《工程光学基础》课件

2023REPORTING《工程光学基础》ppt课件2023•绪论•光的性质目录•光学系统•光学仪器CATALOGUE•光的干涉•光的衍射•光的偏振2023REPORTINGPART01绪论工程光学的发展历程古代光学知识文艺复兴时期的光学发展人类对光学的认识可以追溯到古代，随着文艺复兴时期的到来，许多科学如中国的墨子对光的直线传播和反射家开始深入研究光学，如开普勒、伽现象的描述利略等19世纪的光学研究20世纪的光学研究19世纪是光学发展的关键时期，许20世纪是光学发展的黄金时期，许多重要的光学理论和应用在这一时期多现代光学技术如激光、光纤等在这得到发展，如摄影、电影等一时期诞生工程光学在各领域的应用通信领域能源领域光纤通信是工程光学在通信领域的重要应太阳能利用是工程光学在能源领域的重要用，它具有传输容量大、速度快、损耗低应用，通过光学技术可以提高太阳能的利等优点用效率医学领域军事领域医学成像和诊断是工程光学在医学领域的激光武器和红外探测器是工程光学在军事重要应用，如光学显微镜、内窥镜等领域的重要应用，它们可以提高军事装备的作战能力和侦测能力工程光学的学习方法多做实验通过实验可以加深对工程光学理论的理解和掌握，提高实践能力和动手能掌握基本概念力学习工程光学需要掌握基本概念，如光的波动性、光的粒子性、光的干涉、衍不断学习射等工程光学是一门不断发展的学科，需要不断学习新的知识和技术，跟上学理论联系实际科发展的步伐将理论知识与实际应用相结合，有助于更好地理解和掌握工程光学知识2023REPORTINGPART02光的性质光的波动性010203光的干涉光的衍射光的偏振当两束或多束相干光波在光波在传播过程中遇到障光波的振动方向在垂直于空间某一点叠加时，光强碍物时，光波发生绕射或其传播方向的平面内，表分布不均匀，形成明暗相折射的现象现为单一方向的振动间的干涉现象光的粒子性光子光电效应光压光能的基本粒子，具有能当光照射到某些物质上时，光对物体产生的压力，与量和动量物质吸收光能并释放电子光的强度和照射时间成正的现象比光的干涉与衍射干涉现象干涉与衍射的区别与联系当两束或多束相干光波在空间某一点干涉和衍射是光波特有的性质，二者叠加时，光强分布不均匀，形成明暗既有区别又有联系，共同揭示了光的相间的干涉现象波动性衍射现象光波在传播过程中遇到障碍物时，光波发生绕射或折射的现象2023REPORTINGPART03光学系统光学系统的分类折射系统光纤系统由透镜、棱镜等光学元件组成，由光纤、光导管等组成，用于利用光的折射原理成像传输光信号反射系统光学纤维由反射镜、凹面镜等光学元件由大量细微的光学纤维组成的组成，利用光的反射原理成像系统，用于传输光信号光学系统的成像原理透镜成像反射成像光线通过透镜时发生折射，在透镜另一侧形光线照射到反射镜上时发生反射，在反射镜成实像或虚像另一侧形成实像或虚像折射成像光纤传输光线通过折射介质时发生折射，在折射介质光信号通过光纤传输，利用光的全反射原理另一侧形成实像或虚像实现信号的传递光学系统的像差光线通过透镜时出现类似彗星的尾巴不同波长的光线通过光学元件时产生状的光斑，是由于透镜形状误差引起的像的位置不同，导致像的颜色与物的现象体颜色不一致的现象球差彗差畸变色差由于透镜形状误差或光学元件位置误由于透镜或反射镜的形状误差，导致差引起的像点偏离理想位置的现象像的形状与物体形状不一致的现象2023REPORTINGPART04光学仪器显微镜显微镜的种类显微镜有多种类型，如光学显微镜、显微镜的原理电子显微镜、共聚焦显微镜等，每种显微镜都有其特定的应用领域显微镜是一种光学仪器，它通过透镜将物体放大，以便观察微小物体或结构显微镜的使用使用显微镜时，需要先选择合适的放大倍数和物镜，然后调节焦距和照明，以确保观察到的图像清晰望远镜望远镜的原理望远镜的种类望远镜的使用望远镜是一种光学仪器，它通过望远镜有多种类型，如反射望远使用望远镜时，需要先选择合适反射或折射将远处的物体放大，镜、折射望远镜、射电望远镜等，的放大倍数和目镜，然后调节焦以便观察每种望远镜都有其特定的应用领距和稳定性，以确保观察到的图域像清晰照相机照相机的原理照相机是一种光学仪器，它通过透镜将景物聚焦在感光材料上，形成图像照相机的种类照相机有多种类型，如数码相机、胶片相机、单反相机等，每种相机都有其特定的应用领域照相机的使用使用照相机时，需要先选择合适的镜头和拍摄模式，然后调节焦距和曝光，以确保拍摄出的照片质量高2023REPORTINGPART05光的干涉干涉现象与干涉系统干涉现象定义01当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，光波的振幅会相互加强或减弱，从而产生明暗相间的干涉条纹干涉系统组成02干涉系统通常由光源、分束器、反射镜和干涉仪组成，用于产生和观测干涉现象相干光波的条件03相干光波需要具有相同的频率、相同的振动方向、恒定的相位差以及稳定的位相差杨氏干涉实验与干涉条纹分析杨氏干涉实验原理杨氏干涉实验利用半透半反镜将一束光分为两束1相干光波，分别经过两个反射镜后回到半透半反镜上，形成干涉现象干涉条纹分析通过观察干涉条纹的形状、分布和移动规律，可2以推导出光波的波长、波速和相位差等参数实验注意事项在实验过程中，需要注意保持光路的稳定、避免3外界干扰以及选择合适的光源和分束器其他干涉现象及应用薄膜干涉当光波入射到薄膜上时，由于反射和折射的作用，会产生干涉现象，用于制备增反膜、增透膜等光学薄膜迈克尔逊干涉仪利用分束器和反射镜组成的干涉系统，测量微小长度变化、折射率变化等物理量干涉在通信中的应用在光纤通信中，利用干涉原理实现光信号的调制和解调，提高通信系统的传输速率和稳定性2023REPORTINGPART06光的衍射光的衍射现象与分类光的衍射现象光在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物继续传播的现象光的衍射分类根据产生衍射现象的原因，可以分为干涉衍射和多缝衍射单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射当光通过一个狭窄的缝隙时，会在屏上形成明暗相间的条纹双缝干涉当光通过两个相距较近的缝隙时，会在屏上形成明暗相间的条纹比较单缝衍射和双缝干涉都是光的波动性的表现，但单缝衍射是单色光，而双缝干涉是白光光栅衍射与光谱分析光栅衍射当光通过一个刻有密集平行沟槽的光栅时，会在屏上形成光谱光谱分析利用光栅衍射原理，对物质进行光谱分析，以确定其组成元素和含量应用光栅衍射在光谱分析、光学仪器制造等领域有广泛应用2023REPORTINGPART07光的偏振光的偏振状态与偏振光光的偏振状态光波的振动方向在垂直于其传播方向的平面内变化，呈现不同的偏振状态，包括自然光、完全偏振光和部分偏振光偏振光在垂直于传播方向的平面上，光波的电矢量或磁矢量只沿某一特定方向振动的光波偏振光在晶体中的传播双折射现象当光线在某些晶体中传播时，会分解成两个偏振方向相互垂直、传播速度不同的光线，这种现象称为双折射晶体偏振器利用晶体的双折射现象制成的光学器件，可以将自然光转化为偏振光偏振光的应用摄影使用偏振滤镜消除反光，增加色彩饱和度和对比度太阳镜利用偏振膜片减少反射3D电影技术光和眩光，提高视觉舒适度通过偏振原理实现左右眼的不同图像显示，产生立体视觉效果2023REPORTINGTHANKS感谢观看。