《工程光學基礎》課件

《工程光學基礎》ppt課件2023REPORTING緒論光的性質光學系統(tǒng)光學儀器光的干涉光的衍射光的偏振目錄CATALOGUE2023PART01緒論2023REPORTING人類對光學的認識可以追溯到古代，如中國的墨子對光的直線傳播和反射現(xiàn)象的描述。古代光學知識文藝復興時期的光學發(fā)展19世紀的光學研究20世紀的光學研究隨著文藝復興時期的到來，許多科學家開始深入研究光學，如開普勒、伽利略等。19世紀是光學發(fā)展的關鍵時期，許多重要的光學理論和應用在這一時期得到發(fā)展，如攝影、電影等。20世紀是光學發(fā)展的黃金時期，許多現(xiàn)代光學技術如激光、光纖等在這一時期誕生。工程光學的發(fā)展歷程光纖通信是工程光學在通信領域的重要應用，它具有傳輸容量大、速度快、損耗低等優(yōu)點。通信領域太陽能利用是工程光學在能源領域的重要應用，通過光學技術可以提高太陽能的利用效率。能源領域醫(yī)學成像和診斷是工程光學在醫(yī)學領域的重要應用，如光學顯微鏡、內窺鏡等。醫(yī)學領域激光武器和紅外探測器是工程光學在軍事領域的重要應用，它們可以提高軍事裝備的作戰(zhàn)能力和偵測能力。軍事領域工程光學在各領域的應用多做實驗通過實驗可以加深對工程光學理論的理解和掌握，提高實踐能力和動手能力。不斷學習工程光學是一門不斷發(fā)展的學科，需要不斷學習新的知識和技術，跟上學科發(fā)展的步伐。理論聯(lián)系實際將理論知識與實際應用相結合，有助于更好地理解和掌握工程光學知識。掌握基本概念學習工程光學需要掌握基本概念，如光的波動性、光的粒子性、光的干涉、衍射等。工程光學的學習方法PART02光的性質2023REPORTING當兩束或多束相干光波在空間某一點疊加時，光強分布不均勻，形成明暗相間的干涉現(xiàn)象。光的干涉光的衍射光的偏振光波在傳播過程中遇到障礙物時，光波發(fā)生繞射或折射的現(xiàn)象。光波的振動方向在垂直于其傳播方向的平面內，表現(xiàn)為單一方向的振動。030201光的波動性光能的基本粒子，具有能量和動量。光子當光照射到某些物質上時，物質吸收光能并釋放電子的現(xiàn)象。光電效應光對物體產生的壓力，與光的強度和照射時間成正比。光壓光的粒子性

光的干涉與衍射干涉現(xiàn)象當兩束或多束相干光波在空間某一點疊加時，光強分布不均勻，形成明暗相間的干涉現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象光波在傳播過程中遇到障礙物時，光波發(fā)生繞射或折射的現(xiàn)象。干涉與衍射的區(qū)別與聯(lián)系干涉和衍射是光波特有的性質，二者既有區(qū)別又有聯(lián)系，共同揭示了光的波動性。PART03光學系統(tǒng)2023REPORTING由透鏡、棱鏡等光學元件組成，利用光的折射原理成像。折射系統(tǒng)由反射鏡、凹面鏡等光學元件組成，利用光的反射原理成像。反射系統(tǒng)由光纖、光導管等組成，用于傳輸光信號。光纖系統(tǒng)由大量細微的光學纖維組成的系統(tǒng)，用于傳輸光信號。光學纖維光學系統(tǒng)的分類光線通過透鏡時發(fā)生折射，在透鏡另一側形成實像或虛像。透鏡成像光線照射到反射鏡上時發(fā)生反射，在反射鏡另一側形成實像或虛像。反射成像光線通過折射介質時發(fā)生折射，在折射介質另一側形成實像或虛像。折射成像光信號通過光纖傳輸，利用光的全反射原理實現(xiàn)信號的傳遞。光纖傳輸光學系統(tǒng)的成像原理球差光線通過透鏡時出現(xiàn)類似彗星的尾巴狀的光斑，是由于透鏡形狀誤差引起的現(xiàn)象。彗差畸變色差由于透鏡形狀誤差或光學元件位置誤差引起的像點偏離理想位置的現(xiàn)象。不同波長的光線通過光學元件時產生的像的位置不同，導致像的顏色與物體顏色不一致的現(xiàn)象。由于透鏡或反射鏡的形狀誤差，導致像的形狀與物體形狀不一致的現(xiàn)象。光學系統(tǒng)的像差PART04光學儀器2023REPORTING顯微鏡是一種光學儀器，它通過透鏡將物體放大，以便觀察微小物體或結構。顯微鏡的原理顯微鏡有多種類型，如光學顯微鏡、電子顯微鏡、共聚焦顯微鏡等，每種顯微鏡都有其特定的應用領域。顯微鏡的種類使用顯微鏡時，需要先選擇合適的放大倍數和物鏡，然后調節(jié)焦距和照明，以確保觀察到的圖像清晰。顯微鏡的使用顯微鏡望遠鏡的種類望遠鏡有多種類型，如反射望遠鏡、折射望遠鏡、射電望遠鏡等，每種望遠鏡都有其特定的應用領域。望遠鏡的原理望遠鏡是一種光學儀器，它通過反射或折射將遠處的物體放大，以便觀察。望遠鏡的使用使用望遠鏡時，需要先選擇合適的放大倍數和目鏡，然后調節(jié)焦距和穩(wěn)定性，以確保觀察到的圖像清晰。望遠鏡照相機的種類照相機有多種類型，如數碼相機、膠片相機、單反相機等，每種相機都有其特定的應用領域。照相機的使用使用照相機時，需要先選擇合適的鏡頭和拍攝模式，然后調節(jié)焦距和曝光，以確保拍攝出的照片質量高。照相機的原理照相機是一種光學儀器，它通過透鏡將景物聚焦在感光材料上，形成圖像。照相機PART05光的干涉2023REPORTING03相干光波的條件相干光波需要具有相同的頻率、相同的振動方向、恒定的相位差以及穩(wěn)定的位相差。01干涉現(xiàn)象定義當兩束或多束相干光波在空間某一點疊加時，光波的振幅會相互加強或減弱，從而產生明暗相間的干涉條紋。02干涉系統(tǒng)組成干涉系統(tǒng)通常由光源、分束器、反射鏡和干涉儀組成，用于產生和觀測干涉現(xiàn)象。干涉現(xiàn)象與干涉系統(tǒng)123楊氏干涉實驗利用半透半反鏡將一束光分為兩束相干光波，分別經過兩個反射鏡后回到半透半反鏡上，形成干涉現(xiàn)象。楊氏干涉實驗原理通過觀察干涉條紋的形狀、分布和移動規(guī)律，可以推導出光波的波長、波速和相位差等參數。干涉條紋分析在實驗過程中，需要注意保持光路的穩(wěn)定、避免外界干擾以及選擇合適的光源和分束器。實驗注意事項楊氏干涉實驗與干涉條紋分析薄膜干涉當光波入射到薄膜上時，由于反射和折射的作用，會產生干涉現(xiàn)象，用于制備增反膜、增透膜等光學薄膜。邁克爾遜干涉儀利用分束器和反射鏡組成的干涉系統(tǒng)，測量微小長度變化、折射率變化等物理量。干涉在通信中的應用在光纖通信中，利用干涉原理實現(xiàn)光信號的調制和解調，提高通信系統(tǒng)的傳輸速率和穩(wěn)定性。其他干涉現(xiàn)象及應用PART06光的衍射2023REPORTING光在傳播過程中遇到障礙物時，會繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。光的衍射現(xiàn)象根據產生衍射現(xiàn)象的原因，可以分為干涉衍射和多縫衍射。光的衍射分類光的衍射現(xiàn)象與分類當光通過一個狹窄的縫隙時，會在屏上形成明暗相間的條紋。單縫衍射當光通過兩個相距較近的縫隙時，會在屏上形成明暗相間的條紋。雙縫干涉單縫衍射和雙縫干涉都是光的波動性的表現(xiàn)，但單縫衍射是單色光，而雙縫干涉是白光。比較單縫衍射與雙縫干涉的比較光譜分析利用光柵衍射原理，對物質進行光譜分析，以確定其組成元素和含量。應用光柵衍射在光譜分析、光學儀器制造等領域有廣泛應用。光柵衍射當光通過一個刻有密集平行溝槽的光柵時，會在屏上形成光譜。光柵衍射與光譜分析PART07光的偏振2023REPORTING光波的振動方向在垂直于其傳播方向的平面內變化，呈現(xiàn)不同的偏振狀態(tài)，包括自然光、完全偏振光和部分偏振光。在垂直于傳播方向的平面上，光波的電矢量或磁矢量只沿某一特定方向振動的光波。光的偏振狀態(tài)與偏振光偏振光光的偏振狀態(tài)當光線在某些晶體中傳播時，會分解成兩個偏振方向相互垂直、傳播速度不同的光線，這種現(xiàn)象稱為雙折射。雙折射現(xiàn)象利用晶體的雙折射現(xiàn)象制