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《工程光学与技术》ppt课件目录•工程光学概述•光学基础知识•工程光学技术•现代光学技术•工程光学实验•工程光学前沿与展望01工程光学概述光学的基本概念光的本质光是一种电磁波,具有波粒二象性光的传播光在真空中沿直线传播,在其他介质中传播方向会发生改变光的反射、折射和散射描述光在不同介质界面上的行为光学的发展历程010203古典光学时期近代光学时期现代光学时期从17世纪到19世纪,主要从20世纪初到20世纪中叶,从20世纪中叶至今,光学研究光的本性和传播规律随着量子力学和电子学的与信息科学、生命科学等兴起,光学研究进入微观领域交叉融合,形成新的和高速领域研究领域和应用方向工程光学的研究内容光学系统设计光学检测与测量研究光学系统的基本理论和设研究光学检测和测量的基本原计方法,涉及光学仪器、摄影理和技术,涉及光学干涉、光镜头、显微镜等谱分析、激光测量等领域光学材料与制造光学在工程中的应用研究光学材料的基本性质、制研究光学在工程领域中的应用,造工艺和应用,涉及透镜、棱涉及光电传感、光纤通信、光镜、反射镜等光学元件的制造电成像等领域02光学基础知识光的波动性光的干涉01当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时,光波的振幅会发生变化,产生明暗相间的干涉条纹光的衍射02光波在传播过程中遇到障碍物时,会绕过障碍物的边缘继续传播,形成衍射现象光的偏振03光波的电矢量或磁矢量在某一方向上的振动称为偏振自然光经过偏振片后,变为线偏振光光的干涉与衍射干涉现象两束或多束相干光波在空间某一点叠加时,光波的振幅会发生变化,产生明暗相间的干涉条纹衍射现象光波在传播过程中遇到障碍物时,会绕过障碍物的边缘继续传播,形成衍射现象干涉与衍射的区别与联系干涉和衍射都是波动性的表现,但干涉强调的是光波的相干叠加,而衍射强调的是光波的传播路径变化光的偏振与晶体光学偏振片的作用使自然光变为线偏振光,通过偏振片可以过滤掉其他方向的偏振光双折射现象当光线在某些特殊物质中传播时,会分解为两个互相垂直的偏振光分量,这种现象称为双折射晶体光学的基本原理晶体光学是研究晶体对光的折射、反射、干涉和衍射等现象的学科,是光学领域的重要分支光的吸收、散射和色散光的吸收光在介质中传播时,能量会被介质吸收,转化为其他形式的能量,如热能或化学能不同波长的光被吸收的程度不同,因此形成了物体不同的颜色光的散射光在传播过程中遇到微小颗粒时,会向各个方向散射,这种现象称为光的散射大气中的颗粒物对阳光的散射形成了天空的颜色光的色散白光经过棱镜后分解成不同颜色的光谱,这种现象称为光的色散色散是光的波动性的表现之一,不同波长的光折射率不同03工程光学技术光学仪器与系统光学仪器的基本原理光学仪器的分类详细介绍光学仪器的基本原理,包括光的折列举并简要描述各类光学仪器,如显微镜、射、反射、干涉和衍射等望远镜、光谱仪等光学仪器的应用光学仪器的维护与保养阐述光学仪器在科学研究、工业生产和日常介绍光学仪器的正确使用方法和日常保养技生活等领域的应用巧,以延长其使用寿命光学成像与图像处理光学成像的基本概念光学成像系统解释光学成像的原理,包括实像和虚像、介绍各类光学成像系统,如照相机、摄像放大和缩小等机、显微镜成像等图像处理技术光学成像与图像处理的工程应用阐述常见的图像处理技术,如灰度变换、列举并简要描述光学成像与图像处理在各图像增强、图像恢复等工程领域的应用实例光学测量与计量光学测量与计量的基本原理测量与计量设备解释光学测量与计量的基本原理,包介绍各类测量与计量设备,如光干涉括光的干涉、衍射和光谱分析等仪、光谱分析仪、激光测距仪等测量与计量方法测量与计量的工程应用阐述各种测量与计量方法,如干涉法、列举并简要描述光学测量与计量在各衍射法、光谱法等工程领域的应用实例光学在工程中的应用光通信技术光电检测技术介绍光通信技术的基本原理和应用,包括光阐述光电检测技术的基本原理和应用,如光纤通信和自由空间光通信等电传感器和光电编码器等激光技术光学在能源领域的应用介绍激光技术的基本原理和应用,如激光切列举并简要描述光学在太阳能、风能等领域割、激光焊接和激光雷达等的应用实例04现代光学技术非线性光学非线性光学效应非线性光学效应是光与物质相互作用时产生的非线性现象,如倍频、和频、差频等非线性光学材料非线性光学材料是实现非线性光学效应的关键,如晶体、玻璃、聚合物等非线性光学应用非线性光学在激光技术、光电子学、光通信等领域有广泛的应用,如光参量振荡器、光倍频器等光子学与光子技术光子学基本概念光子学是研究光子的产生、传播、相互作用和应用的科学光子器件光子器件是实现光子技术的关键,如激光器、光放大器、光调制器等光子技术的应用光子技术在通信、信息处理、传感等领域有广泛的应用,如光纤通信、光计算等光学信息存储与处理010203光学信息存储光学信息处理光学信息存储与处理的应用光学信息存储是利用光的干涉、光学信息处理是利用光的干涉、光学信息存储与处理在数字图书衍射等光学效应实现信息的存储衍射等光学效应实现信息的处理馆、数字电影等领域有广泛的应和读取和计算用光学通信与光网络光学通信光学通信是利用光的干涉、衍射等光学效应实现1信息的传输和通信光网络光网络是利用光的干涉、衍射等光学效应实现信2息的网络传输和交换光学通信与光网络的应用光学通信与光网络在互联网、移动通信等领域有3广泛的应用,如光纤到户、4G/5G移动通信等05工程光学实验光学实验基础光学基础知识介绍光学的基本原理,包括光的干涉、衍射、折射等光学仪器介绍详细介绍实验中常用的光学仪器,如显微镜、望远镜、光谱仪等光学实验方法与技术实验设计方法讲解如何设计光学实验,包括实验目的、实验原理、实验步骤等光学测量技术介绍如何使用光学测量技术来测量物体的各种参数,如长度、角度、折射率等实验数据处理与分析数据记录与整理讲解如何正确记录和处理实验数据,包括数据的整理、表格的制作等误差分析介绍如何分析实验误差,包括随机误差和系统误差的分析06工程光学前沿与展望工程光学的发展趋势光学材料与器件的革新01新型光学材料、光子晶体、光子集成电路等的发展将为工程光学带来新的突破光学检测与测量技术02随着光学检测和测量技术的进步,工程光学将更加精准和高效光学信息处理03光学信息处理技术将进一步发展,为工程光学提供更强大的信息处理能力工程光学与其他学科的交叉融合化学光学与化学交叉融合,产生了许多新的应用领域,如光化学反应、光催化等物理学光学与物理学紧密相关,生物学物理学的理论和技术为工程光学提供了基础光学在生物学中的应用日益广泛,如生物成像、光谱分析等工程光学在未来的应用前景通信技术随着5G、6G等通信技术的发展,工程光学将在其中发挥重要作用智能制造智能制造需要高精度、高效率的光学检测和测量技术,工程光学将大有可为医疗健康光学成像、光谱分析等技术将为医疗健康领域带来更多创新THANK YOU感谢各位观看。