、彗差、像散、像場彎曲、畸變波像差波面發(fā)生變化實際波面理想波面非近軸成像第51頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月1.球差軸上物點發(fā)出的寬光束經(jīng)薄透鏡后不再交于一點無論屏在何處都將出現(xiàn)彌散斑度量球差大小會聚透鏡發(fā)散透鏡可選取不同曲率的透鏡或復合透鏡消球差

單色像差第52頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2.彗差軸外傍軸物點發(fā)出的寬光束經(jīng)透鏡折射后不再交于一點，而在高斯像面上形成彗星狀彌散斑注意：球差和彗差往往同時存在，消除球差后才明顯觀察到彗差。已消除球差后傍軸物點寬光束成像的條件：一對共軛點——阿貝正弦條件第54頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第55頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月3.像散遠離軸上物點發(fā)出的窄光束經(jīng)透鏡后不再交于一點引入子午平面和弧矢平面子午光束和弧矢光束主軸子午焦線最小模糊圓弧矢焦線高斯焦面第56頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月4.像場彎曲垂直于光軸的平面物體只有在近軸區(qū)域才近似成像為一個平面，對較大物面，像面不是平面而是曲面—場曲5.畸變當物體發(fā)出光線與主軸有較大傾角時，即使是窄光束，所成像與原來的物不再相似—各部分放大率不一樣：桶形畸變、枕形畸變第57頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月二.色差光的顏色由光的頻率決定—顏色由波長決定1.光的色視覺理想單色光——多種單色光疊加在一起——復色光注意：白光為復色光，能形成白色光的兩種單色光稱為互補色：紅與青綠與品紅藍與黃三基原色紅(R)

綠(G)藍(B)700.0nm546.1nm435.8nm(1931CIE-RGB)645.2nm526.3nm444.4nm(1964CIE-RGB)第59頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：復色光照在某種表面由于反射或吸收率對波長具有選擇性，同種復色光在不同表面的反射得到的視覺效果是不同的。2.透鏡的色差透明介質折射率與入射波長相關位置色差放大率色差單個透鏡無法消除色差,用凹透鏡與凸透鏡粘和起來，其系統(tǒng)主面與透鏡重合可消放大率色差要完全消除色差,必須使透鏡系統(tǒng)的焦距相等、焦點重合第60頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第61頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月光的干涉第62頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月S1S2水波的干涉1.什么是波的干涉？2.波的干涉條件是什么？相干波源f1=f2第63頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月亮亮亮暗暗S1S2相干光源S1SS1=SS2S1、S2相干光源:1.頻率相同2.振動方向相同3.相差恒定第64頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月演示:雙縫干涉第65頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月PP1S1S2Sr1r2P.亮紋:r=r2-r1=n(n=0,1,2…)光的干涉產生的原因第66頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月PP1Q1S1S2Sr1r2Q.暗紋:r=r2-r1=(2n-1)/2(n=1,2…)第67頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月條紋間距的推導l>>d,r=r2-r1=dsinx=ltanlsinr=r2-r1

dx/l亮紋條件:dx/l

=k(k=0,1,2…)亮紋中心位置:x

=kl/d條紋間距:x

=l/d第68頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月雙縫干涉的條紋間距條紋間距：X=L/d測X、L、d→第69頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月S1S2S雙縫干涉的條紋間距Ld1.增大雙縫間的距離，條紋間距____2.增大像屏到雙縫的距離，條紋間距____3.增大光的波長，條紋間距____增大增大減小第70頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月各種色光在真空中的波長和頻率光的顏色是由波長(頻率)決定的.紅→紫:波長減小,頻率增大.第71頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鞏固1在雙縫干涉實驗中,以白光為光源,在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋,若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片，另一縫前放一綠色濾光片,這時A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失,其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上無任何光亮【C】第72頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月OS1S2S如圖，SS1=SS2，S1O=S2O，用白光作雙縫干涉實驗，屏上得到的干涉條紋是A.黑白的，O是亮紋B.黑白的，O是暗紋C.彩色的，O是亮紋D.彩色的，O是暗紋【C】鞏固2第73頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月白光的干涉圖樣第74頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鞏固4利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時，有下面幾種說法,其中正確的是

：A.將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄B.將濾光片由藍色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬C.將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬D.換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄E.去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失【ABD】測量光的波長:條紋間距x

=l/d第75頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月薄膜兩表面的反射光的疊加薄膜干涉第76頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月明暗薄膜兩表面的反射光的疊加薄膜干涉d1d2第77頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月明暗薄膜干涉第78頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月薄膜干涉的應用——等傾法檢查平整度被測面標準面ab空氣薄膜ab第79頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鞏固1圖中所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平的裝置.所用單色光是用普通光源加濾光片產生的.檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的?A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上表面C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面【C】第80頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月鞏固2劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖1所示.將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜.當光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖2所示.現(xiàn)若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋A．變疏 B．變密 C．不變 D．消失【A】第81頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月增透膜照相機鏡頭上涂有一層增透膜,增強了綠光的透射能力,看上去呈淡紫色.以表示綠光的波長,則所鍍薄膜的厚度最小應為A./8B./4C./3D.【B】第82頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月牛頓環(huán)凸透鏡的彎曲表面是個球面,球表面半徑叫做這個曲面的曲率半徑.把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上,讓單色光從上方射入,從上往下看凸透鏡,可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋.1.這些環(huán)狀條紋是怎樣產生的?2.換曲率半徑更大的凸透鏡,觀察到的圓環(huán)半徑怎樣變化?3.該波長更大的單色光照射,觀察到的圓環(huán)半徑怎樣變化?變大變大第83頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月光的衍射第84頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月水波的傳播S

第85頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月水波的衍射S1

第86頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月光的直線傳播S第87頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月光的衍射S第88頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第89頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月光的衍射

光離開直線傳播路徑繞到障礙物陰影里去的現(xiàn)象。衍射時產生的明暗條紋叫衍射圖樣。第90頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月光的衍射條件障礙物或孔的尺寸小于波長或者和波長差不多。第91頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月單縫衍射條紋中央條紋亮而寬，兩側條紋較暗較窄第92頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月單縫衍射條紋波長越大，衍射越明顯第93頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月白光的單縫衍射條紋第94頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第95頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月光直線傳播形成的影第96頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月圓屏衍射S第97頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月泊松亮斑第98頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月圓孔衍射S第99頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月圓孔衍射第100頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月比較:雙縫干涉與單縫衍射圖樣第101頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月比較:圓孔衍射與泊松亮斑（圓屏衍射）第102頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月練習1用單色光照射雙縫，在像屏上觀察到明暗相間的干涉條紋，現(xiàn)用遮光板將其中的一個縫擋住，則像屏上觀察到A、寬度均勻的明暗相間的條紋。B、中央亮而寬，兩邊窄而暗條紋。C、一條亮紋。D、一片亮光。【B】第103頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月練習2：觀察實驗回答下列問題1.在觀察光的衍射現(xiàn)象的實驗中,通過緊靠眼睛的卡尺測腳形成的狹縫,觀看遠處的日光燈管或線狀白熾燈絲(燈管或燈絲都要平行于狹縫),可以看到A.黑白相間的直條紋B.黑白相間的弧形條紋C.彩色的直條紋D.彩色的弧形條紋.【C】第104頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2.某同學以線狀白熾燈為光源，利用游標卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，總結出以下幾點：A.若狹縫與燈絲平行，衍射條紋與狹縫平行B.若狹縫與燈絲垂直，衍射條紋與狹縫垂直C.衍射條紋的疏密程度與狹縫寬度有關D.衍射條紋的間距與光的波長有關【ACD】第105頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月3.如圖所示是用游標卡尺兩測腳間的狹縫觀察日光燈光源時所看到的四個現(xiàn)象.當游標卡尺兩測腳間的狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時,所看到的四個圖像的順序是

.abcd第106頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月練習3下列現(xiàn)象各屬于光的什么現(xiàn)象？A、雨后的彩虹。B、陽光下的肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋。C、樹葉上的露珠在陽光照射下呈現(xiàn)彩色的條紋。D、光照射到圓屏后在其陰影中出現(xiàn)亮點。第107頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月橫波的偏振現(xiàn)象只有橫波才有偏振現(xiàn)象.第108頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月觀察思考讓陽光或燈光通過偏振片P,在P的另一側觀察.1.以光的傳播方向為軸旋轉偏振片P,透射光的強度是否發(fā)生變化?2.在P的后面再放置另一個偏振片Q,以光的傳播方向為軸旋轉偏振片Q,通過兩塊偏振片的透射光的強度怎樣變化?P-起偏器Q-檢偏器第109頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個結論1.偏振光:在垂直于傳播方向的平面上,只沿一個特定的方向振動.2.光是一種橫波.3.太陽光是自然光(光振動沿各方向均勻分布).4.自然光在介質表面反射時,反射光和折射光都是偏振光.第110頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月偏振現(xiàn)象的應用第111頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月非球面鏡利用鏡片邊緣曲率與中央部份曲率的差異，將聚焦于前方的光線移后到正確的對焦點，令成像更加銳利第112頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月天空為什么是藍色的？這并不是一個充滿童稚的問題，直到1871年，瑞利（LordJohnWilliamStruttRayleigh1842~1919,1904年獲得諾貝爾物理學獎）提出的瑞利散射理論才圓滿得解釋了這個問題。白天得時候太陽照射地球表面，太陽光在穿過大氣層時，各種波長的光都要受到空氣的散射，其中波長較長的波散射較小，大部分傳播到地面上，這些光綜合起來呈現(xiàn)出黃色。而波長較短的藍、綠光，受到空氣散射較強，天空中的藍色正是這些散射光的顏色，因此天空會呈現(xiàn)藍色。平日里，我們看到大海所呈現(xiàn)出的藍色也是因為散射造成的。第113頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月我們在生活在地球上，有白天和晚上之分的原因也是大氣層的散射。如果沒有散射，我們在白天看到的天空將與晚上一樣，在散射粒子線度很小的情況下（主要發(fā)生瑞利散射），散射光是偏振光。因此我們在攝影時可以用偏振濾鏡來加強藍天白云的效果。第114頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月拉曼散射（Ramanscattering），光通過介質時由于入射光與分子運動相互作用而引起的頻率發(fā)生變化的散射。又稱拉曼效應。

光通過介質時，因其無規(guī)則熱運動的彈性波引起的散射。這是一種光與物質作用后的一種光現(xiàn)象。很早人們就發(fā)現(xiàn)了光與物質相互作用的現(xiàn)象，如瑞利散射，它使大氣顯藍色；如丁達爾散射在乳濁懸浮液中的表現(xiàn)為顆粒的米氏散射。我們稱以上為彈性散射，其入射光頻率與反射光頻率一樣。從彈性反射的名稱中我們能夠體會到為其取名的人是何等自信光就是粒子。既然有彈性反射，那就應該有非彈性反射，當然是有的：在物質的微結構中，光照射在分子、原子等微粒的轉動、振動、晶格振動及各種微粒運動參與的作用下，光的散射頻率不等同于入射頻率的現(xiàn)象叫非彈性散射。最典型的當然要數(shù)拉曼、布里淵散射。布里淵散射的本質是入射光與聲子相互作用。

第115頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第116頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第117頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月當一束光線透過膠體，從入射光的垂直方向可以觀察到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的“通路”，這種現(xiàn)象叫丁達爾現(xiàn)象，也叫丁達爾效應（Tyndalleffect）、丁澤爾現(xiàn)象、丁澤爾效應。第118頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第119頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第120頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月能夠親自觀測到日食引起的絢麗神奇的魔幻自然奇觀，固然是幸運的?？墒侨帐澈?，很多人因為裸眼觀日食，或者護目設備不合格，引發(fā)了觀日食“后遺癥”，醫(yī)學上稱之為“日蝕盲”，據(jù)了解如果裸眼觀測日食10秒鐘，視網(wǎng)膜就會灼傷，嚴重時候會導致永久失明。從有關專家了解到，這主要是由于雙眼直視太陽，產生了眩光，怕亮的癥狀，并引發(fā)了視力衰退。第121頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月認識眩光

眩光是讓人眼不舒服的光照現(xiàn)象，當眼睛觀測的視野范圍內，有光源的亮度極高或是環(huán)境背景與視野中心的亮度差較大時，就會產生眩光現(xiàn)象。除了百年難得一遇的日食，眩光其實在生活中無處不在。比如我們在夜晚開車時，突然眼睛被對面開遠光燈的車照射，夜晚在睡夢醒來突然眼睛被燈光照射，打開電視電腦顯示器高亮等都是眩光污染在生活中的具體體現(xiàn)。如果眼睛長期承受眩光污染，會讓青少年容易患上近視，老年人得白內障的幾率大幅度上升。第122頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第123頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第124頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月防眩光可以采用防眩光鏡（偏光鏡）反射光與強光無所不在，如汽車玻璃、水波、雪地及路面的眩光，或來自太陽直射之強光時干擾人類眼睛視力，使人無法看清楚物體，一般有色太陽眼鏡完全無法消除這些惱人光線，偏光鏡片卻能徹底消除各種眩光，反射光與強光，其鏡片中間層的薄膜偏光欄，有如窗戶的百葉窗，將各種雜亂無章的光線如回射反光、眩光或直射強光皆被細小密集的偏光欄阻隔于外，使光線變成平行光線進入您的眼睛。

第125頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

前后表面均為球面，或一面為球面、另一面為平面的透鏡。定義

球面透鏡第126頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第127頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月FF物距大于2f成像規(guī)律成倒立、縮小的實像，像與物異側，物距大于像距第128頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月FF物距等于2f成像規(guī)律成倒立、等大的實像，像與物異側，物距等于像距第129頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月FF物距小于2f、大于f的成像規(guī)律成倒立、放大的實像，像與物異側，物距小于像距第130頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月FF物距小于f成像規(guī)律成正立、放大的虛像，像與物同側，物距小于像距的絕對值第131頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月物距像距倒正大小虛實應用u>2f

u=2f

f<u<2f

U=f

u<f

f<v<2fv=2fv>2fv>u倒立倒立倒立縮小等大放大實像實像不成像虛象正立放大照像機人的眼睛測焦距幻燈機放映機。放大鏡、老花鏡。實像探照燈測焦距第132頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月第133頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

1、球鏡各子午線上屈光能力相等則透鏡的屈光力公式為F=1/f例題1凸透鏡的焦距為33cm，其屈光力為？

F=1/f=1/+0.33m=+3.00D(m-1例題2凹透鏡的焦距為25cm，其屈光力為？

F=1/f=1/-0.25m=-4.00D(m-1

第134頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月2、球鏡的面屈光力光束從一種介質通過單球面界面進入另一種介質，光束的聚散度將發(fā)生改變。球面使光束聚散度改變的程度稱為此球面的面屈光力。F=（n2-n1)/r曲率半徑r需遵循符號原則，設光線從左到右傳播，如果r從界面向右衡量（即球面的光心在界面的右側），r為正值；相反，如果r從界面向左衡量（即球面的光心在界面的左側），r為負值。r單位m,F的單位為屈光度(D)。第135頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月例題3水和玻璃之間的界面為球面，水的折射率為1.33，玻璃的折射率為1.53，球面的曲率半徑為10cm，光線從水進入玻璃，則此界面的屈光力為多少？

解：F=(n2-n1)/r=（1.53-1.33）/-0.1m=-2.00D第136頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月例題4光線從空氣經(jīng)過球面進入玻璃，空氣折射率為1.00，玻璃的折射率為1.50，界面曲率半徑為10cm，則此界面的屈光力為多少？解：公式F=(n2-n1)/r=（1.50-1.00）/+0.1m=+5.00D第137頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月3、薄透鏡的屈光力

F1=(n2-n1)/r1F2=(n1-n2)/r2F=F1+F2

第138頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月薄透鏡的屈光力公式F1=(n2-n1)/r1F2=(n1-n2)/r2第139頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月

例題5一塊凸新月形透鏡，折射率為1.5，前后表面曲率半徑分別為5cm和12.5cm，求透鏡的屈光力？第140頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月例題6一雙凹新月形透鏡，折射率為1.6，前后表面曲率半徑分別為20cm和12cm，求透鏡的屈光力？

第141頁，課件共158頁，創(chuàng)作于2023年2月球面透鏡的屈光力表示及其測量球鏡的屈光力以縮寫DS表示屈光度表示方法通常以1/4DS為間距如±0.25DS等或1/8DS為間距如±0.12DS平光為0.00