应用光学序章学习教案.pptx

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1、会计学1应用光学序章应用光学序章第一页，共16页。墨子对光学很有研究，对于光的直线传播、光的反射和若干物影成像，进行了精彩的描述。有一次，墨子进行光学实验，他在堂屋朝阳的地方，让一个人对着小孔站在屋外，在阳光的照射(zhosh)下，屋内相对的墙上出现倒立人像。墨子通过小孔成像的光学实验，阐述了光的直线传播原理，成为后代摄影技术的先声。光学历史光学历史(lsh)引言：引言：第1页/共16页第二页，共16页。法国法国 笛卡儿笛卡儿 1638 1638年，提出一种无所不在的年，提出一种无所不在的“以太以太”假假说，拒绝接受超距作用的解释，坚持认为力只能通过物说，拒绝接受超距作用的解释，坚持认为力只能

2、通过物质粒子和与之紧邻的粒子相接触来传播，把热和光看成质粒子和与之紧邻的粒子相接触来传播，把热和光看成是以太中瞬时传播的压力。屈光学中提出光的粒子是以太中瞬时传播的压力。屈光学中提出光的粒子假说，并用以推出光的折射定律。假说，并用以推出光的折射定律。英国英国 牛顿牛顿 1704 1704年，光学一书出版。随着天文学、年，光学一书出版。随着天文学、力学和光学的出现，物理学在十八世纪开始成为科学力学和光学的出现，物理学在十八世纪开始成为科学.牛顿则持光的微粒说，他认为波动牛顿则持光的微粒说，他认为波动(bdng)(bdng)说的最大障说的最大障碍是不能解释光的直线进行。他提出发光物体发射出以碍是不

3、能解释光的直线进行。他提出发光物体发射出以直线运动的微粒子、微粒子流冲击视网膜就引起视觉。直线运动的微粒子、微粒子流冲击视网膜就引起视觉。它也能解释光的折射与反射，甚至经过修改也能解释它也能解释光的折射与反射，甚至经过修改也能解释F.M.F.M.格里马尔迪发现的格里马尔迪发现的“衍射衍射”现象。现象。粒子粒子(lz)光学：光学：第2页/共16页第三页，共16页。波动波动(bdng)光学光学胡克胡克 是光的波动说支持者。是光的波动说支持者。1665年，胡克提出了光的波动说，他年，胡克提出了光的波动说，他认为光的传播与水波的传播相似。认为光的传播与水波的传播相似。1672年胡克进一步提出光波年胡克

4、进一步提出光波(gungb)是横波的概念。是横波的概念。惠更斯惠更斯 在在1690年出版年出版(chbn)的光论一书中正式提出了光的波动的光论一书中正式提出了光的波动说，建立了著名的惠更斯原理。在此原理基础上，他推倒出了光的反说，建立了著名的惠更斯原理。在此原理基础上，他推倒出了光的反射和折射定律，圆满的解释了光速在光密介质中减小的原因，同时还射和折射定律，圆满的解释了光速在光密介质中减小的原因，同时还解释了光进入冰洲石所产生的双折射现象，认为这是由于冰洲石分子解释了光进入冰洲石所产生的双折射现象，认为这是由于冰洲石分子微粒为椭圆形所致。后来，菲涅耳对惠更斯的光学理论作了发展和补微粒为椭圆形所

5、致。后来，菲涅耳对惠更斯的光学理论作了发展和补充，创立了充，创立了“惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理”，才较好地解释了衍射现象，完，才较好地解释了衍射现象，完成了光的波动说的全部理论。成了光的波动说的全部理论。杨氏杨氏（T.Young 1773-1829)T.Young 1773-1829)杨氏干涉实验为波动光学的复兴作出了开创杨氏干涉实验为波动光学的复兴作出了开创性的工作。用干涉原理解释牛顿环的成因和薄膜的彩色，并第一个近似地测性的工作。用干涉原理解释牛顿环的成因和薄膜的彩色，并第一个近似地测定了七种颜色的光的波长，从而完全确认了光的周期性，为光的波动理论找定了七种颜色的光的波长，从而完全

6、确认了光的周期性，为光的波动理论找到了又一个强有力的证据。到了又一个强有力的证据。菲涅耳菲涅耳(17881827)菲涅耳以惠更斯原理和干涉原理为基础，用新的菲涅耳以惠更斯原理和干涉原理为基础，用新的定量形式建立了以他们的姓氏命名的惠更斯菲涅耳原理。解释了衍定量形式建立了以他们的姓氏命名的惠更斯菲涅耳原理。解释了衍射现象，完成了光的波动说的全部理论射现象，完成了光的波动说的全部理论。第3页/共16页第四页，共16页。对于光波对于光波(gungb)的进一步认识的进一步认识 电磁波：电磁波：法拉第法拉第 由于对电磁学作出的贡献而成为由于对电磁学作出的贡献而成为19世世纪纪(shj)最伟大的物理学家之

7、一最伟大的物理学家之一。麦克斯韦麦克斯韦 是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家，建立了第一个完是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在(cnzi)，而且揭示了，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。法拉第法拉第(1817-1867)麦克斯韦麦克斯韦(1831-1879)赫兹赫兹 用实验证实了电磁波的存在，赫兹先求出振荡器的用实验证实了电磁波的存在，赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量得驻波的波长，

8、二者乘积即电磁波频率，又以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样，电磁波传播的的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样，电磁波传播的速度等于光速。速度等于光速。1889年在一次著名的演说中，赫兹明确的指年在一次著名的演说中，赫兹明确的指出，光是一种电磁现象。出，光是一种电磁现象。赫兹赫兹(1857-1894)第4页/共16页第五页，共16页。1815年，夫琅和费(J.V.Fraunhofer,17871826)开始用分光镜研究(ynji)太阳光谱中的暗线。光谱学近代近代(jndi)和现代光学：和现代光学：本生本生 R.W.Bunsen(18111899)基尔霍夫基尔

9、霍夫（G.R.Kirchhoff,18241887）第5页/共16页第六页，共16页。薛定谔ErwinSchrdinger1887-1961海森伯WernerKarlHeisenberg1901-1976尼尔斯玻尔NielsBohr1885-1962普朗克MaxKarlErnstLudwigPlanck1858-1947爱因斯坦爱因斯坦(1879-1955)量子光学量子光学第6页/共16页第七页，共16页。1958年，贝尔实验室的ArthurSchawlow和哥伦比亚大学的CharlesTownes发表了“红外线和光激射器”这篇论文为后来激光技术(jsh)和应用领域的发展开辟了道路，1960年

10、，休斯顿航空公司的TheodoreMalman用人造红宝石制造了一个激光器。非线性光学非线性光学(gungxu)第7页/共16页第八页，共16页。v光学是一门历史悠久的科学，但在光学是一门历史悠久的科学，但在2020世纪得到了突飞猛进世纪得到了突飞猛进(t fi mng jn)(t fi mng jn)的发展。的发展。v光学仪器：视觉的延伸，是认识世界的工具。光学仪器：视觉的延伸，是认识世界的工具。v光学属于信息科学，是信息社会的信息源和载体。光学属于信息科学，是信息社会的信息源和载体。第8页/共16页第九页，共16页。20202020世纪世纪世纪世纪(shj)(shj)(shj)(shj)光

11、学与光电子取得的辉煌成就光学与光电子取得的辉煌成就光学与光电子取得的辉煌成就光学与光电子取得的辉煌成就:a.a.激光器激光器b.b.哈勃望远镜哈勃望远镜c.c.光通信光通信d.d.光存储光存储e.e.光显示光显示(xinsh)(xinsh)f.f.生物芯片生物芯片 20 20世纪世纪6060年代初激光的发展赋予光学年代初激光的发展赋予光学(gungxu)(gungxu)以新的强大的生命力，从而引起各种光学以新的强大的生命力，从而引起各种光学(gungxu)(gungxu)应用技术革命性的进展，并极大地促进基础学科的发展，成为光学应用技术革命性的进展，并极大地促进基础学科的发展，成为光学(gun

12、gxu)(gungxu)发展的里程碑。发展的里程碑。第9页/共16页第十页，共16页。6543127ff01 激光器激光器 2 准直准直(zhn zh)扩束系统扩束系统 3 玻罗板玻罗板 4 被测透镜组被测透镜组5 标准透镜标准透镜 6 线阵线阵CCD 7 计算机计算机第10页/共16页第十一页，共16页。第11页/共16页第十二页，共16页。第12页/共16页第十三页，共16页。第13页/共16页第十四页，共16页。应用光学应用光学理想理想(lxing)成像理论成像理论像差理论像差理论(lln)典型典型(dinxng)系统系统光学设计光学设计第14页/共16页第十五页，共16页。教材：教材：

13、教材：教材：应用光学，张以漠，机械工业出版社应用光学，张以漠，机械工业出版社应用光学，张以漠，机械工业出版社应用光学，张以漠，机械工业出版社参考书目：参考书目：参考书目：参考书目：几何光学和光学设计，王子余，浙江大学几何光学和光学设计，王子余，浙江大学几何光学和光学设计，王子余，浙江大学几何光学和光学设计，王子余，浙江大学(zh jin(zh jin d xu)d xu)出版社出版社出版社出版社 工程光学，郁道银，机械工业出版社工程光学，郁道银，机械工业出版社工程光学，郁道银，机械工业出版社工程光学，郁道银，机械工业出版社 应用光学，高凤武，解放军出版社应用光学，高凤武，解放军出版社应用光学，高凤武，解放军出版社应用光学，高凤武，解放军出版社第15页/共16页第十六页，共16页。