南京大學(xué)大學(xué)物理下課件-第11章幾何光學(xué)-1

匯報(bào)人:鄭老師2023-12-31南京大學(xué)《大學(xué)物理（下》課件-第11章幾何光學(xué)-1目錄CONTENCT幾何光學(xué)的基本概念光的干涉光的衍射光的偏振01幾何光學(xué)的基本概念幾何光學(xué)中，光線被視為直線，表示光傳播的路徑。光線由無(wú)數(shù)光線組成的集合，表示光傳播的方向和分布。光束光線和光束光的直線傳播定律光的反射定律光的折射定律光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，不受其他物體影響。光在兩種不同介質(zhì)交界處發(fā)生反射時(shí)，入射角等于反射角。光在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，速度發(fā)生變化，導(dǎo)致折射現(xiàn)象，入射角與折射角之間存在一定關(guān)系。幾何光學(xué)的基本定律

光的傳播規(guī)律光的獨(dú)立傳播規(guī)律多條光線在同種均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，各自獨(dú)立，不受其他光線影響。光的反射和折射組合規(guī)律在反射和折射過(guò)程中，光線的傳播遵循相應(yīng)的定律，確保光路連續(xù)。光的干涉和衍射規(guī)律當(dāng)光波遇到障礙物或通過(guò)小孔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象；多束光波相遇時(shí)，會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。02光的干涉干涉現(xiàn)象干涉條件干涉現(xiàn)象和干涉條件當(dāng)兩束或多束相干光波在空間某一點(diǎn)疊加時(shí)，光波的振幅會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生明暗相間的干涉圖樣。要產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，光波必須具有相同的頻率、相同的振動(dòng)方向、相位差恒定以及有相同的傳播路徑。干涉公式光波的合成強(qiáng)度與各光波的振幅和相位差有關(guān)，干涉公式為：I=∣∣∣∑r?nexp(iS/h)∣∣∣2，其中r?是各光波的振幅，S是光程差，h是普朗克常數(shù)。干涉圖樣根據(jù)干涉公式，光波在空間某一點(diǎn)產(chǎn)生的干涉圖樣可以是明暗相間、等間距或非等間距的條紋。干涉公式和干涉圖樣當(dāng)光線照射到透明薄膜上時(shí)，由于薄膜表面和底部的反射光波發(fā)生干涉，會(huì)產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋。薄膜干涉在光學(xué)儀器、光學(xué)檢測(cè)和光學(xué)薄膜等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如增透膜、反射膜和濾光片等。薄膜干涉薄膜干涉的應(yīng)用薄膜干涉現(xiàn)象03光的衍射光在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí)，偏離直線方向傳播的現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象根據(jù)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象的原因，可以分為干涉衍射和多縫衍射。衍射分類衍射現(xiàn)象和衍射分類夫瑯禾費(fèi)衍射是單縫衍射的一種，當(dāng)單色光通過(guò)一個(gè)狹窄的縫隙時(shí)，會(huì)在屏幕上產(chǎn)生明暗相間的條紋。夫瑯禾費(fèi)衍射的條紋特點(diǎn)是等寬不等暗，即相鄰亮條紋之間的距離相等，但亮條紋的寬度和暗條紋的寬度不同。夫瑯禾費(fèi)衍射的條紋數(shù)量與縫隙的寬度和光的波長(zhǎng)有關(guān)。夫瑯禾費(fèi)衍射菲涅爾衍射是光在障礙物邊緣發(fā)生衍射的現(xiàn)象，通常發(fā)生在光源、障礙物和觀察者之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下。菲涅爾衍射的特點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的干涉圖樣，這種圖樣隨著光源、障礙物和觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化。菲涅爾衍射的應(yīng)用包括光學(xué)儀器設(shè)計(jì)、全息攝影以及光波導(dǎo)等領(lǐng)域。菲涅爾衍射04光的偏振偏振現(xiàn)象光波在振動(dòng)過(guò)程中，其電矢量或磁矢量在某一特定方向上保持一致的現(xiàn)象。偏振光在自然光中，所有光波的電矢量或磁矢量都是隨機(jī)分布的。當(dāng)這些隨機(jī)分布的電矢量或磁矢量只沿著一個(gè)特定的方向振動(dòng)時(shí)，這種光被稱為偏振光。偏振現(xiàn)象和偏振光偏振光的產(chǎn)生和檢測(cè)產(chǎn)生偏振光的方法通過(guò)反射、折射、雙折射、干涉和散射等物理過(guò)程可以產(chǎn)生偏振光。偏振光的檢測(cè)使用偏振片或檢偏器可以檢測(cè)出偏振光。當(dāng)偏振光通過(guò)偏振片或檢偏器時(shí)，只有與偏振片或檢偏器的透振方向一致的光才能通過(guò)。80%80%100%光的雙折射當(dāng)光通過(guò)某些晶體（如方解石、石英等）時(shí)，會(huì)分解成兩個(gè)相互垂直的線偏振光，這種現(xiàn)象被稱為雙折射。由于晶體中不同方向上的折射率不同，導(dǎo)致光在通過(guò)晶體時(shí)發(fā)生分解。這種現(xiàn)象可以用光的波動(dòng)理論來(lái)解釋。雙