眼應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)

眼應(yīng)用光學(xué)根底第一章幾何光學(xué)相關(guān)根底知識(shí)幾何光學(xué)光的直線傳播光的反射光的折射分類定律條件規(guī)律應(yīng)用凸透鏡成像一、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(zhì)中是沿直線傳播的。光在不同物質(zhì)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(shí)，在物體后面就形成一個(gè)光不能到達(dá)的區(qū)域，從而形成一塊陰影，這個(gè)陰影就是物體的影子。日食、月食的形成太陽月球地球日食的形成二、光的反射現(xiàn)象1、光的反射現(xiàn)象光射到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，有一局部光被反射回去的現(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。2、光的反射定律反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)，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1)求作反射光線2)物像，求作鏡面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.60O4)從S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡過A點(diǎn)。S’SA三、光的折射1、光的折射現(xiàn)象光由一種物質(zhì)進(jìn)入另一種物質(zhì)時(shí)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(shí)，折射光線和入射光線分別位于法線兩側(cè)。光從空氣斜射到水或其他介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角；光從水或其他介質(zhì)斜射到空氣時(shí)，折射角大于入射角?？諝馑刈儭皽\〞了；插入水中的筷子變彎了；海市蜃樓等。習(xí)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畫出以下圖中的折射光線。玻璃玻璃凸透鏡對(duì)光起會(huì)聚作用：凹透鏡對(duì)光起發(fā)散作用：光的折射定律折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)；折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)；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(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，簡稱折射率．〔2〕表達(dá)式：n=

折射率可記憶為折射率可記憶為根底知識(shí)梳理物理意義折射率是表示光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，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(guān)．折射率和光速的關(guān)系

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

3.0×108m/s，n為介質(zhì)的折射率，總大于1，故光在介質(zhì)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．根底知識(shí)梳理二、全反射1．光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)介質(zhì)項(xiàng)目光密介質(zhì)光疏介質(zhì)折射率大小光速小大相對(duì)性若n甲＞n乙，則甲是

介質(zhì)若n甲＜n乙，則甲是

介質(zhì)光密光疏全反射現(xiàn)象：光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)的分界面上時(shí)，光全部反射回光密介質(zhì)的現(xiàn)象．臨界角：折射角等于90°時(shí)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(zhì)射向光疏介質(zhì)．(2)入射角

≥

臨界角．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

單球面近軸區(qū)的物像關(guān)系引言 由第七章的內(nèi)容可知，當(dāng)物體通過折射球面成像時(shí)，除位于近軸區(qū)內(nèi)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(shí)用意義不大。如果能把近軸光學(xué)系統(tǒng)成完善像的范圍擴(kuò)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(xué)系統(tǒng)時(shí)均能成完善像，那么這樣的光學(xué)系統(tǒng)成為理想光學(xué)系統(tǒng)。

理想光學(xué)系統(tǒng)具有以下根本特性：①

點(diǎn)成點(diǎn)像

物空間的每一點(diǎn)，在像空間必有一個(gè)點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)，且只有一點(diǎn)與之對(duì)應(yīng)，這兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)稱為物像空間的共軛點(diǎn)。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(duì)應(yīng)，且只有一條直線與之對(duì)應(yīng)，這兩條對(duì)應(yīng)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(gè)平面，在像空間必有一個(gè)平面與之對(duì)應(yīng)，且只有一個(gè)平面與之對(duì)應(yīng)，這兩個(gè)對(duì)應(yīng)平面稱為物像空間的共軛面。推廣：④對(duì)稱軸共軛

物空間和像空間存在著一對(duì)唯一的共軛對(duì)稱軸。當(dāng)物點(diǎn)A繞物空間的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)任意角α?xí)r，它的共軛像點(diǎn)A'也繞像空間的對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)同樣的角度α，這樣的一對(duì)共軛軸稱為光軸。①物空間的任一個(gè)同心光束必對(duì)應(yīng)于像空間中的一個(gè)同心光束。②假設(shè)物空間中的兩點(diǎn)與像空間中的兩點(diǎn)共軛，那么物空間兩點(diǎn)的連線與像空間兩點(diǎn)的連線也一定共軛。③假設(shè)物空間任意一點(diǎn)位于一直線上，那么該點(diǎn)在像空間的共軛點(diǎn)必位于該直線的共軛線上。上述定義只是理想光學(xué)系統(tǒng)的根本假設(shè)。在均勻透明介質(zhì)中，除平面反射鏡具有上述理想光學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)外，任何實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)都不能絕對(duì)完善成像。研究理想光學(xué)系統(tǒng)成像規(guī)律的實(shí)際意義是用它作為衡量實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。通常把理想光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算公式〔近軸光學(xué)公式〕計(jì)算出來的像，稱為實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的理想像。另外，在設(shè)計(jì)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，用它近似表示實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)所成像的位置和大小，即實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始計(jì)算。理想光學(xué)系統(tǒng)的根本特性很重要，它是推導(dǎo)幾何光學(xué)許多重要定律的根底。在今后學(xué)習(xí)中注意領(lǐng)會(huì)其思想。

理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面是指表征理想光學(xué)系統(tǒng)特性的焦點(diǎn)、焦平面、主點(diǎn)、主平面。利用這些特殊的點(diǎn)和面來討論光學(xué)系統(tǒng)的成像特性，可使討論的問題大為簡化。

物方焦平面通過物方焦點(diǎn)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(diǎn)F'且垂直于光軸的平面。

物方焦平面的共軛像面在無窮遠(yuǎn)處，物方焦平面上任何一點(diǎn)發(fā)出的光束，經(jīng)理想光學(xué)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(yuǎn)處，任何一束入射的平行光，經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后必會(huì)聚于像方焦平面的某一點(diǎn)。

注意：焦點(diǎn)和焦平面是理想光學(xué)系統(tǒng)的一對(duì)特殊的點(diǎn)和面。焦點(diǎn)F和F'彼此之間不共軛，兩焦平面彼此之間也不共軛。理想光學(xué)系統(tǒng)光軸

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

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

像方焦點(diǎn)

物方焦點(diǎn)GkOk

物方焦平面通過物方焦點(diǎn)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(diǎn)F'且垂直于光軸的平面。

物方焦平面的共軛像面在無窮遠(yuǎn)處，物方焦平面上任何一點(diǎn)發(fā)出的光束，經(jīng)理想光學(xué)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(yuǎn)處，任何一束入射的平行光，經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后必會(huì)聚于像方焦平面的某一點(diǎn)。

注意：焦點(diǎn)和焦平面是理想光學(xué)系統(tǒng)的一對(duì)特殊的點(diǎn)和面。焦點(diǎn)F和F'彼此之間不共軛，兩焦平面彼此之間也不共軛。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(diǎn)Q'，F(xiàn)G1和EkB的延長線交于點(diǎn)Q，設(shè)AE1和EkB具有同樣的高度，那么光線AE1和GkF'共軛，F(xiàn)G1和EkB共軛，那么共軛線的交點(diǎn)Q'和Q必共軛。由此推得，過Q和Q'點(diǎn)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(cè)〔上側(cè)〕，故這兩面的垂軸放大率β＝+1，稱這對(duì)垂軸放大率為+1共軛面為主平面。

主平面u'-uh

像方焦距：像方主點(diǎn)到像方焦點(diǎn)F‘的距離，以f’表示。焦距的正負(fù)是以相應(yīng)的主點(diǎn)為原點(diǎn)來確定，如果由主點(diǎn)到相應(yīng)焦點(diǎn)的方向與光線傳播方向一致，那么焦距為正，反之為負(fù)。如圖，f<0，f‘>0，且：

物方焦距：物方主點(diǎn)到物方焦點(diǎn)F的距離，以f表示。8.1根本特性、基點(diǎn)和基面

8.1.2理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面

物方焦平面通過物方焦點(diǎn)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(diǎn)F'且垂直于光軸的平面。8.1根本特性、基點(diǎn)和基面

8.1.2理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面

物方焦平面通過物方焦點(diǎn)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(diǎn)F'且垂直于光軸的平面。8.1根本特性、基點(diǎn)和基面

8.1.2理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面

物方焦平面通過物方焦點(diǎn)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(diǎn)F'且垂直于光軸的平面。1．圖解法求像對(duì)于多個(gè)光組的圖解法求像，其求解過程與單個(gè)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(gè)光組圖解法求像，最后得到的像就是多個(gè)光組所成的像。2.解析法求像第一種方法是逐個(gè)光組計(jì)算法，最后求出像的位置及成像性質(zhì)；第二種方法是等效光學(xué)系統(tǒng)法；第三種方法就是正切計(jì)算法。2.1逐個(gè)光組計(jì)算法該方法就是從第一個(gè)光組開始對(duì)每個(gè)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(gè)光組的焦距和焦點(diǎn)、主點(diǎn)位置以及光組間的相互位置均為。

圖2-26相鄰兩光組間的關(guān)系

看如圖2-26所示兩個(gè)光組的情況，物點(diǎn)被第一光組成像于,它就是第二個(gè)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(guān)系

=–=–

上式中，為第一光組的像方焦點(diǎn)

到第二光組物方焦點(diǎn)的距離，即=,稱為光學(xué)間隔。它以前一個(gè)光組的像方焦點(diǎn)為原點(diǎn)來決定其正負(fù)，若它到下一個(gè)光組物方焦點(diǎn)的方向與光線的方向一致，則為正；反之，則為負(fù)。

光學(xué)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(diǎn)成像光束立體角的光闌決定光軸上點(diǎn)發(fā)出的平面光束的孔徑角。2．視場(chǎng)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：攔截局部雜光的光〔1〕保證近軸條件，改善成像質(zhì)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：瞳孔〔2〕視場(chǎng)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(chǎng)光闌.簡稱場(chǎng)闌．人眼瞳孔：孔徑光闌，窗窗：視場(chǎng)光闌．物點(diǎn)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(diǎn)成像光束孔徑角大小的光闌?！锖x2：孔徑光闌的位置不同，但都起到了對(duì)軸上物點(diǎn)成像光束寬度的限制作用；只需相應(yīng)的改變光闌大小，即可保證軸上物點(diǎn)成像光束的孔徑角不變。

★含義3：孔徑光闌的位置不同，那么對(duì)應(yīng)于選擇軸外物點(diǎn)發(fā)出光束的不同局部參與成像?！锟讖焦怅@的定義：1〕限制軸上物點(diǎn)成像光束孔徑角的大小〔寬度〕；2〕選擇軸外物點(diǎn)成像光束的位置。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(xué)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(xué)系統(tǒng)所成的像〔像空間〕照相機(jī)鏡頭中的孔徑光闌孔徑光闌孔徑光闌物像關(guān)系后面光學(xué)系統(tǒng)入瞳出瞳孔徑光闌前面光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)ABA’B’孔徑光闌底片ABA’B’孔徑光闌視場(chǎng)光闌底片2.2像差實(shí)際成像理想成像像差：幾何像差復(fù)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(chǎng)彎曲、畸變波像差波面發(fā)生變化實(shí)際波面理想波面非近軸成像1.球差軸上物點(diǎn)發(fā)出的寬光束經(jīng)薄透鏡后不再交于一點(diǎn)無論屏在何處都將出現(xiàn)彌散斑度量球差大小會(huì)聚透鏡發(fā)散透鏡可選取不同曲率的透鏡或復(fù)合透鏡消球差

單色像差2.彗差軸外傍軸物點(diǎn)發(fā)出的寬光束經(jīng)透鏡折射后不再交于一點(diǎn)，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(shí)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(diǎn)寬光束成像的條件：一對(duì)共軛點(diǎn)——阿貝正弦條件3.像散遠(yuǎn)離軸上物點(diǎn)發(fā)出的窄光束經(jīng)透鏡后不再交于一點(diǎn)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4.像場(chǎng)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(gè)平面，對(duì)較大物面，像面不是平面而是曲面—場(chǎng)曲5.畸變當(dāng)物體發(fā)出光線與主軸有較大傾角時(shí)，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(fù)色光注意：白光為復(fù)色光，能形成白色光的兩種單色光稱為互補(bǔ)色：紅與青綠與品紅藍(lán)與黃三基原色紅(R)

綠(G)

藍(lán)(B)700.0nm546.1nm435.8nm(1931CIE-RGB)645.2nm526.3nm444.4nm(1964CIE-RGB)注意：復(fù)色光照在某種外表由于反射或吸收率對(duì)波長具有選擇性，同種復(fù)色光在不同外表的反射得到的視覺效果是不同的。2.透鏡的色差透明介質(zhì)折射率與入射波長相關(guān)位置色差放大率色差單個(gè)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(diǎn)重合光的干預(yù)S1S2水波的干預(yù)1.什么是波的干預(yù)？2.波的干預(yù)條件是什么？相干波源f1=f2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(dòng)方向相同3.相差恒定演示:雙縫干預(yù)PP1S1S2Sr1r2P.亮紋:r=r2-r1=n(n=0,1,2…)光的干預(yù)產(chǎn)生的原因PP1Q1S1S2Sr1r2Q.暗紋:r=r2-r1=(2n-1)/2(n=1,2…)條紋間距的推導(dǎo)l>>d,r=r2-r1=dsin

x=ltan

lsin

r=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雙縫干預(yù)的條紋間距條紋間距：

X=L/d測(cè)

X、L、d→S1S2S雙縫干預(yù)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.穩(wěn)固1在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中,以白光為光源,在屏幕上觀察到了彩色干預(yù)條紋,假設(shè)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(shí)A.只有紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋B.紅色和綠色的雙縫干預(yù)條紋消失,其它顏色的雙縫干預(yù)條紋依然存在C.任何顏色的雙縫干預(yù)條紋都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上無任何光亮【C】OS1S2S如圖，SS1=SS2，S1O=S2O，用白光作雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)，屏上得到的干預(yù)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】穩(wěn)固2白光的干預(yù)圖樣穩(wěn)固4利用圖中裝置研究雙縫干預(yù)現(xiàn)象時(shí)，有下面幾種說法,其中正確的選項(xiàng)是：A.將屏移近雙縫，干預(yù)條紋間距變窄B.將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干預(yù)條紋間距變寬C.將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干預(yù)條紋間距變寬D.換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫，干預(yù)條紋間距變窄E.去掉濾光片后，干預(yù)現(xiàn)象消失【ABD】測(cè)量光的波長:條紋間距x

=l/d薄膜兩外表的反射光的疊加薄膜干預(yù)明暗薄膜兩外表的反射光的疊加薄膜干預(yù)d1d2明暗薄膜干預(yù)薄膜干預(yù)的應(yīng)用——等傾法檢查平整度被測(cè)面標(biāo)準(zhǔn)面ab空氣薄膜ab穩(wěn)固1圖中所示是用干預(yù)法檢查某塊厚玻璃板的上外表是否平的裝置.所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的.檢查中所觀察到的干預(yù)條紋是由以下哪兩個(gè)外表反射的光線疊加而成的?A.a的上外表和b的下外表B.a的上外表和b的上外表C.a的下外表和b的上外表D.a的下外表和b的下外表【C】穩(wěn)固2劈尖干預(yù)是一種薄膜干預(yù),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，從而在兩玻璃外表之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜.當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干預(yù)條紋如圖2所示.現(xiàn)假設(shè)在圖1裝置中抽去一張紙片，那么當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干預(yù)條紋A．變疏 B．變密 C．不變 D．消失【A】增透膜照相機(jī)鏡頭上涂有一層增透膜,增強(qiáng)了綠光的透射能力,看上去呈淡紫色.以表示綠光的波長,那么所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為A./8B./4C./3D.【B】牛頓環(huán)凸透鏡的彎曲外表是個(gè)球面,球外表半徑叫做這個(gè)曲面的曲率半徑.把一個(gè)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(chǎn)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?變大變大光的衍射水波的傳播S

水波的衍射S1

光的直線傳播S光的衍射S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(shí)產(chǎn)生的明暗條紋叫衍射圖樣。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。單縫衍射條紋中央條紋亮而寬，兩側(cè)條紋較暗較窄單縫衍射條紋波長越大，衍射越明顯白光的單縫衍射條紋光直線傳播形成的影圓屏衍射S泊松亮斑圓孔衍射S圓孔衍射比較:雙縫干預(yù)與單縫衍射圖樣比較:圓孔衍射與泊松亮斑〔圓屏衍射〕練習(xí)1用單色光照射雙縫，在像屏上觀察到明暗相間的干預(yù)條紋，現(xiàn)用遮光板將其中的一個(gè)縫擋住，那么像屏上觀察到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?！綛】練習(xí)2：觀察實(shí)驗(yàn)答復(fù)以下問題1.在觀察光的衍射現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,通過緊靠眼睛的卡尺測(cè)腳形成的狹縫,觀看遠(yuǎn)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】2.某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，利用游標(biāo)卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：A.假設(shè)狹縫與燈絲平行，衍射條紋與狹縫平行B.假設(shè)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(guān)D.衍射條紋的間距與光的波長有關(guān)【ACD】3.如下圖是用游標(biāo)卡尺兩測(cè)腳間的狹縫觀察日光燈光源時(shí)所看到的四個(gè)現(xiàn)象.當(dāng)游標(biāo)卡尺兩測(cè)腳間的狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時(shí),所看到的四個(gè)圖像的順序是.abcd練習(xí)3以下現(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(diǎn)。橫波的偏振現(xiàn)象只有橫波才有偏振現(xiàn)象.觀察思考讓陽光或燈光通過偏振片P,在P的另一側(cè)觀察.1.以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片P,透射光的強(qiáng)度是否發(fā)生變化?2.在P的后面再放置另一個(gè)偏振片Q,以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片Q,通過兩塊偏振片的透射光的強(qiáng)度怎樣變化?P-起偏器Q-檢偏器幾個(gè)結(jié)論1.偏振光:在垂直于傳播方向的平面上,只沿一個(gè)特定的方向振動(dòng).2.光是一種橫波.3.太陽光是自然光(光振動(dòng)沿各方向均勻分布).4.自然光在介質(zhì)外表反射時(shí),反射光和折射光都是偏振光.偏振現(xiàn)象的應(yīng)用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(duì)焦點(diǎn)，令成像更加銳利天空為什么是藍(lán)色的？這并不是一個(gè)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(xué)獎(jiǎng)〕提出的瑞利散射理論才圓滿得解釋了這個(gè)問題。白天得時(shí)候太陽照射地球外表，太陽光在穿過大氣層時(shí)，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，大局部傳播到地面上，這些光綜合起來呈現(xiàn)出黃色。而波長較短的藍(lán)、綠光，受到空氣散射較強(qiáng)，天空中的藍(lán)色正是這些散射光的顏色，因此天空會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。平日里，我們看到大海所呈現(xiàn)出的藍(lán)色也是因?yàn)樯⑸湓斐傻?。我們?cè)谏钤诘厍蛏?，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?cè)诎滋炜吹降奶炜諏⑴c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?cè)跀z影時(shí)可以用偏振濾鏡來加強(qiáng)藍(lán)天白云的效果。拉曼散射〔Ramanscattering〕，光通過介質(zhì)時(shí)由于入射光與分子運(yùn)動(dòng)相互作用而引起的頻率發(fā)生變化的散射。又稱拉曼效應(yīng)。光通過介質(zhì)時(shí)，因其無規(guī)那么熱運(yùn)動(dòng)的彈性波引起的散射。這是一種光與物質(zhì)作用后的一種光現(xiàn)象。很早人們就發(fā)現(xiàn)了光與物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象，如瑞利散射，它使大氣顯藍(lán)色；如丁達(dá)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(huì)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(yīng)該有非彈性反射，當(dāng)然是有的：在物質(zhì)的微結(jié)構(gòu)中，光照射在分子、原子等微粒的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)、晶格振動(dòng)及各種微粒運(yùn)動(dòng)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(dāng)然要數(shù)拉曼、布里淵散射。布里淵散射的本質(zhì)是入射光與聲子相互作用。當(dāng)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(dá)爾現(xiàn)象，也叫丁達(dá)爾效應(yīng)〔Tyndalleffect〕、丁澤爾現(xiàn)象、丁澤爾效應(yīng)。能夠親自觀測(cè)到日食引起的絢麗神奇的魔幻自然奇觀，固然是幸運(yùn)的?？墒侨帐澈?，很多人因?yàn)槁阊塾^日食，或者護(hù)目設(shè)備不合格，引發(fā)了觀日食“后遺癥〞，醫(yī)學(xué)上稱之為“日蝕盲〞，據(jù)了解如果裸眼觀測(cè)日食10秒鐘，視網(wǎng)膜就會(huì)灼傷，嚴(yán)重時(shí)候會(huì)導(dǎo)致永久失明。從有關(guān)專家了解到，這主要是由于雙眼直視太陽，產(chǎn)生了眩光，怕亮的病癥，并引發(fā)了視力衰退。認(rèn)識(shí)眩光

眩光是讓人眼不舒服的光照現(xiàn)象，當(dāng)眼睛觀測(cè)的視野范圍內(nèi)，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(shí)，就會(huì)產(chǎn)生眩光現(xiàn)象。除了百年難得一遇的日食，眩光其實(shí)在生活中無處不在。比方我們?cè)谝雇黹_車時(shí)，突然眼睛被對(duì)面開遠(yuǎn)光燈的車照射，夜晚在睡夢(mèng)醒來突然眼睛被燈光照射，翻開電視電腦顯示器高亮等都是眩光污染在生活中的具體表達(dá)。如果眼睛長期承受眩光污染，會(huì)讓青少年容易患上近視，老年人得白內(nèi)障的幾率大幅度上升。防眩光可以采用防眩光鏡〔偏光鏡〕反射光與強(qiáng)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(qiáng)光時(shí)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(qiáng)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(qiáng)光皆被細(xì)小密集的偏光欄阻隔于外，使光線變成平行光線進(jìn)入您的眼睛。

前后外表均為球面，或一面為球面、另一面為平面的透鏡。定義

球面透鏡FF物距大于2f成像規(guī)律成倒立、縮小的實(shí)像，像與物異側(cè)，物距大于像距FF物距等于2f成像規(guī)律成倒立、等大的實(shí)像，像與物異側(cè)，物距等于像距FF物距小于2f、大于f的成像規(guī)律成倒立、放大的實(shí)像，像與物異側(cè)，物距小于像距FF物距小于f成像規(guī)律成正立、放大的虛像，像與物同側(cè)，物距小于像距的絕對(duì)值物距像距倒正大小虛實(shí)應(yīng)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(shí)像實(shí)像不成像虛象正立放大照像機(jī)人的眼睛測(cè)焦距幻燈機(jī)放映機(jī)。放大鏡、老花鏡。實(shí)像探照燈測(cè)焦距1、球鏡各子午線上屈光能力相等那么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

2、球鏡的面屈光力光束從一種介質(zhì)通過單球面界面進(jìn)入另一種介質(zhì)，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(hào)原那么，設(shè)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(cè)〕，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(cè)〕，r為負(fù)值。r單位m,F的單位為屈光度(D)。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(jìn)入玻璃，那么此界面的屈光力為多少？

解：F=(n2-n1)/r=〔〕/-0.1m=-2.00D例題4光線從空氣經(jīng)過球面進(jìn)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，那么此界面的屈光力為多少？解：公式F=(n2-n1)/r=〔〕/+0.1m=+5.00D3、薄透鏡的屈光力

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

薄透鏡的屈光力公式F1=(n2-n1)/r1F2=(n1-n2)/r2

例題5一塊凸新月形透鏡，折射率為1.5，前后外表曲率半徑分別為5cm和12.5cm，求透鏡的屈光力？例題6一雙凹新月形透鏡，折射率為1.6，前后外表曲率半徑分別為20cm和12cm，求透鏡的屈光力？

球面透鏡的屈光力表示及其測(cè)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