《光学课件(2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光学课件(2)（138页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.8 近轴物点近轴光线成像的条件 w 条件:物像的等光程性费马原理的推论 w 从Q点所发出的所有光线到达Q时的光程 都应该相等。 一、近轴物在近轴光线条件下球面反射的成像 公式 二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像 公式 三、亥姆霍兹-拉格朗日定理 一、近轴物在近轴光线条件下球面反 射的成像公式 w 意义： 如果物是垂直于主轴的线段， 则像也是垂直于主轴的线段。 w 条件： (1) 光线必须是近轴的； (2) 物点必须是近轴的。 112,ysssrys“+= “二、近轴物在近轴光线条件下球面折射 的物像公式 ,nnnnysisn ssrysisn“=“三、亥姆霍兹-拉格朗日定理 nyu=
2、n y u or : nn = = y y 横向放大率 = u u 角度放大率 推广： nl yl ul = nk yk uk 3.9 理想光具组的基点和基面 w 理想光具组共轴球面系统 高斯理论 w 三对基点和基面： 焦点和焦平面、主点和主平面、节点和节平面. 厚透镜实际上是两个单球面组合的简单光具组. 一、在空气中厚透镜物像公式的 高斯形式 fsspsspssff tpff tprnrnt rrnfortffnffffn psps fn tsn sfn ssnrn fn rn fnrn tsn stssnnnsrn ssnssnnnrnn sn sn!=! $%当p12rr t 时， 是正
3、的，H在H的左边； 当（r1 r2 ） , 1)(21tnn nttHH)1(=tHH314.透镜的焦距 薄透镜, t0, ； 两主平面通过透镜的中心C，f从C量起。 平凸r1、平凹r2， ， 且其中之一总是与曲面相切。 半径为R，折射率为n的玻璃球，两主平面 重合，且通过球心，焦距 不同于薄透镜。 二二、厚透镜的基点和基面 厚透镜的基点和基面 )(,) 1(11)1(12121tffrnrnt rrnf!=!+=!0,11)1(121=!=!pprrnf0) 1(21 rnrnt， tHHrrnf31,11)1(121=)1(2=“nnRf二、厚透镜的基点和基面 5.节点和节平面 （轴上角放
4、大率等于1的共轭点称为节点） 物方节点K，物方节平面：通过K点垂直于主轴的平面； 像方节点K，像方节平面：通过K点垂直于主轴的平面。 特征：通过物方节点K和像方节点K的任意共轭 光线方向不变，即: 。 薄透镜的光心既是主点，又是节点。 uu =!三三、复合光具组的基点和基面复合光具组的基点和基面 Chap.5 Polarization of Light 主讲人：吴怀志 福州大学物理系 光的偏振光的偏振 主主 要要 内内 容 容 5.1 自然光与偏振光自然光与偏振光 5.2 线偏振光与部分偏振光线偏振光与部分偏振光 5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象光通过单轴晶体时的双折射现象 5.4 光在晶
5、体中的波面光在晶体中的波面 5.5 光在晶体中的传播方向光在晶体中的传播方向 5.6 偏振器件偏振器件 5.7 椭圆偏振光和圆偏振光椭圆偏振光和圆偏振光 5.8 偏振态的实验检验偏振态的实验检验 5.9 偏振光的干涉偏振光的干涉 5.10 光弹性效应和电光效应光弹性效应和电光效应 5.11 线偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋转线偏振光沿晶体光轴传播时振动面的旋转 5.1 自然光与偏振光 一一、光的偏振性光的偏振性 纵波纵波：波的振动方向与波的传播方向相互平行波的振动方向与波的传播方向相互平行； 如声波如声波。 横波横波：波的振动方向与波的传播方向相互垂直波的振动方向与波的传播方向相互垂直。 如
6、张紧的柔软的绳如张紧的柔软的绳、电磁波电磁波。 偏振偏振：振动方向对于传播方向的不对称性振动方向对于传播方向的不对称性。 只有横波才有偏振现象只有横波才有偏振现象。 电磁波是横波电磁波是横波 光波也是横波光波也是横波。 （光波也是电磁波光波也是电磁波） 光振动光振动：电矢量电矢量E E 在光和物质相互作用中起主要作用在光和物质相互作用中起主要作用。 线偏振光线偏振光：光在传播过程中电矢量的振动只限于某一光在传播过程中电矢量的振动只限于某一 确定平面内（投影为直线）确定平面内（投影为直线）。 振动面振动面：电矢量和光的传播方向所构成的平面电矢量和光的传播方向所构成的平面。 线偏振 圆偏振 椭圆偏
7、振 Ex= cos(!t) Ey= cos(!t + ?)合振动 合振动 二二、自然光自然光 具有在轴对称的各个方向上电矢量的时间平均值具有在轴对称的各个方向上电矢量的时间平均值 是相等的这种特点的光称为自然光是相等的这种特点的光称为自然光。 它是由轴对称分布它是由轴对称分布、无固定相位关系的大量线偏无固定相位关系的大量线偏 振光集合而成的振光集合而成的， 。 即即：它可以看作是两个振幅相同它可以看作是两个振幅相同、振动相互垂直振动相互垂直 的非相干的线偏振光的叠加的非相干的线偏振光的叠加。 yxAA =Ix= A2xIy= A2yI0= Ix+ Iy= 2A25.25.2 线偏振光与部分偏振
8、光线偏振光与部分偏振光 一一、由二向色性产生的线偏振光由二向色性产生的线偏振光 二二、反射光的偏振态反射光的偏振态 三三、透射光的偏振态透射光的偏振态 起偏器：能以某种方式选择自然光中的一束线偏振 光，而摈弃另一束线偏振光的光学器件。 自然光经过起偏器后可以转变成线偏振光。 ）（）（kztyAxAyExEEyxyx=+=cos00线偏振光的电矢量： 一一、由二向色性产生的线偏振光由二向色性产生的线偏振光 二向色性二向色性：晶体对不同方向振动的电矢量具有选择吸收的性质晶体对不同方向振动的电矢量具有选择吸收的性质。 如：电气石（晶体）、聚乙烯醇片、硫酸碘奎宁晶体等。 偏振片偏振片：含有平行地排列起
9、来的长链聚合物分子的薄膜含有平行地排列起来的长链聚合物分子的薄膜。 起偏器：产生线偏振光的偏振片。 检偏器：检验线偏振光的偏振片。 偏振片既可以用作起偏器，也可以用做检偏器。 透振方向透振方向：偏振片上能透过电矢量振动的方向偏振片上能透过电矢量振动的方向。 马吕斯定律： 线偏振光通过检偏器后透射光强随 角变化的规律。 注意： 自然光通过无吸收的理想偏振片后其强度应 减为原来的一半， 22cosAIII=其中yxyxIIIIII+=00.2二二、反射光的偏振态反射光的偏振态 反射光的偏振态反射光的偏振态 当一束自然光在两种介质界面上反射和折射时当一束自然光在两种介质界面上反射和折射时， 反射光和
10、折射光的传播方向由反射定律和折射定律反射光和折射光的传播方向由反射定律和折射定律 决定决定，而其偏振态则由电磁场的边界条件决定而其偏振态则由电磁场的边界条件决定： 振幅比：菲涅耳公式 ).45()cos()cos().()sin()sin()sin()sin( )cos()cos( )sin()cos( )cos()sin( )()(212111112121112121212121212121212111+=+=+=+=+=+iiii AA AAiiii AAiiii iiii iiii iiii iitgiitg AAssppsspp”号、即“若不考虑其方向而：).45()cos()cos(
11、).()sin()sin()sin()sin( )cos()cos( )sin()cos( )cos()sin( )()(212111112121112121212121212121212111+=+=+=+=+=+iiii AA AAiiii AAiiii iiii iiii iiii iitgiitg AAssppsspp”号、即“若不考虑其方向而：sin(i1i2) cos(i1i2)cos(i1+i2) sin(i1+i2)=sin(i1i2) sin(i1+i2)cos(i1+i2) cos(i1i2).45()cos()cos().()sin()sin()sin()sin( )co
12、s()cos( )sin()cos( )cos()sin( )()(212111112121112121212121212121212111+=+=+=+=+=+iiii AA AAiiii AAiiii iiii iiii iiii iitgiitg AAssppsspp”号、即“若不考虑其方向而：振幅比：菲涅耳公式 讨论讨论： 在 当自然光以其它任何角度（除 0、90外）入射时， 有 111111900sspp AA AAii=时，有：及相等。垂直分量的值的值与平行分量即：反射光中电矢量的自然光的轴对称性）又111111(spspspAAAAAA=)cos()cos(2121iiii=ii
13、o加nn 1 while Quantum Mechanics predicts : P(SiSj) = cos2(60) = 1/4 so that P(SaSb)+P(Sb Sc)+P(ScSa) = 3/4 1! “Bell inequalities” enable us to discriminate Among the first experiments : A. Aspect, P. Grangier, and G. Roger, Phys. Rev. Lett. 49, 91 (1982). P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8Non locality tests wit
14、h non linear media Non local correlations exist ! They do not allow superluminous transfer of information A B Experimental result : Weihs et al. performed an experiment using parametric downconversion and detectors 400 m apart Weihs et al., Phys. Rev. Lett 81, 5039(1998) QED : an accepted theory All measurement results (up to now) are in agreement with thepredictions of quantum electrodynamics (including experiments of measurement and control of quant
