崔宏濱-物理系凝聚態(tài)物理專業(yè)省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

崔宏濱物理系凝聚態(tài)物理專業(yè)試驗室：物理樓221室Tel：3607624Email：hbcui@

第1頁助教楊正:zyang@趙寧波:nbzhao@第2頁緒論

細(xì)推物理須行樂，何用浮名絆此身？——杜甫《曲江二首》之一

人每時每刻都在呼吸著，所以并不以為呼吸是一個幸福。但假如不能呼吸了，將會怎樣？物理學(xué)對于我來說就像呼吸一樣。——李政道

第3頁一、關(guān)于物理學(xué)

物理學(xué)是一門自然科學(xué)，我們重復(fù)學(xué)習(xí)、必須學(xué)習(xí)。這是為何？說明物理學(xué)在我們?nèi)松惺鞘种饕?。物理學(xué)有多么主要？莫非是王婆賣瓜嗎？計算機有多么主要？計算機是集合了最先進(jìn)科技結(jié)果產(chǎn)品。第4頁

與其說是計算機改變了我們社會，不如說是量子力學(xué)，或者Einstein改變了這一切。第5頁二．物理學(xué)研究方法

1．物理學(xué)是一門試驗科學(xué)

一切結(jié)論都來自于試驗，一切結(jié)論都要經(jīng)過試驗檢驗。2．物理學(xué)理論體系 《自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理》，Newton著 物理學(xué)研究對象——自然原理。 物理學(xué)理論體系——數(shù)學(xué)，用嚴(yán)格數(shù)學(xué)理論闡述、推導(dǎo)和研究物理學(xué)規(guī)律。 能夠說，物理學(xué)就是將自然界原理用數(shù)學(xué)理論加以闡述科學(xué)體系。第6頁3．物理模型為了概括對象本質(zhì)和特征，需要建立研究對象物理模型。所謂模型，就是模擬真實一個形象化構(gòu)型。從模型，能夠得出新結(jié)論。結(jié)論必須同試驗結(jié)果進(jìn)行對比，“自洽”。新模型建立，標(biāo)志著新理論建立，模型被修正，標(biāo)志著物理學(xué)有了新發(fā)展。

第7頁三、光是什么？

察其言而觀其行，方能知其人。研究光本質(zhì)，必須從其現(xiàn)象開始?，F(xiàn)象，則表現(xiàn)在光與物質(zhì)相互作用中。光在與不一樣物質(zhì)相互作用中，表現(xiàn)出不一樣性質(zhì)。能夠用不一樣物理模型對光進(jìn)行描述。

第8頁1、光宏觀表現(xiàn)

傳輸定律：均勻介質(zhì)中，光沿直線傳輸反射定律：i’=i折射定律：nsini=n’sini’ 光線模型第9頁光路可逆原理第10頁光線假如沿原來反射和折射方向入射時，則對應(yīng)反射和折射光將沿原來入射光方向。假如物點Q發(fā)出光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后在Q’點成像，則Q’點發(fā)出光線經(jīng)同一系統(tǒng)后必定會在Q點成像。即物像之間是共軛。

QQ’第11頁幾何光學(xué)中光物理模型用直線或曲線段來表示光路徑，稱為光線光線只表示光路徑，用來處理光傳輸和成像問題，不包括光物理本質(zhì)，是一個唯象模型。在幾何光學(xué)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。第12頁Fermat原理PQ第13頁費馬（Fermat）原理：兩點間光實際路徑，是光程平穩(wěn)路徑。（1679年）光程：折射率×光所經(jīng)過旅程，即nS。 普通情況下為折射率路徑積分。平穩(wěn)：極值（極大、極?。┗蚝愣ㄖ?。 在數(shù)學(xué)上，用變分表示第14頁橢球面內(nèi)兩焦點間路徑，光程為恒定值第15頁 在橢球面上一點作相切平面和球面，則經(jīng)平面反射光線中，實際光線光程最小，經(jīng)球面反射光線中，實際光線光程最大。第16頁

拋物面焦點發(fā)出光，反射后變?yōu)槠叫泄?，匯聚在無窮遠(yuǎn)處，光程為極大值。第17頁由Fermat原理導(dǎo)出幾何光學(xué)試驗定律

（1）光直線傳輸定律在均勻媒質(zhì)中，兩點間光程最短路徑是直線。（2）光反射定律（3）光折射定律

第18頁（2）

光反射定律P‘是P點關(guān)于Σ面對稱點。P，Q，O’三點確定平面Π。直線QP‘與反射面Σ交于O點。則易知當(dāng)i’=i時，QO+OP為光程最短路徑。第19頁QPQ’P’O第20頁（4）

物像之間等光程性 物點Q與像點Q‘之間光程總是平穩(wěn)，即不論光線經(jīng)何路徑，凡是由Q經(jīng)過一樣光學(xué)系統(tǒng)抵達(dá)Q’光線，都是等光程。第21頁幾何光學(xué)定律成立條件

1．

光學(xué)系統(tǒng)尺度遠(yuǎn)大于光波波長。2．

介質(zhì)是均勻和各向同性。3．

光強不是很大。第22頁2、光與小尺度物體作用

1678年，Huygens提出光波動學(xué)說。1801年，T．Young在光經(jīng)過雙孔試驗中，首次觀察到了光干涉現(xiàn)象。1808年，Malus觀察到了光偏振現(xiàn)象，說明光是橫波。1865年，Maxwell提出電磁波理論。以后證實光是電磁波。 光電磁波模型第23頁第24頁3、在原子尺度上表現(xiàn)

“紫外災(zāi)難”，1900年由Plank用量子假設(shè)處理。1905年，Einstein用量子假設(shè)成功解釋光電效應(yīng)。光含有波粒二象性，這也是一切量子現(xiàn)象基本屬性。波：幾率波粒：分立能量子，E=hω與幾何光課時期波動性和粒子性根本不一樣

第25頁四、幾何光學(xué)應(yīng)用——攝影機單鏡頭反光攝影機（SLR)旁軸取景器式攝影機

第26頁箱式攝影機第27頁雙鏡頭反光攝影機成像鏡頭取景鏡頭底片第28頁第29頁第30頁底片鏡頭毛玻璃反光板五棱鏡第31頁反光板透反鏡眼睛成像鏡頭鏡頭與反光板機械聯(lián)動，實現(xiàn)調(diào)焦第32頁攝影機幅面與視角135相機底片：24×36120相機底片：60×60第33頁攝影機鏡頭為了取得高質(zhì)量影像，鏡頭通常由多組球面透鏡組成，能夠消除色差、像差、球差、彗差等。第34頁第35頁鏡頭焦距24x36第36頁鏡頭焦距與像大小第37頁第38頁經(jīng)過增大像距放大圖像在鏡頭與相機之間加接圈（近攝接圈）第39頁標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（standard-lens）f：45~55mm第40頁長焦鏡頭（tele-lens）f>75mm第41頁廣角鏡頭（wide-lens）f<40mm第42頁物距與景深物方景深像方景深

第43頁第44頁光圈：調(diào)整曝光量，改變成像質(zhì)量第45頁第46頁F數(shù)=1,1.2,1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22……第47頁221快門：控制曝光量高速時，是一條光縫掃過底片速度1/t：B，