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1、光学基础光学基础一、光是什么一、光是什么一、光是什么一、光是什么人们对事物的本质和规律的认识，都是从认识其现象人们对事物的本质和规律的认识，都是从认识其现象人们对事物的本质和规律的认识，都是从认识其现象人们对事物的本质和规律的认识，都是从认识其现象开始的。开始的。开始的。开始的。首先人们认识到光是一种自然现象，即我们注意到不首先人们认识到光是一种自然现象，即我们注意到不首先人们认识到光是一种自然现象，即我们注意到不首先人们认识到光是一种自然现象，即我们注意到不同物体有不同颜色、亮度。人眼所见的物体要么本身同物体有不同颜色、亮度。人眼所见的物体要么本身同物体有不同颜色、亮度。人眼所见的物体要么本
2、身同物体有不同颜色、亮度。人眼所见的物体要么本身发光，要么反射来自其它地方的光。除此之外，发光，要么反射来自其它地方的光。除此之外，发光，要么反射来自其它地方的光。除此之外，发光，要么反射来自其它地方的光。除此之外， 光光光光还能使物体发热，即光具有能量。还能使物体发热，即光具有能量。还能使物体发热，即光具有能量。还能使物体发热，即光具有能量。人类对光的研究，最初主要是试图回答人类对光的研究，最初主要是试图回答人类对光的研究，最初主要是试图回答人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看人怎么能看人怎么能看人怎么能看见周围的物体？见周围的物体？见周围的物体？见周围的物体？”之类问题。为了解释
3、这些现象，人之类问题。为了解释这些现象，人之类问题。为了解释这些现象，人之类问题。为了解释这些现象，人们通过大量观察、实验来证实自己的推测，约在公元们通过大量观察、实验来证实自己的推测，约在公元们通过大量观察、实验来证实自己的推测，约在公元们通过大量观察、实验来证实自己的推测，约在公元前前前前400400400400多年多年多年多年( ( ( (先秦时代先秦时代先秦时代先秦时代) ) ) )，中国的，中国的，中国的，中国的墨经墨经墨经墨经中记录了世中记录了世中记录了世中记录了世界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙界上最早的光学知识。它有八
4、条关于光学的记载，叙界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜物和像的关系镜物和像的关系镜物和像的关系镜物和像的关系. . . .在不断积累的基础上逐渐形成了对光学的研究。在不断积累的基础上逐渐形成了对光学的研究。在不断积累的
5、基础上逐渐形成了对光学的研究。在不断积累的基础上逐渐形成了对光学的研究。 光的现象光的现象( (投影投影) ) 光的现象光的现象( (小孔成像小孔成像) )光学基础光学基础光学的基本概念光学的基本概念光学是研究光学是研究光学是研究光学是研究光的传播光的传播光的传播光的传播以及以及以及以及它和物质相互作用它和物质相互作用它和物质相互作用它和物质相互作用问题的学科问题的学科问题的学科问题的学科狭义来说，光学是关于光和视见的科学，狭义来说，光学是关于光和视见的科学，狭义来说，光学是关于光和视见的科学，狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics(optics(optics(optics(光学光学
6、光学光学) ) ) )这这这这个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到紫外线直到紫外线直到紫外线直到 X X X X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的
7、射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。任何一门物理学科，都必须解决研究术紧密相关的学科。任何一门物理学科，都必须解决研究术紧密相关的学科。任何一门物理学科，都必须解决研究术紧密相关的学科。任
8、何一门物理学科，都必须解决研究对象的两个问题：是什么？怎么样？对象的两个问题：是什么？怎么样？对象的两个问题：是什么？怎么样？对象的两个问题：是什么？怎么样？研究光的本质，必须从其现象开始，而其现象，则表现在研究光的本质，必须从其现象开始，而其现象，则表现在研究光的本质，必须从其现象开始，而其现象，则表现在研究光的本质，必须从其现象开始，而其现象，则表现在光与不同材质、不同尺度的物体相互作用时，表现出不同光与不同材质、不同尺度的物体相互作用时，表现出不同光与不同材质、不同尺度的物体相互作用时，表现出不同光与不同材质、不同尺度的物体相互作用时，表现出不同的特性。因而，在不同的研究阶段，人们对光的
9、认识也是的特性。因而，在不同的研究阶段，人们对光的认识也是的特性。因而，在不同的研究阶段，人们对光的认识也是的特性。因而，在不同的研究阶段，人们对光的认识也是不同的。不同的。不同的。不同的。光学基础光学基础光学发展的历史光学发展的历史光学发展的历史光学发展的历史光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到自自自自墨经墨经墨经墨经开始开始开始开始2000200020002000多年前。多年前。多年前。多年前。公元公元公元公元11111111世纪阿拉伯人伊本世
10、纪阿拉伯人伊本世纪阿拉伯人伊本世纪阿拉伯人伊本海赛木发明透镜。海赛木发明透镜。海赛木发明透镜。海赛木发明透镜。17171717世纪上半叶，斯涅耳和世纪上半叶，斯涅耳和世纪上半叶，斯涅耳和世纪上半叶，斯涅耳和笛卡笛卡笛卡笛卡尔将光的反射和折射的尔将光的反射和折射的尔将光的反射和折射的尔将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律。定律。定律。定律。 1665166516651665年，年，年，年，牛牛牛牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分
11、解成顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成各种颜色各种颜色各种颜色各种颜色 同时，根据光的直线传播性，他认同时，根据光的直线传播性，他认同时，根据光的直线传播性，他认同时，根据光的直线传播性，他认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对内遵从力学定
12、律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和反射现象作了解释。折射和反射现象作了解释。折射和反射现象作了解释。折射和反射现象作了解释。惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动说。提出说。提出说。提出说。提出“光同声一样，是以球形波面传播的光同声一样，是以球形波面传播的光同声一样，是以球形波面传播的光同声一样，是以球形波面传播的”。在在在在18181818世纪，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗略世纪，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗略世纪，光的微粒流理论和光的波
13、动理论都被粗略世纪，光的微粒流理论和光的波动理论都被粗略地提了出来，但都不很完整。地提了出来，但都不很完整。地提了出来，但都不很完整。地提了出来，但都不很完整。在在在在20202020世纪初，人们一方面从光的干涉、衍射、偏振以世纪初，人们一方面从光的干涉、衍射、偏振以世纪初，人们一方面从光的干涉、衍射、偏振以世纪初，人们一方面从光的干涉、衍射、偏振以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等面又从热辐射、光电
14、效应、光压以及光的化学作用等面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等无可怀疑地证明了光的量子性无可怀疑地证明了光的量子性无可怀疑地证明了光的量子性无可怀疑地证明了光的量子性微粒性。人们在深微粒性。人们在深微粒性。人们在深微粒性。人们在深入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性，入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性，入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性，入入研究微观世界后，才认识到光具有波粒二象性，愛因斯坦是其中的代表性人物愛因斯坦是其中的代表性人物愛因斯坦是其中的代表性人物愛因斯坦是其中的代表性人物。光学基础光学基础光的本
15、质和特性光的本质和特性光是电磁波中的可见光部分光是电磁波中的可见光部分光是电磁波中的可见光部分光是电磁波中的可见光部分光具有波粒二象性光具有波粒二象性光具有波粒二象性光具有波粒二象性光在匀质物体中沿直线传播，光在匀质物体中沿直线传播，光在匀质物体中沿直线传播，光在匀质物体中沿直线传播，其振动方向与传播方向垂直，其振动方向与传播方向垂直，其振动方向与传播方向垂直，其振动方向与传播方向垂直，在空气中光的传播速度约为在空气中光的传播速度约为在空气中光的传播速度约为在空气中光的传播速度约为30303030万公里每秒万公里每秒万公里每秒万公里每秒光波的两个相邻波峰或波谷间光波的两个相邻波峰或波谷间光波的
16、两个相邻波峰或波谷间光波的两个相邻波峰或波谷间的距离为波长，其单位是纳米的距离为波长，其单位是纳米的距离为波长，其单位是纳米的距离为波长，其单位是纳米(1m=10(1m=10(1m=10(1m=103 3 3 3mm=10mm=10mm=10mm=106 6 6 6um=10um=10um=10um=109 9 9 9nm=10nm=10nm=10nm=1010101010埃埃埃埃) ) ) )可见光波长范围从可见光波长范围从可见光波长范围从可见光波长范围从390nm390nm390nm390nm的紫色的紫色的紫色的紫色光到光到光到光到770nm770nm770nm770nm的红色光的红色光的
17、红色光的红色光电磁波谱线频率线频率 v与波长与波长 l 的关系的关系: :-真空中的光速真空中的光速光学基础光学基础可见光谱可见光谱光具有波粒二象性光具有波粒二象性光学基础光学基础光的反射与折射光的反射与折射光的反射与折射光的反射与折射( ( ( (微粒性微粒性微粒性微粒性) ) ) )反反反反射射射射折折折折射射射射光的干涉与衍射光的干涉与衍射光的干涉与衍射光的干涉与衍射( ( ( (波动性波动性波动性波动性) ) ) )光学基础光学基础光具有波粒二象性光具有波粒二象性光学基础光学基础波动性波动性波动性波动性粒子性粒子性粒子性粒子性光具有波粒二象性光具有波粒二象性光学基础光学基础光学研究分类
18、光学研究分类我们通常把光学分成几何光学、物理光学、量子光学及现我们通常把光学分成几何光学、物理光学、量子光学及现代光学：代光学： 一、几何光学：一、几何光学：以光的直线传播规律为基础，主要研究各种成 像光学仪器的理论。二、物理光学：二、物理光学：研究光的电磁理论和传播规律，特别是干涉、 衍射、偏振的理论和应用。所以也称为波动光。所以也称为波动光 学。学。 三、量子光学：三、量子光学：以光的量子理论为基础，研究光与物质相互作 用的规律，如光电效应的研究。四、现代光学：以激光问世为标志，与许多科学技术领域紧密 结合，派生了许多新的分支学科。光学基础光学基础几何光学的基本定律几何光学的基本定律 1、
19、光的直线传播定律光的直线传播定律、光的反射定律、光的反射定律、光的折射定律、光的折射定律 4 4、 光的可逆性光的可逆性几何光学基本定律几何光学基本定律1 1）. . 光的直线传播光的直线传播(rectilinear propagation)(rectilinear propagation)定律定律: :光在均匀媒质中沿直线传播。光在均匀媒质中沿直线传播。现象：现象：(1)投影投影(shadow);(2)针孔成像针孔成像(pinholeimaging)光学基础光学基础几何光学基本定律几何光学基本定律2）光的反射光的反射(reflection)定律定律定律：光在遇到物体时会反射定律：光在遇到物体
20、时会反射, ,反反射角等于入射角射角等于入射角. . 光学基础光学基础应用举例应用举例 : : 镜子、潜望镜镜子、潜望镜反射定律的讨论：反射定律的讨论：q反射角只决定于入射角，与波长及媒质无关反射角只决定于入射角，与波长及媒质无关q 反射面可以是任意形状，光滑或粗糙；反射面可以是任意形状，光滑或粗糙；q 反射的应用反射的应用-反射棱镜；反射棱镜； 角锥棱镜角锥棱镜(Cornerprism):反向作用反向作用光学基础光学基础后反射直角棱镜后反射直角棱镜光线进入棱光线进入棱镜镜, ,依次经三依次经三直角面反射直角面反射后后, ,出射光线出射光线与入射光线反与入射光线反向平行向平行 后后反反射射镜镜
21、又又称称四四面面直直角角体体, ,空空间间一一定定范范围围的的光光线线, ,依依次次经经三三个个相相互互垂垂直直的的平平面面反反射射后后, ,出出射射光光线线的的方方向向与与入入射射光光线线的的方方向向相相反反. .这这种种棱棱镜镜在在激激光光谐谐振振腔腔中中可可以以代代替替高高反反射射介介质质镜镜; ;在在激激光光测测距距中中把把它它当当作作被被测测目目标标的的反反射射器器, ,不不仅仅减减少少能能量量损损失失, ,而而且且减减少少了了瞄瞄准准调调整整的的困困难难; ;在高速公路上在高速公路上, ,这样的四面体常用来作这样的四面体常用来作“无源路灯无源路灯”. .五五角角棱棱镜镜直角棱镜：直
22、角棱镜：对着光看，反射后图像上下方位对调对着光看，反射后图像上下方位对调光学基础光学基础五脊棱镜五脊棱镜波罗棱镜波罗棱镜使像转使像转过过900 借借助助光光在在棱棱镜镜中中的的全全反反射射，改改变变光光进进行行的的方方向向.棱棱镜镜被被广广泛泛应应用用在在各各种种光光学学仪仪器器中中和和各各种种实实验验光光路路中中.由由于于全全反反射射时时光光能能量量能能完完全全返返回回原原介介质质,所所以以它它比比镀镀铝铝或或镀镀其其他他介介质质膜膜的的反射镜更优越反射镜更优越,后者的反射面上对光能量有一定的吸收后者的反射面上对光能量有一定的吸收.90450组组合合波波罗罗棱棱镜镜，望望远远镜镜正正像系统像
23、系统,使像面旋转使像面旋转1800下页上页DoveDove棱镜棱镜-(-(图像上下方位对调图像上下方位对调) )光学基础光学基础3 3） 光的折射光的折射(refraction)(refraction)定律定律两种媒质两种媒质n n1 1和和n n2 2，入射光线从媒质入射光线从媒质1 1射到分界面上。射到分界面上。n1n2i1i1i2入射面：由入射光线与法线构成的平面入射面：由入射光线与法线构成的平面 定律：定律：1 1）反射线和折射线）反射线和折射线 在入射面内在入射面内 2 2） （Snells lawSnells law）；）；折射折射. .swfswf几何光学基本定律几何光学基本定律
24、光学基础光学基础折射定律的讨论：折射定律的讨论：光密媒质（光密媒质（densermedium）-折射率大的媒质；折射率大的媒质；光疏媒质（光疏媒质（rarermedium）-折射率小的媒质；折射率小的媒质；定义：定义：（1）光从光疏进入光密时：）光从光疏进入光密时：由由n1n2i1i2光学基础光学基础(2)光从光密进入光疏时：光从光密进入光疏时：n1n2i1i2时时,-临界角（临界角（criticalangle）当当i1临界角临界角ic时，时，发生全内反射（发生全内反射（totalinternalreflection）光学基础光学基础(3)全反射的应用全反射的应用全反射棱全反射棱镜和光纤（镜和
25、光纤（opticalfiber）n半径半径包裹层包裹层n1n2光学基础光学基础棱镜与色散（棱镜与色散（Dispersion）介质的折射率介质的折射率:不同颜色（波长）的光在介质中的传播速度不同颜色（波长）的光在介质中的传播速度v不同不同因为因为不同波长光的折射率不同不同波长光的折射率不同色散色散一束白光入射时，不同波长的折射角不同一束白光入射时，不同波长的折射角不同折射定律的讨论：折射定律的讨论：光学基础光学基础折射定律的讨论折射定律的讨论:光学基础光学基础平行平行平行平行的的的的日光光束日光光束日光光束日光光束经经经经三三三三棱棱棱棱棱棱棱棱折射折射折射折射后后后后，因，因，因，因对对对对玻
26、璃折射率不同而分散成玻璃折射率不同而分散成玻璃折射率不同而分散成玻璃折射率不同而分散成红红红红、橙橙橙橙、 黄黄黄黄、绿绿绿绿、青青青青、蓝、紫蓝、紫蓝、紫蓝、紫等等等等七七七七色光的色光的色光的色光的现现现现象象象象称称称称光之色散。光之色散。光之色散。光之色散。 红红红红光光光光经棱镜经棱镜经棱镜经棱镜，偏向最小，偏向最小，偏向最小，偏向最小, , , ,其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。其折射率亦小，紫光最大，折射率亦大。棱镜与色散（棱镜与色散（Dispersion）牛顿的色散实验牛顿的色散实验折射定律的讨论折射定
27、律的讨论:光学基础光学基础自然界的色散现象自然界的色散现象彩虹彩虹光学基础光学基础光的颜色光的颜色光的颜色光的颜色 1 1 1 1、光是由、光是由、光是由、光是由7 7 7 7种颜种颜种颜种颜色的波组成的色的波组成的色的波组成的色的波组成的光学基础光学基础光的颜色光的颜色光的颜色光的颜色 1 1、人眼的视觉解析（三原色）、人眼的视觉解析（三原色）、人眼的视觉解析（三原色）、人眼的视觉解析（三原色）在前面的内容中，我们已经了解到色彩其实是由在前面的内容中，我们已经了解到色彩其实是由在前面的内容中，我们已经了解到色彩其实是由在前面的内容中，我们已经了解到色彩其实是由可見光波波长和频率，而人的眼睛之
28、所以对色彩可見光波波长和频率，而人的眼睛之所以对色彩可見光波波长和频率，而人的眼睛之所以对色彩可見光波波长和频率，而人的眼睛之所以对色彩有反应？通过医学解剖发现，人的眼睛视网膜是有反应？通过医学解剖发现，人的眼睛视网膜是有反应？通过医学解剖发现，人的眼睛视网膜是有反应？通过医学解剖发现，人的眼睛视网膜是由两种不同的细胞所组成：由两种不同的细胞所组成：由两种不同的细胞所组成：由两种不同的细胞所组成：柱状柱状柱状柱状 - ROD- ROD- ROD- ROD细胞细胞细胞细胞负责感光，负责感光，负责感光，负责感光，锥状锥状锥状锥状 cone cone cone cone细胞负责感色。其细胞负责感色。
29、其细胞负责感色。其细胞负责感色。其中锥状细胞有中锥状细胞有中锥状细胞有中锥状细胞有3 3 3 3种不同受体，即对红色（种不同受体，即对红色（种不同受体，即对红色（种不同受体，即对红色（R R R R）、绿）、绿）、绿）、绿色（色（色（色（G G G G）和蓝）和蓝）和蓝）和蓝(B(B(B(B）色敏感。后來，這三色被定义）色敏感。后來，這三色被定义）色敏感。后來，這三色被定义）色敏感。后來，這三色被定义为三原色。为三原色。为三原色。为三原色。光学基础光学基础光的颜色光的颜色光的颜色光的颜色 1 1、人眼的视觉解析（三原色）人眼的视觉解析（三原色）人眼的视觉解析（三原色）人眼的视觉解析（三原色）
30、视网膜细胞结构视网膜细胞结构视网膜细胞结构视网膜细胞结构光学基础光学基础光的颜色光的颜色光的颜色光的颜色 颜色的表示方法（色度图）颜色的表示方法（色度图）颜色的表示方法（色度图）颜色的表示方法（色度图）、色调、色调、色调、色调、饱和度、饱和度、饱和度、饱和度、明亮度、明亮度、明亮度、明亮度光学基础光学基础色温色温色温色温的概念，由的概念，由的概念，由的概念，由19191919世级英国物理学家威世级英国物理学家威世级英国物理学家威世级英国物理学家威廉廉廉廉汤姆逊汤姆逊汤姆逊汤姆逊凯尔文（凯尔文（凯尔文（凯尔文（William Thomson William Thomson William Tho
31、mson William Thomson Baron Kelvin 1824-1907Baron Kelvin 1824-1907Baron Kelvin 1824-1907Baron Kelvin 1824-1907）制定，方法为量）制定，方法为量）制定，方法为量）制定，方法为量测一黑体（如低温铁块）不断升温后所呈现测一黑体（如低温铁块）不断升温后所呈现测一黑体（如低温铁块）不断升温后所呈现测一黑体（如低温铁块）不断升温后所呈现出的颜色。此一概念的想法是热量（能量）出的颜色。此一概念的想法是热量（能量）出的颜色。此一概念的想法是热量（能量）出的颜色。此一概念的想法是热量（能量）以以以以光光光
32、光的形式释放出来时，不同温度高低的形式释放出来时，不同温度高低的形式释放出来时，不同温度高低的形式释放出来时，不同温度高低将形成不同的颜色。凯氏经过不断的实验发将形成不同的颜色。凯氏经过不断的实验发将形成不同的颜色。凯氏经过不断的实验发将形成不同的颜色。凯氏经过不断的实验发现，光源颜色确实与该黑体所受之温度是对现，光源颜色确实与该黑体所受之温度是对现，光源颜色确实与该黑体所受之温度是对现，光源颜色确实与该黑体所受之温度是对应的，因此色温亦以凯尔文应的，因此色温亦以凯尔文应的，因此色温亦以凯尔文应的，因此色温亦以凯尔文(K)(K)(K)(K)为单位表示为单位表示为单位表示为单位表示绝对温度高低。
33、绝对温度高低。绝对温度高低。绝对温度高低。 例子例子例子例子: : : :在打铁的过程中，黑色的铁在火炉中在打铁的过程中，黑色的铁在火炉中在打铁的过程中，黑色的铁在火炉中在打铁的过程中，黑色的铁在火炉中逐渐变成红色，或者火焰随着温度升高而变逐渐变成红色，或者火焰随着温度升高而变逐渐变成红色，或者火焰随着温度升高而变逐渐变成红色，或者火焰随着温度升高而变成成成成青蓝色青蓝色青蓝色青蓝色（此所谓：炉火纯青）。色温（此所谓：炉火纯青）。色温（此所谓：炉火纯青）。色温（此所谓：炉火纯青）。色温的应用在日常生活中是很广泛的，如日光灯的应用在日常生活中是很广泛的，如日光灯的应用在日常生活中是很广泛的，如日
34、光灯的应用在日常生活中是很广泛的，如日光灯与钨丝灯照明颜色不同，在摄影及显微摄影与钨丝灯照明颜色不同，在摄影及显微摄影与钨丝灯照明颜色不同，在摄影及显微摄影与钨丝灯照明颜色不同，在摄影及显微摄影中，色温也是需要经常需要了解和注意的概中，色温也是需要经常需要了解和注意的概中，色温也是需要经常需要了解和注意的概中，色温也是需要经常需要了解和注意的概念。念。念。念。光的颜色光的颜色色温色温色温色温4）光的可逆性光的可逆性在反射和入射定律中，光线如果沿反射和折射方向反向入在反射和入射定律中，光线如果沿反射和折射方向反向入射时，则相应的反射和折射光将沿原来的入射射时，则相应的反射和折射光将沿原来的入射
35、光的方向逆光的方向逆向返回向返回, ,既光路是可逆的。既光路是可逆的。 几何光学基本定律几何光学基本定律OO光学基础光学基础光学基础光学基础透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理凸透镜和凹透镜凸透镜和凹透镜凸透镜和凹透镜凸透镜和凹透镜中间比边缘后的透镜中间比边缘后的透镜称为凸透镜，凸透镜称为凸透镜，凸透镜对光线有汇聚作用。对光线有汇聚作用。 中间比边缘薄的透镜中间比边缘薄的透镜称为凹透镜，凹透镜称为凹透镜，凹透镜对光线有发散作用。对光线有发散作用。光学基础光学基础透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理凸透镜和凹透镜凸透镜和凹透镜凸透镜和凹透镜凸透镜和凹透镜凸透镜（会聚光）凸
36、透镜（会聚光）凹透镜（发散光）凹透镜（发散光）光学基础光学基础透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理实像和虚象实像和虚象实像和虚象实像和虚象当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，这个像射向当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，这个像射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，光屏承接，是实像是实像。如投影。如投影。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像（不能用光当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到），屏接收到，只能用眼睛看到），是虚像是
37、虚像。如镜像。如镜像。 光学基础光学基础透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜凸透镜对光线有汇聚作用。凸透镜能使平行光汇聚在一点，凸透镜对光线有汇聚作用。凸透镜能使平行光汇聚在一点，这个点叫做焦点（这个点叫做焦点（focusfocus）。）。焦点到透镜中心的距离焦点到透镜中心的距离f f叫做焦距（叫做焦距（focallengthfocallength）。）。物体到透镜中心的距离简称为物距物体到透镜中心的距离简称为物距u u。像到透镜中心的距离间称为像距像到透镜中心的距离间称为像距v v。 光学基础光学基础透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理凸透镜成
38、像的规律凸透镜成像的规律凸透镜成像的规律凸透镜成像的规律5 5种典型情况种典型情况种典型情况种典型情况1.1.当当u2fu2f时，凸透镜成倒立、缩小的时，凸透镜成倒立、缩小的实像实像 2.2.当当u=2fu=2f时，凸透镜成倒立等大的实时，凸透镜成倒立等大的实象象 3.3.当当fu2ffu2f时，凸透镜成倒立、放大时，凸透镜成倒立、放大的实像的实像4.4.当当u=fu=f时，凸透镜不成像时，凸透镜不成像 5.5.当当ufuf时，凸透镜成正立放大的虚时，凸透镜成正立放大的虚像像注意点注意点物物物物 距距距距(u)(u)(u)(u)像的情况像的情况像的情况像的情况倒立或倒立或倒立或倒立或正立正立正
39、立正立放大或放大或放大或放大或缩小缩小缩小缩小像距像距像距像距v v v v（CMCMCMCM）像的位置像的位置像的位置像的位置（同侧或异侧）（同侧或异侧）（同侧或异侧）（同侧或异侧）介于焦距和介于焦距和介于焦距和介于焦距和2 2 2 2倍焦距之间倍焦距之间倍焦距之间倍焦距之间（fu2ffu2ffu2ffu2f）小于焦距小于焦距小于焦距小于焦距（uf)uf)uf)u2f异侧（实）异侧（实）同侧（虚）同侧（虚）正立正立放大放大光学基础光学基础透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理透镜成像原理光学基础当当fu2f时，凸透镜成倒立、放大的实像时，凸透镜成倒立、放大的实像光学基础当当uf时，凸透镜成正立放大的虚像时，凸透镜成正立放大的虚像物镜目镜光学基础A”B”显微镜为复式放大结构显微镜为复式放大结构:、当、当fu2ffu2f时，在凸透镜像方时，在凸透镜像方一侧成倒立、放大的实像（物镜一侧成倒立、放大的实像（物镜放大）放大）、当、当ufuf时，通过在凸透镜像时，通过在凸透镜像方一侧可观察到在物方一侧有正方一侧可观察到在物方一侧有正立放大的虚像（目镜放大）立放大的虚像（目镜放大）
