《應(yīng)用光學(xué)第七章》課件

應(yīng)用光學(xué)第七章目錄CONTENTS光的干涉光的衍射光的偏振光學(xué)儀器光與物質(zhì)的相互作用01光的干涉CHAPTER光的干涉是指兩束或多束相干光波在空間某些區(qū)域相遇時，相互疊加產(chǎn)生加強或減弱的現(xiàn)象。干涉現(xiàn)象通常表現(xiàn)為明暗相間的條紋，如等厚干涉、等傾干涉等。干涉現(xiàn)象在光學(xué)、物理學(xué)和工程學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如光學(xué)儀器、干涉儀和激光器等。光的干涉現(xiàn)象兩束光波必須具有相同的頻率、振動方向和相位關(guān)系，以確保它們在相遇時能夠相互疊加。相干性平行性空間相干長度兩束光波必須沿平行方向傳播，以確保它們在相遇時能夠保持相干性。兩束光波在相遇區(qū)域的空間相干長度必須足夠長，以確保它們能夠相互作用并產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。030201干涉的條件光的波動性干涉現(xiàn)象是光波動性的表現(xiàn)，光波在空間傳播時會發(fā)生反射、折射、散射等現(xiàn)象，導(dǎo)致不同光波之間相互疊加。波動疊加原理當(dāng)兩束或多束相干光波在空間相遇時，它們的振動幅度和相位關(guān)系將決定干涉現(xiàn)象的表現(xiàn)形式。根據(jù)波動疊加原理，相同相位的光波將相互加強，相反相位的光波將相互抵消。定域性干涉現(xiàn)象具有定域性，即干涉條紋只出現(xiàn)在某些特定區(qū)域，這是因為光波的相干性和空間相干長度有限。干涉現(xiàn)象的解釋02光的衍射CHAPTER光在傳播過程中遇到障礙物時，會繞過障礙物的邊緣繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。最早發(fā)現(xiàn)光的衍射現(xiàn)象的是英國物理學(xué)家托馬斯·楊。光的衍射現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)光的衍射定義當(dāng)光源和觀察者在障礙物的同一側(cè)時，觀察到的是菲涅爾衍射現(xiàn)象。菲涅爾衍射當(dāng)光源和觀察者分別在障礙物的兩側(cè)時，觀察到的是夫瑯禾費衍射現(xiàn)象。夫瑯禾費衍射衍射的分類在光學(xué)儀器設(shè)計中，如望遠鏡、顯微鏡等，需要利用光的衍射現(xiàn)象來提高成像質(zhì)量。光學(xué)儀器設(shè)計在圖像處理中，可以利用光的衍射現(xiàn)象來增強圖像的細節(jié)信息，提高圖像的分辨率。圖像處理在生物醫(yī)學(xué)成像中，如超聲波成像、X射線成像等，可以利用光的衍射現(xiàn)象來獲取更深層次的組織信息。生物醫(yī)學(xué)成像衍射的應(yīng)用03光的偏振CHAPTER

光的偏振現(xiàn)象光的偏振是指光波的電矢量或磁矢量在特定方向上的振動。自然光中，光波的電矢量和磁矢量在各個方向上都有等概率的振動，而偏振光中，電矢量或磁矢量只在一個特定方向上振動。偏振現(xiàn)象可以通過偏振片、晶體等光學(xué)元件觀察到。010204偏振光的應(yīng)用偏振光在光學(xué)儀器中有廣泛應(yīng)用，如偏振濾鏡、偏振分束器等。在通信領(lǐng)域，偏振光用于提高信號的抗干擾能力和傳輸質(zhì)量。在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，偏振光用于研究生物組織的結(jié)構(gòu)和功能。在天文觀測中，偏振光可用于研究天體的物理性質(zhì)和演化過程。0304光學(xué)儀器CHAPTER顯微鏡的原理顯微鏡是一種利用光學(xué)透鏡放大微小物體的觀察工具。它通過將物體放置在物鏡的焦平面附近，利用物鏡的透鏡組將物體放大，然后通過目鏡進一步放大圖像，以便人眼觀察。顯微鏡的種類顯微鏡有多種分類方式，按用途可分為生物顯微鏡、金相顯微鏡、體視顯微鏡等；按光學(xué)原理可分為透射式和反射式顯微鏡；按操作方式可分為手動顯微鏡和自動顯微鏡。顯微鏡的應(yīng)用顯微鏡在科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如，在生物學(xué)領(lǐng)域，顯微鏡用于觀察細胞結(jié)構(gòu)；在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，顯微鏡用于診斷疾病和病理切片觀察；在工業(yè)領(lǐng)域，顯微鏡用于檢測產(chǎn)品表面質(zhì)量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。顯微鏡010203望遠鏡的原理望遠鏡是一種利用透鏡或反射鏡將遠處物體放大，以便人眼觀察的儀器。它通常由物鏡、目鏡、棱鏡和支架等部分組成。望遠鏡的種類望遠鏡有多種分類方式，按光學(xué)原理可分為折射式、反射式和折反射式望遠鏡；按用途可分為天文望遠鏡、觀景望遠鏡和軍用望遠鏡等。望遠鏡的應(yīng)用望遠鏡在天文觀測、觀景、航海、軍事偵察等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如，在天文學(xué)領(lǐng)域，望遠鏡用于觀測星體和宇宙現(xiàn)象；在觀景領(lǐng)域，望遠鏡用于欣賞風(fēng)景和野生動物觀察；在軍事領(lǐng)域，望遠鏡用于偵察和瞄準(zhǔn)。望遠鏡照相機的原理照相機是一種利用光學(xué)透鏡將景物反射或折射到感光片上，以記錄影像的儀器。它通常由鏡頭、快門、光圈、感光片和暗箱等部分組成。照相機的種類照相機有多種分類方式，按用途可分為單反相機、數(shù)碼相機、手機相機等；按畫幅可分為全畫幅、APS-C畫幅等；按操作方式可分為手動相機和自動相機。照相機應(yīng)用照相機在攝影、新聞報道、廣告制作等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如，在攝影領(lǐng)域，照相機用于記錄美麗的瞬間和創(chuàng)作藝術(shù)作品；在新聞報道領(lǐng)域，照相機用于拍攝新聞?wù)掌筒稍L素材；在廣告制作領(lǐng)域，照相機用于產(chǎn)品拍攝和廣告創(chuàng)意表現(xiàn)。照相機05光與物質(zhì)的相互作用CHAPTER當(dāng)光照射到物質(zhì)上時，物質(zhì)會吸收光能，轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的能量。光的吸收光在傳播過程中遇到不均勻的物質(zhì)時，會發(fā)生散射現(xiàn)象，改變光的傳播方向。光的散射光在不同介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)折射率的差異，光會發(fā)生折射現(xiàn)象，傳播方向發(fā)生變化。光的折射兩束或多束光波在空間相遇時，會因為相位差而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，形成明暗相間的干涉條紋。光的干涉光與物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象光電效應(yīng)光熱效應(yīng)光化學(xué)效應(yīng)熒光效應(yīng)光與物質(zhì)相互作用的原理01020304當(dāng)光照射到物質(zhì)表面時，物質(zhì)吸收光能后電子從原子中逸出形成電流的現(xiàn)象。光能被物質(zhì)吸收后轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象，引起物質(zhì)溫度升高。某些物質(zhì)在光的照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象。某些物質(zhì)在吸收光能后發(fā)出熒光的現(xiàn)象。利用光與物質(zhì)的相互作用，實現(xiàn)對物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的檢測。光學(xué)檢測光通信光學(xué)儀器激光