显微镜望远镜大型天文望远镜光电仪器教学设计教学内容

教学内容 1.绪论 2.几何光学 3.光波干涉和相干性 4.衍射光学 5.信息光学引论 6.光在晶体中的传播 7.吸收、色散和散射 第一章几何光学的基本原理 （ ） 照相机、投影仪 常见光电仪器： 显微镜 望远镜 大型天文望远镜 光电仪器三大部分： 机械部分： 仪器的传动机构、联接机构、调整机构、壳体等电器部分： 各种电子线路、照明、显示、计算机控制等 光学部分： 由各类透镜、棱镜、平面镜、光栅等光学元件组合而成几何光学是光学中发展最早的一部分。它所研究的中心问题是物体经光学系统成像的问题。它是以光线概念为基础，研究光的传播规律和成像规律。适用条件：传播时遇到障碍物的尺寸远大于波长。 几何光学的基本原理 2、反射定律 3. 折射定律 ( Snell定律) §1 几何光学基本定律 （“三定律”） 1. 直线传播 (均匀媒质中)从三定律出发，研究光线经不同界面的传播方向，研究光线的传播和成像问题。 一、几何光学的基本实验定律 1、直线传播定律 光在均匀介质中沿直线传播（平面镜成像规律，日全食）。 2、光的反射定律 3、光的折射定律 二、 “三定律”内容 介质2 介质1 分界面 物 像 棱镜 () 棱镜由抛光平面包围着的透明介质组成，可以改变光线传播方向。

三、全反射 光密介质（n1）到光疏介质（n2） 入射角大于临界角 全反射图片 按照波动理论，产生全反射时除反射波外墨子几何光学，在光疏介质中并非完全不存在透射波，只不过它沿界面方向传播，且其振幅在垂直界面方向按指数衰减，透入深度只有波长量级，称为倏逝波，或隐失波。但平均来说，光波的能量全部返回光密介质，在光疏介质中并不形成透射光。 光导纤维 Light can with loss in a fiber, the light is it the core- and the of light by the core is small. 全反射棱镜 倒转棱镜 屋脊形五棱镜 主要用于改变光传播方向并使像上下左右转变。 §2费马原理 (’s ) 于1679年提出的，它是从光程的观点描述光传播的规律。 光程的概念对几何光学的重要意义体现在费马原理中。

几何光学的基础是前面所提到三个实验定律，费马却用光程的概念高度概括地把它们归结成一个统一的原理。 光 学参考书 1、光学郭永康高等教育出版社 2、光学蔡履中科学出版社 3、现代光学基础钟锡华北京大学出版社 期末总成绩构成 平时作业： 20分平时成绩： 10分 期中考试： 20分期末考试： 50分 教材 光学赵凯华高等教育出版社 4、光学原理玻恩电子工业出板社光学绪论 一、光学研究内容 二、光学发展历史 三、为什么学习光学 一、光学研究内容 光学研究光的本性、光的发射、传播、接收和光与物质的相互作用等方面的规律。 光学研究是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围，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。光学是物理学的一个重要组成部分显微镜望远镜大型天文望远镜光电仪器教学设计教学内容，也是与其他应用技术紧密相关的学科。光学分成几何光学、物理光学和量子光学 几何光学是从光线的概念出发，研究光在各种媒质中传播的特点和成像规律。 物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，通常也称为波动光学。波动光学研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向异性的媒质中传播的现象和规律。

量子光学是从光子的性质出发，研究光与物质相互作用的学科。它的基础主要是量子力学和量子电动力学。 墨子(前468年～前376年）对光学很有研究，研究光的直线传播、光的反射和若干物影成像规律。??? 二、光学发展历史 中国的《墨经》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，影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。 自《墨经)开始，公元11世纪阿拉伯人伊本·海赛木发明透镜；公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时独立地发明显微镜；17世纪上半叶，斯涅耳和笛卡儿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定律。 光的机械论认识 ---粒子-波动之争 斯涅耳 笛卡儿 费马 胡克 牛顿 惠更斯杨氏（T.Young 1773-1829) 杨氏干涉实验为波动光学的复兴作出了开创性的工作。用干涉原理解释牛顿环的成因和薄膜的彩色。但是由于杨氏的见解大部分是定性的表达，所以没有赢得普遍认可。 波动理论的复兴 1818年巴黎科学院有奖征文活动，支持光的粒子说观点，但是他们的希望落空了。因为，尽管有强烈的反对，奖金还是授给了以波动理论为其论述基础的菲涅耳(A. J. , 1788-1827)，而且这只不过是接连这样一系列研究的第一篇，这些研究在几年之内就使微粒理论的声誉丧失尽净。

傅科与斐索和布雷格特在1850年所进行的一项由阿拉果首先建议的实验，确认光速在空气中和水中哪个更快。 傅科 斐索 布雷格特麦克斯韦推测光波是电磁波光波电磁理论的建立： 法拉第(M., 1791-1867) 麦克斯韦(J.C.MaxweⅡ,1831-1879 1888年赫兹的直接实验所证实光就是电磁波 电磁波谱 经典物理的大厦的建成！！ 经典光学不能说明光的发射过程和吸收过程。在这些过程中墨子几何光学，物质和光波场相互作用的精细面貌被显现出来。支配这些过程的规律，是近代光学。 基尔霍夫 （G. R. ,1824～1887） 夫琅禾费 (J. , 1787-1826) 近代物理的开启—光谱 近代物理的开启—紫外灾难 瑞利和金斯根据经典统计力学和电磁波理论，导出黑体辐射公式，该公式要求辐射能量随频率的增长而趋于无穷大。 瑞利(J. W. S. 1842一1919) 金斯(J. H. -1946) 量子力学的诞生 为了解决黑体辐射理论中的矛盾，1900年普朗克提出了量子假说墨子几何光学，认为各种频率的电磁波(包括光)，只能像微粒似地以一定最小份额的能量程??h? (称为能量子)发生。

其中h=6.55×l0-27尔格/秒，是普朗克常数。我们可以说，常数h的出现是近代物理学区别于旧物理学的标志。 普朗克 ?(1858-1947)? 光本质的再认识 爱因斯坦根据普朗克理论，于1905年使光的微粒理论在一种新形式下复活起来。他假设，普朗克的能量量子作为实在的光粒子而存在，这种光粒子叫做“光量子”或“光子”。由此他成功地解释了当时在光-粒子能量转换方面新发现不久的一些现象，它们用波动理论不能够说明显微镜望远镜大型天文望远镜光电仪器教学设计教学内容，其中主要是所谓光电效应和光化学基本规律。 爱因斯坦 (1879-1955) 量子力学的诞生 玻尔(N. Bohr,1885-1962)把量子理论应用到原子结构，于1913年成功地解释了气体线光谱的