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1、几何光学：波动光学：量子光学：光学几何光学：波动光学：量子光学：光学以光的直线传播规律为基础，研究 各种光学仪器的理论。以光的波动性为基础，研究光的电 磁性质和传播规 律。以光的量子理论为基础，研究光与 物质相互作用的规律。以光的直线传播规律为基础，研究 各种光学仪器的理论。以光的波动性为基础，研究光的电 磁性质和传播规 律。以光的量子理论为基础，研究光与 物质相互作用的规律。几何光学：唯象的理论。 处理光的成像，不涉及光的物理本质，用“光线” 模型来处 理和研究光线的反射、折射以及直线传播现象。 “发光”的物体：凡是人眼可见的物体。 光线：任意一点可以向任一方向发出直线。光的直线传播、 反射
2、和折射都可以用直线段及其方向的改变表示。 人眼：一种光学仪器，物体所发的光经眼球后，在视网膜上 成像。几何光学几何光学光线与波面 1、光源：发光物体统称光源以外形抽象 分类光线与波面 1、光源：发光物体统称光源以外形抽象 分类点光源扩展光源点光源扩展光源面光源线光源 2、光线：表示光波能流传播方向 3、波面：是电磁波位相相同点的集合 在各向同性媒质中，能量传播方向垂直于波面， 即光线是波面的法线方向。面光源线光源 2、光线：表示光波能流传播方向 3、波面：是电磁波位相相同点的集合 在各向同性媒质中，能量传播方向垂直于波面， 即光线是波面的法线方向。平面波 平行光平面波 平行光球面波 发散光球面
3、波 发散光球面波 会聚光球面波 会聚光光的本性光的本性光是一种特殊的客体，具有波粒二象性光是一种特殊的客体，具有波粒二象性粒子性：粒子性：能量能量 动量动量p波动性：波动性：波长波长 频率频率 周期周期 T速度速度不同的介质中光的速度与波长不同，但频率相同。不同的介质中光的速度与波长不同，但频率相同。nhph)J10626. 6-34sh（T真空中的光速真空中的光速c=299792458m/s3108m/snc空气的折射率近似等于真空折射率空气的折射率近似等于真空折射率n=1可见光七彩颜色的波长和频率范围可见光七彩颜色的波长和频率范围光色光色波长波长(nm)频率频率(Hz) 中心波长中心波长
4、(nm) 红红760622660橙橙622597 610黄黄597577570 绿绿577492 540青青492470 480 蓝蓝470455460 紫紫455400 430 141410841093.141410051084.141410451005.141410161045.141410461016.141410661046.141410571066.光在均匀透明介质中沿直线传播。来自不同方向的光线在空间相遇后， 各自保持自己的传播方向继续传播。当光的传播方向反转时，光线将逆 着原来的路径传播。 直线传播定律 独立传播定律 光路的可逆性原理光在均匀透明介质中沿直线传播。来自不同方向的光
5、线在空间相遇后， 各自保持自己的传播方向继续传播。当光的传播方向反转时，光线将逆 着原来的路径传播。 直线传播定律 独立传播定律 光路的可逆性原理（1） 光传播的直线性、独立性和可逆性） 光传播的直线性、独立性和可逆性几何光学几何光学 反射光线、折射光线、入射光线均处于同一平面 反射光线、折射光线、入射光线均处于同一平面入射面内；入射面内；（2） 反射和折射定律） 反射和折射定律即 入射角的正弦与折射角的正弦之比，是一个常数即 入射角的正弦与折射角的正弦之比，是一个常数。2211sinsininin 反射角与入射角相等； 反射角与入射角相等； 11ii 折射率大的介质称为 折射率大的介质称为光
6、密介质光密介质，折射率小的称为，折射率小的称为光疏介质光疏介质。光线从光密介质射入光疏介质时，折射角。光线从光密介质射入光疏介质时，折射角大于大于入射角，光线从光疏介质射入光 密介质时，折射角入射角，光线从光疏介质射入光 密介质时，折射角小于小于入射角。入射角。（3）全反射原理（3）全反射原理当光线从光密介质1射入光疏介质2时，当光线从光密介质1射入光疏介质2时，入射角入射角i i1 1增大到某一值增大到某一值i ic c时，折 射角时，折 射角i i2 2= =9090o o。继续增大入射角，则光线不再进入介质。继续增大入射角，则光线不再进入介质2，而是按反射定律确定的方向全部反射。全反射临
7、界角：，而是按反射定律确定的方向全部反射。全反射临界角：12c/arcsinnni 12c1/arcsinnnii12nni2=90o 全反射的条件：全反射的条件： （4）棱镜（4）棱镜棱镜的主要作用棱镜的主要作用：改变光束方向：改变光束方向使光束产生色散或改变方向。使光束产生色散或改变方向。色散色散：同一种介质对于不同的波长具有不同的折射率，称为色散。正常色散情况下，介质中紫光的折射率最大，红光的折射率最小。：同一种介质对于不同的波长具有不同的折射率，称为色散。正常色散情况下，介质中紫光的折射率最大，红光的折射率最小。几何光学几何光学偏向角偏向角 ：紫光的偏向角：紫光的偏向角 最大，红光的偏
8、向角最小最大，红光的偏向角最小三棱镜的色散三棱镜的色散 几何光学几何光学（5）光程和费马原理）光程和费马原理光程：光程：在均匀介质中，光程在均匀介质中，光程l表示光在该介质中 走过的几何路程表示光在该介质中 走过的几何路程l与介质折射率与介质折射率n的乘积。的乘积。 nll 费马原理：费马原理：光线在两点之间传播的实际路径，与其他可能的邻近的路径相比，其光程为极值（极大、极小或常量）。光线在两点之间传播的实际路径，与其他可能的邻近的路径相比，其光程为极值（极大、极小或常量）。 0BAlndl （6） 成像的基本概念） 成像的基本概念实物点：发散的入射光束的顶点实物点：发散的入射光束的顶点。 虚物点：会聚的入射光束的顶点，或入射光束延长线的交点虚物点：会聚的入射光束的顶点，或入射光束延长线的交点实像点：会聚的同心出射光束的顶点实像点：会聚的同心出射光束的顶点 虚像点：发散的同心出射光束的顶点，或出射光束延长线的交点虚像点：发散的同心出射光束的顶点，或出射光束延长线的交点
