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绪章绪论
了解光学发展简史,掌握光学研究内容与方法。从而熟知光学课程鲜明的特点,为正课的学习做好铺垫
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●0.1光学的研究内容和方法
一 光学的研究内容及学科分支
二 研究方法
1 什么是物理理论?理论与实验的关系怎样?
2 理论要满足什么条件?应用理论解决实际问题时要注意什么 -
●0.2光学发展简史—经典光学阶段
一 经典光学阶段
二 近代光学阶段 -
●0.3光学发展简史—现代光学及课程要求
现代光学及课程要求
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第一章光的干涉
着重讨论光的干涉定义、相干条件以及分波面和分振幅干涉装置的干涉光强分布规律,最后讨论迈克尔逊干涉仪和法布里-珀罗干涉仪的基本原理和应用
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●1.1光波的基本性质
一 电磁场的波动性
1 光的本质
2 光波段
二 光的检测与光强
1 光强
2 光强的复数表达形式 -
●1.2干涉的基本理论
一 波动的独立性、叠加性
1机械波的独立性和叠加性
2 干涉现象是波动的特性
3两列波在相遇处的振动叠加
二 相干与不相干叠加 -
●1.3由单色波叠加所形成的干涉图样
一 相位差和光程差
1单色光波及其描述
2波的方程与光程
3相位差与光程差
二 干涉图样及花样特点
1干涉图的形成
2横向近似直线干涉条纹的物理图像 -
●1.4分波面双光束干涉
一 杨氏实验原理
1普通光源的发光机制
2获得稳定干涉图样的条件和方法
3分波面干涉的特殊装置和杨氏实验
二 其他分波面实验
1菲涅耳双面镜
2劳埃德镜实验
3干涉条纹的移动 -
●1.5干涉条纹的可见度 光波时、空相干性
一 干涉条纹的可见度
二 时间相干性
1光源的非单色性对干涉条纹的影响
2时间相干性
三 空间相干性
1光源的线度(扩展单色光源)对干涉条纹的可见度的影响
2 空间相干性 -
●1.6 半波损失和额外光程差
一 菲涅耳公式
二 半波损失的解释
三 薄膜干涉的额外光程差 -
●1.7分振幅的薄膜干涉-等倾干涉
一 等倾条纹
二 单色面光源产生的等倾干涉条纹及特点 -
●1.8分振幅的薄膜干涉-等厚干涉
一 等厚干涉条纹
二 劈尖干涉的应用
三 牛顿环 -
●1.9迈克耳孙干涉仪
一 干涉仪的原理
二干涉仪的主要特性
三 干涉仪的应用 -
●1.10法布里——珀罗干涉仪 多光束干涉
一 法布里—珀罗干涉仪 光强分布
1仪器结构及原理
2递减振幅多光束干涉的光强分布
二 法布里—珀罗干涉仪 物理图像
1干涉图样的特点
2法布里—珀罗干涉仪的应用
三 等振幅的多光束干涉
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第二章光的衍射
介绍研究衍射现象的基本理论惠更斯菲涅尔原理,由此讨论一些特殊形状如缝、孔、屏、栅的光波传播规律及物理图像。从而为学习研究现代光学奠定基础。
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●2.1衍射的基本原理及分类
一 衍射现象概述
1光的衍射现象
2衍射的一般特点
3关于衍射的几点说明
二 惠更斯-菲涅耳原理及衍射现象分类
1惠更斯-菲涅耳原理
2基尔霍夫衍射积分
3衍射现象的分类 -
●2.2菲涅耳半波带 菲涅耳衍射
一 菲涅耳衍射的分析方法
1菲涅耳半波带
2合振幅的计算
3光的直线传播
4直线传播和衍射的关系
二 圆孔、圆屏的菲涅耳衍射及波带片 -
●2.3夫琅禾费单缝衍射
一 夫琅禾费单缝衍射的现象及光强分布
二 夫琅禾费单缝衍射图样的特点
1单缝衍射花样的特点
2用半波带法定性分析 -
●2.4夫琅禾费圆孔衍射
一 实验装置
二 光强分布
三 圆孔衍射光强分布特点 -
●2.5夫琅禾费多缝衍射
一 实验装置及物理图像的定性分析
二 夫琅禾费多缝衍射的强度分布
三 多缝衍射图样特性
1多缝衍射图样强度分布的特征
2双缝衍射
3干涉和衍射的区别和联系 -
●2.6平面衍射光栅
一 光栅方程
二 光栅光谱
三 光栅光谱仪
四 闪耀光栅
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第三章光的偏振
干涉和衍射现象揭示了光的波动性,但不能说明光波是一种横波,而光的偏振现象则说明了光波的横波性。本章着重学习偏振光的产生、检定和干涉,了解光的干涉、衍射和偏振是构成波动光学的基础。
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●3.1光波的偏振态
一 自然光与偏振光
1偏振和偏振态
2线偏振光、自然光、部分偏振光
3偏振度
二 圆偏振光和椭圆偏振光
1圆和椭圆偏振光
2圆(椭圆)偏振光的旋向
3圆和椭圆偏振光的描述 -
●3.2线偏振光与部分偏振光
一 二向色性产生线偏振光
1二向色性与偏振片
2马吕斯定律
二 反射和折射的偏振现象
1反射光的偏振态
2布儒斯特定律
3折射光的偏振态 -
●3.3光通过单轴晶体时的双折射
一 晶体双折射现象及基本定义与规律
1双折射现象
2 o光和e光
3晶体的光轴、主平面与主截面
4 o光和e光的相对光强
二 光在晶体中的波面
1惠更斯假设
2正、负晶的波面图
三 光在晶体中的传播方向
1惠更斯作图法
2几个平面波在方解石中传播的特例 -
●3.4晶体光学元件
一 双折射起偏棱镜
1尼科耳棱镜
2沃拉斯顿棱镜
二 光学相位延迟器件
1几种波晶片
2 Babinet补偿器和Soleil补偿器 -
●3.5椭圆偏振光和圆偏振光获得和检验
一 自然光改造成椭圆偏振光或圆偏振光
二 偏振态的实验检验 -
●3.66平行偏振光的干涉
一 干涉装置及干涉光强的计算
二 几种干涉现象的讨论
1关于光强I 的讨论
2色偏振
3偏振光干涉条纹的形成 -
●3.7其他偏振现象
一 人为双折射
二 旋光现象
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第四章几何光学基本原理
掌握光的直线传播定律、反射定律和折射定律,了解研究光在透明介质中传播规律的几何学方法,掌握成像的概念,能够正确运用新笛卡尔符号法则探求成像的规律。
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●4.1几个基本概念和定律 费马原理
一 几个基本概念和几何光学的基本实验定律
1光线和波面
2几何光学的基本实验定律
二 费马原理—光线传播的普遍规律
1费马原理
2费马原理的应用
三 成像的基本概念
1光学系统
2单心光束
3物和像
4物空间和像空间 -
●4.2光在平面界面上的反射和折射、棱镜
一 光在平面界面上的反射与折射
二 全反射 棱镜 -
●4.3光在球面上的反射和折射
一 符号法则
二 光在球面上的反射
1球面反射对单心性的破坏
2近轴光线下球面反射的物像公式
三 光在球面上的折射
1球面折射对单心性的破坏
2近轴光线下球面折射的物象公式
四 高斯公式和牛顿公式 -
●4.4光连续在几个球面界面上的折射 虚物的概念
一 共轴光具组
二 逐个球面成像法 -
●4.5薄透镜
一 近轴条件下的薄透镜成像
1透镜
2薄透镜傍轴成像
3空气中的薄透镜
4垂轴放大率
二 薄透镜成像作图法 -
●4.6近轴物近轴光线成像的条件
一 近轴物在近轴光线条件下球面反射成像
二 近轴物近轴光线条件下球面折射成像
三 光连续在几个球面界面上折射的横向放大率 -
●4.7理想光具组的基点和基面
一 基点和基面的概念
二 基点的一些特性
三 理想光学系统的基点和基面表示
四 物像公式
五 焦距关系
六 垂轴放大率β
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第五章光学仪器的基本原理
了解人眼的基本构造和光学性质,掌握助视光学仪器的工作原理和三个本领,即放大本领、聚光本领和分辨本领,了解光阑在光学仪器中的地位和作用,学会有效光阑、入射光瞳和出射光瞳的计算,了解光度学中的基本概念及其单位。
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●5.1人的眼睛
一 人眼简介
1人眼的结构
2简化眼模型
二 人眼的调节
1人眼的调节功能
2眼睛的缺陷和校正 -
●5.2助视仪器的放大本领
一 助视仪器的放大本领
二 放大镜 -
●5.3显微镜的放大本领
一 显微镜的工作原理
二 显微镜的放大本领 -
●5.4望远镜的放大本领
一 折射式望远镜的放大本领
1开普勒望远镜
2伽利略望远镜
二 反射式望远镜
1反射式望远镜的结构、特点
2 类型和光路图
3激光扩束器 -
●5.5光阑 光瞳
一 光阑的概念
二 有效光阑和光瞳
三 怎样确定有效光阑
四 典型光学系统的光阑 -
●5.6光度学概要
一 辐射通量
二 光视效率
三 光通量 Φ
四 发光强度 I
五 照度 E
六 光出射度
七 光亮度 -
●5.7物镜的聚光本领
一 显微镜的聚光本领 数值孔径
二 望远镜、照相机的聚光本领 相对孔径 -
●5.8助视仪器的像分辨本领
一 分辨本领
二 人眼的分辨本领
三 望远镜物镜的分辨本领
四 显微镜物镜的分辨本领 -
●5.9分光仪器的色分辨本领
一 色散本领
二 色分辨本领
三 棱镜光谱仪