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物理光學為什麼只講電場

發布時間:2022-09-22 10:58:09

1. 大學物理,物理光學。

因為原本的電場強度是兩條狹縫的電場強度之和,遮住一條狹縫後電場強度減半。而光強與電場強度的平方成正比,所以光強就是原來的1/4(1/2的平方)

2. 高三物理光學知識點

如果你熱愛讀書,那你就會從書籍中得到靈魂的慰藉;從書中找到生活的榜樣;從書中找到自己生活的樂趣;並從中不斷地發現自己,提升自己,從而超越自己。以下是我給大家整理的 高三物理 光學知識點,希望能助你一臂之力!

高三物理光學知識點1

幾何光學以光的直線傳播為基礎,主要研究光在兩個均勻介質分界面處的行為規律及其應用。

從知識要點可分為四方面:一是概念;二是規律;三為光學器件及其光路控製作用和成像;四是光學儀器及應用。

(一)光的反射

1.反射定律

2.平面鏡:對光路控製作用;平面鏡成像規律、光路圖及觀像視場。

(二)光的折射

1.折射定律

2.全反射、臨界角。全反射棱鏡(等腰直角棱鏡)對光路控製作用。

3.色散。棱鏡及其對光的偏折作用、現象及機理

應用注意:

1.解決平面鏡成像問題時,要根據其成像的特點(物、像關於鏡面對稱),作出光路圖再求解。平面鏡轉過α角,反射光線轉過2α

2.解決折射問題的關鍵是畫好光路圖,應用折射定律和幾何關系求解。

3.研究像的觀察范圍時,要根據成像位置並應用折射或反射定律畫出鏡子或遮擋物邊緣的光線的傳播方向來確定觀察范圍。

4.無論光的直線傳播,光的反射還是光的折射現象,光在傳播過程中都遵循一個重要規律:即光路可逆。

(三)光導纖維

全反射的一個重要應用就是用於光導纖維(簡稱光纖)。光纖有內、外兩層材料,其中內層是光密介質,外層是光疏介質。光在光纖中傳播時,每次射到內、外兩層材料的界面,都要求入射角大於臨界角,從而發生全反射。這樣使從一個端面入射的光,經過多次全反射能夠沒有損失地全部從另一個端面射出。

(四)光的干涉

光的干涉的條件是有兩個振動情況總是相同的波源,即相干波源。(相干波源的頻率必須相同)。形成相干波源的 方法 有兩種:(1)利用激光(因為激光發出的是單色性極好的光)。(2)設法將同一束光分為兩束(這樣兩束光都來源於同一個光源,因此頻率必然相等)。

(五)干涉區域內產生的亮、暗紋

1.亮紋:屏上某點到雙縫的光程差等於波長的整數倍(相鄰亮紋(暗紋)間的距離)。用此公式可以測定單色光的波長。用白光作雙縫干涉實驗時,由於白光內各種色光的波長不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現彩色條紋,各級彩色條紋都是紅靠外,紫靠內。

(六)衍射

注意關於衍射的表述一定要准確。(區分能否發生衍射和能否發生明顯衍射)

1.各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射。

2.發生明顯衍射的條件是:障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長相比,甚至比波長還小。

(七)光的電磁說

1.麥克斯韋根據電磁波與光在真空中的傳播速度相同,提出光在本質上是一種電磁波?D?D這就是光的電磁說,赫茲用實驗證明了光的電磁說的正確性。

2.電磁波譜。波長從大到小排列順序為:無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。各種電磁波中,除可見光以外,相鄰兩個波段間都有重疊。

各種電磁波的產生機理分別是:無線電波是振盪電路中自由電子的周期性運動產生的;紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發後產生的;倫琴射線是原子的內層電子受到激發後產生的;γ射線是原子核受到激發後產生的(伴隨α、β衰變而產生)。

3.各種電磁波的產生、特性及應用。

(八)光的偏振

光的偏振也證明了光是一種波,而且是橫波。各種電磁波中電場E的方向、磁場

(九)光電效應

1.在光的照射下物體發射電子的現象叫光電效應。(下圖裝置中,用弧光燈照射鋅版,有電子從鋅版表面飛出,使原來不帶電的驗電器帶正電。)光效應中發射出來的電子叫光電子。

ν0,只有ν0才能發生光電效應;②光電子的初動能與入射光的強度無關,只隨入光的頻率增大而增大;③當入射光的頻率大於極限頻率時,光電流的強度與入射光的強度成正比;④瞬時性(光電子的產生不超過10-9s)。

3.愛因斯坦的光子說。光是不連續的,是一份一份的,每一份叫做一個光子,光子的能量成正比:E=hν

4.愛因斯坦光電效應方程:h-W(W是逸出功,即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。)

(十)康普頓效應

在研究電子對X射線的散射時發現:有些散射波的波長比入射波的波長略大。康普頓認為這是因為光子不僅有能量,也具有動量。實驗結果證明這個設想是正確的。因此康普頓效應也證明了光具有粒子性。

(十一)光的波粒二象性

干涉、衍射和偏振以無可辯駁的事實表明光是一種波;光電效應和康普頓效應又用無可辯駁的事實表明光是一種粒子;因此現代物理學認為:光具有波粒二象性。

高三物理光學知識點2

公式

光的反射和折射(幾何光學)

1.反射定律α=i {α;反射角,i:入射角}

2.絕對折射率(光從真空中到介質)n=c/v=sin /sin {光的色散,可見光中紅光折射率小,n:折射率,c:真空中的光速,v:介質中的光速, :入射角, :折射角}

3.全反射:1)光從介質中進入真空或空氣中時發生全反射的臨界角C:sinC=1/n

2)全反射的條件:光密介質射入光疏介質;入射角等於或大於臨界角

注:

(1)平面鏡反射成像規律:成等大正立的虛像,像與物沿平面鏡對稱;

(2)三棱鏡折射成像規律:成虛像,出射光線向底邊偏折,像的位置向頂角偏移;

(3)光導纖維是光的全反射的實際應用〔見第三冊P12〕,放大鏡是凸透鏡,近視眼鏡是凹透鏡;

(4)熟記各種光學儀器的成像規律,利用反射(折射)規律、光路的可逆等作出光路圖是解題關鍵;

(5)白光通過三棱鏡發色散規律:紫光靠近底邊出射見〔第三冊P16〕。

高三物理光學知識點3

光的直線傳播

1.光在同一種均勻透明的介質中沿直線傳播,各種頻率的光在真空中傳播速度:C=3?108m/s; 各種頻率的光在介質中的傳播速度均小於在真空中的傳播速度,即 v<c。< p="">

2.本影和半影

(l)影:影是自光源發出並與投影物體表 面相 切的光線在背光面的後方圍成的區域.

(2)本影:發光面較小的光源在投影物體後形成的光線完全不能到達的區域.

(3)半影:發光面較大的光源在投影物體後形成的只有部分光線照射的區域.

(4)日食和月食:人位於月球的本影內能看到日全食,位於月球的半影內能看到日偏食,位於月球本影的延伸區域(即「偽本影」)能看到日環食.當地球的本影部分或全部將月球反光面遮住,便分別能看到月偏食和月全食.

3.用眼睛看實際物體和像

用眼睛看物或像的本質是凸透鏡成像原理:角膜、水樣液、晶狀體和玻璃體共同作用的結果相當於一隻 凸透鏡。發散光束或平行光束經這只凸透鏡作用後,在視網膜上會聚於一點,引起感光細胞的感覺,通過視神經傳給大腦,產生視覺。

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3. 光學主要研究的什麼

光學(optics),是研究光(電磁波)的行為和性質,以及光和物質相互作用的物理學科。傳統的光學只研究可見光,現代光學已擴展到對全波段電磁波的研究。

我們通常把光學分成幾何光學、物理光學和量子光學。
幾何光學
是從幾個由實驗得來的基本原理出發,來研究光的傳播問題的學科。它利用光線的概念、折射、反射定律來描述光在各種媒質中傳播的途徑,它得出的結果通常總是波動光學在某些條件下的近似或極限。
物理光學
是從光的波動性出發來研究光在傳播過程中所發生的現象的學科,所以也稱為波動光學。它可以比較方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振,以及光在各向異性的媒質中傳插時所表現出的現象。波動光學的基礎就是經典電動力學的麥克斯韋方程組。波動光學不詳論介電常數和磁導率與物質結構的關系,而側重於解釋光波的表現規律。波動光學可以解釋光在散射媒質和各向異性媒質中傳播時現象,以及光在媒質界面附近的表現;也能解釋色散現象和各種媒質中壓力、溫度、聲場、電場和磁場對光的現象的影響。
量子光學
英文名稱:quantum optics
量子光學是以輻射的量子理論研究光的產生、傳輸、檢測及光與物質相互作用的學科。
這種從光子的性質出發,來研究光與物質相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。
光的這種既表現出波動性又具有粒子性的現象既為光的波粒二象性。後來的研究從理論和實驗上無可爭辯地證明了:非但光有這種兩重性,世界的所有物質,包括電子、質子、中子和原子以及所有的宏觀事物,也都有與其本身質量和速度相聯系的波動的特性。

4. 物理課上常常講到電場、磁場、重力場等等,究竟「場」是什麼

通常,兩個物體之間沒有接觸而又能發生相作用時,就說這兩個物體是通過場而發生作用的。例如,太陽和地球通過真空中的引力場相互作用,電荷之間通過電場相互作用,磁鐵和鐵之間通過磁場發生作用。我們要推動一個車,就必須用手與車接觸並施以推力,如果不接觸就沒法給它力。如果手和車之間存在場,那麼,我們就可以不與車接觸,而通過場來施以車推力。

所以場是這樣一種物質,它是處於空間中不同位置的物體,相互作用的媒介。

5. 光學問題

增透膜對不同波長光線的增透效果不同,例如對綠光增透效果好,相對來說對紅光和藍光增透效果就較差,即被反射出來的紅光和藍光相對就多,這樣,透鏡反射出來的光就呈現緊色。如果增透膜對藍光和綠光增透效果好,對紅光光和藍光增透效果就較差,即被反射出來的紅光和藍光相對就多,這樣,透鏡反射出來的光不呈現紫色。如果增透膜對藍光和綠光增透效果好,對紅光和黃光增透效果差,透鏡就反射橙光。在拍攝彩色照片時,因鏡片材料不同,增透膜的增透光色光不同,會使照片產生不同的增透性能,只要在各透鏡上鍍上不同特性的增透膜並互相搭起來,就可以消除或減弱由於鏡片材料及增透膜所造成的偏色。因此,各種不同的鏡片會反射出王顏色。鏡頭反射 的光線越強,說明光線透過鏡頭的量就越少,鍍膜質量就越差。把鏡頭對著自己,如果在鏡頭里看到自己的影像越淡,說明鏡頭鍍膜的增透效果越好,如果鏡頭能映了較明亮的影像,說明鏡頭的反光率大,透光率就小,鍍膜的增透效果就差。所以「黑洞洞 」的的鏡頭,從鍍膜角度來評價,應該是好的鏡頭。
鏡片上的增透膜一般採用電子束真空鍍膜工藝,即在直空條件下,用強力電子束射在鍍膜材料上使其汽化蒸發,粘附在在鏡片上成為增透膜。電子束多層鍍膜用EBC表示,多層鍍膜用MC表示,而SMC則表示超級多層鍍膜。
增透膜容易受潮發霉,因此,鍍膜鏡頭要特別注意防潮。平時應把鏡頭放在防潮箱內,箱內放叭潮劑。礁潮劑可用變色硅膠,它使用方便、吸潮效果好。乾燥的變色硅膠呈藍色,潮濕時呈粉紅色,經曝曬或烘烤把水份蒸了後又變回藍色,可反復使用多年。鏡頭臟了不要輕易用鏡頭紙試擦,更不能用普通的紙和布來試擦,更不能用普通的紙和布來試擦,以免擦傷鏡片的增透膜及劃傷鏡片。清潔鏡頭的正確方法應該是一吹二掃三洗。一吹:當鏡頭有灰塵等臟物時,用清潔鏡頭的專用吹氣球 或醫療用的洗耳球向鏡頭吹氣,把灰塵等臟物吹掉。二掃:由於灰塵等臟物粘附在鏡片上吹不掉,可用清潔鏡頭的專用鏡頭毛刷把臟物掃掉,吹和掃可結合使用。三洗:如鏡頭上有手指印、油污等臟物,經吹、掃仍不奏效時,可用鏡頭清潔劑(俗稱鏡頭水)洗鏡頭。洗鏡頭的方法是用干凈優質的醫用脫脂棉簽或用鏡頭紙捲成棒狀,滴不二、三滴鏡頭水,從鏡頭中央往邊緣螺旋形地試擦鏡頭,有明顯污垢的地方多擦一、二下,然後用干棉簽從鏡頭中央往外螺旋形地把鏡頭擦乾,使可使鏡片光潔如新,鏡頭剛剛發霉時,也可以用鏡頭水拭擦除去。洗鏡頭時不要滴太多的鏡頭水,以免鏡頭水滲入鏡頭內部,在鏡片之間形成露狀水滴,並且很難揮發出來,如果用帶水珠的鏡頭拍攝,影像是模糊的。清潔鏡頭,一般只能清潔鏡頭外邊的兩個鏡片表面,如果鏡頭中間的鏡片有臟物或發霉,最好交由專業人士處理,因為各鏡片的安裝位置十分精密,沒有豐富的拆裝經驗及儀器,很難按照原尺寸安裝好。
明白了增膜的作用,我就將我不成熟的幾點意見
科學射電望遠鏡利用反射電磁波的原理來發現天體,但增膜只對有色光起減少反射的作用.當然類似於真透膜的物質也有可能反射電磁波,但他只是起到減少的作用,並不是消滅.人類的機器也許還是能接受的.
在來,增膜的作用也只是有選擇性的較低某些光的反射並不是全部,類似於真透膜的物質也應該是如此,那情況就很復雜了.
以上就是本人的意見,不知道你還滿意否,有意見的歡迎一起討論
光在進入鏡片的時候會同時發生折射和反射,而入射光的總量等於折射光加反射光。利用光波在反射時的半波損失,在鏡片前鍍上一層膜減少反射光的量,這樣折射出去的光就多了。這樣更便於觀察。這層膜就是增透膜;
2、因為可見光的波長兩端是紅色和紫色,所以選擇增透膜一般都採用更便於波長居中的光折射。因此反射出來的光就是紅色或紫色。所以光學儀器上的鏡片一般都呈現紅色或紫色。
回答者:馮昊楠 - 助理 二級 5-22 20:24
好好學習~天天向上~
等你長大就明白了~
光學
光學(optics)是研究光(電磁波)的行為和性質,以及光和物質相互作用的物理學科。傳統的光學只研究可見光,現代光學已擴展到對全波段電磁波的研究。
光是一種電磁波,在物理學中,電磁波由電動力學中的麥克斯韋方程組描述;同時,光具有波粒二象性,需要用量子力學表達。
光學的起源在西方很早就有光學知識的記載,歐幾里得(Euclid,公元前約330~260)的<反射光學>(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯學者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)寫過一部<光學全書>,討論了許多光學的現象。
光學真正形成一門科學,應該從建立反射定律和折射定律的時代算起,這兩個定律奠定了幾何光學的基礎。17世紀,望遠鏡和顯微鏡的應用大大促進了幾何光學的發展。
光的本性也是光學研究的重要課題。微粒說把光看成是由微粒組成,認為這些微粒按力學規律沿直線飛行,因此光具有直線傳播的性質。19世紀以前,微粒說比較盛行。但是,隨著光學研究的深入,人們發現了許多不能用直進性解釋的現象,例如乾涉、繞射等,用光的波動性就很容易解釋。於是光學的波動說又佔了上風。兩種學說的爭論構成了光學發展史上的一根紅線。
狹義來說,光學是關於光和視見的科學,optics(光學)這個詞,早期只用於跟眼睛和視見相聯系的事物。而今天,常說的光學是廣義的,是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到 X射線的寬廣波段范圍內的,關於電磁輻射的發生、傳播、接收和顯示,以及跟物質相互作用的科學。光學是物理學的一個重要組成部分,也是與其他應用技術緊密相關的學科。
光學是一門有悠久歷史的學科,它的發展史可追溯到2000多年前。
人類對光的研究,最初主要是試圖回答「人怎麼能看見周圍的物體?」之類問題。約在公元前400多年(先秦的代),中國的《墨經》中記錄了世界上最早的光學知識。它有八條關於光學的記載,敘述影的定義和生成,光的直線傳播性和針孔成像,並且以嚴謹的文字討論了在平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中物和像的關系。
自《墨經)開始,公元11世紀阿拉伯人伊本·海賽木發明透鏡;公元1590年到17世紀初,詹森和李普希同時獨立地發明顯微鏡;一直到17世紀上半葉,才由斯涅耳和笛卡兒將光的反射和折射的觀察結果,歸結為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。
1665年,牛頓進行太陽光的實驗,它把太陽光分解成簡單的組成部分,這些成分形成一個顏色按一定順序排列的光分布——光譜。它使人們第一次接觸到光的客觀的和定量的特徵,各單色光在空間上的分離是由光的本性決定的。
牛頓還發現了把曲率半徑很大的凸透鏡放在光學平玻璃板上,當用白光照射時,則見透鏡與玻璃平板接觸處出現一組彩色的同心環狀條紋;當用某一單色光照射時,則出現一組明暗相間的同心環條紋,後人把這種現象稱牛頓環。藉助這種現象可以用第一暗環的空氣隙的厚度來定量地表徵相應的單色光。
牛頓在發現這些重要現象的同時,根據光的直線傳播性,認為光是一種微粒流。微粒從光源飛出來,在均勻媒質內遵從力學定律作等速直線運動。牛頓用這種觀點對折射和反射現象作了解釋。
惠更斯是光的微粒說的反對者,他創立了光的波動說。提出「光同聲一樣,是以球形波面傳播的」。並且指出光振動所達到的每一點,都可視為次波的振動中心、次波的包絡面為傳播波的波陣面(波前)。在整個18世紀中,光的微粒流理論和光的波動理論都被粗略地提了出來,但都不很完整。
19世紀初,波動光學初步形成,其中托馬斯·楊圓滿地解釋了「薄膜顏色」和雙狹縫乾涉現象。菲涅耳於1818年以楊氏乾涉原理補充了惠更斯原理,由此形成了今天為人們所熟知的惠更斯-菲涅耳原理,用它可圓滿地解釋光的乾涉和衍射現象,也能解釋光的直線傳播。
在進一步的研究中,觀察到了光的偏振和偏振光的乾涉。為了解釋這些現象,菲涅耳假定光是一種在連續媒質(以太)中傳播的橫波。為說明光在各不同媒質中的不同速度,又必須假定以太的特性在不同的物質中是不同的;在各向異性媒質中還需要有更復雜的假設。此外,還必須給以太以更特殊的性質才能解釋光不是縱波。如此性質的以太是難以想像的。
1846年,法拉第發現了光的振動面在磁場中發生旋轉;1856年,韋伯發現光在真空中的速度等於電流強度的電磁單位與靜電單位的比值。他們的發現表明光學現象與磁學、電學現象間有一定的內在關系。
1860年前後,麥克斯韋的指出,電場和磁場的改變,不能局限於空間的某一部分,而是以等於電流的電磁單位與靜電單位的比值的速度傳播著,光就是這樣一種電磁現象。這個結論在1888年為赫茲的實驗證實。然而,這樣的理論還不能說明能產生象光這樣高的頻率的電振子的性質,也不能解釋光的色散現象。到了1896年洛倫茲創立電子論,才解釋了發光和物質吸收光的現象,也解釋了光在物質中傳播的各種特點,包括對色散現象的解釋。在洛倫茲的理論中,以太乃是廣袤無限的不動的媒質,其唯一特點是,在這種媒質中光振動具有一定的傳播速度。
對於像熾熱的黑體的輻射中能量按波長分布這樣重要的問題,洛倫茲理論還不能給出令人滿意的解釋。並且,如果認為洛倫茲關於以太的概念是正確的話,則可將不動的以太選作參照系,使人們能區別出絕對運動。而事實上,1887年邁克耳遜用乾涉儀測「以太風」,得到否定的結果,這表明到了洛倫茲電子論時期,人們對光的本性的認識仍然有不少片面性。
1900年,普朗克從物質的分子結構理論中借用不連續性的概念,提出了輻射的量子論。他認為各種頻率的電磁波,包括光,只能以各自確定分量的能量從振子射出,這種能量微粒稱為量子,光的量子稱為光子。
量子論不僅很自然地解釋了灼熱體輻射能量按波長分布的規律,而且以全新的方式提出了光與物質相互作用的整個問題。量子論不但給光學,也給整個物理學提供了新的概念,所以通常把它的誕生視為近代物理學的起點。
1905年,愛因斯坦運用量子論解釋了光電效應。他給光子作了十分明確的表示,特別指出光與物質相互作用時,光也是以光子為最小單位進行的。
1905年9月,德國《物理學年鑒》發表了愛因斯坦的「關於運動媒質的電動力學」一文。第一次提出了狹義相對論基本原理,文中指出,從伽利略和牛頓時代以來占統治地位的古典物理學,其應用范圍只限於速度遠遠小於光速的情況,而他的新理論可解釋與很大運動速度有關的過程的特徵,根本放棄了以太的概念,圓滿地解釋了運動物體的光學現象。
這樣,在20世紀初,一方面從光的乾涉、衍射、偏振以及運動物體的光學現象確證了光是電磁波;而另一方面又從熱輻射、光電效應、光壓以及光的化學作用等無可懷疑地證明了光的量子性——微粒性。
1922年發現的康普頓效應,1928年發現的喇曼效應,以及當時已能從實驗上獲得的原子光譜的超精細結構,它們都表明光學的發展是與量子物理緊密相關的。光學的發展歷史表明,現代物理學中的兩個最重要的基礎理論——量子力學和狹義相對論都是在關於光的研究中誕生和發展的。
此後,光學開始進入了一個新的時期,以致於成為現代物理學和現代科學技術前沿的重要組成部分。其中最重要的成就,就是發現了愛因斯坦於1916年預言過的原子和分子的受激輻射,並且創造了許多具體的產生受激輻射的技術。
愛因斯坦研究輻射時指出,在一定條件下,如果能使受激輻射繼續去激發其他粒子,造成連鎖反應,雪崩似地獲得放大效果,最後就可得到單色性極強的輻射,即激光。1960年,梅曼用紅寶石製成第一台可見光的激光器;同年製成氦氖激光器;1962年產生了半導體激光器;1963年產生了可調諧染料激光器。由於激光具有極好的單色性、高亮度和良好的方向性,所以自1958年發現以來,得到了迅速的發展和廣泛應用,引起了科學技術的重大變化。
光學的另一個重要的分支是由成像光學、全息術和光學信息處理組成的。這一分支最早可追溯到1873年阿貝提出的顯微鏡成像理論,和1906年波特為之完成的實驗驗證;1935年澤爾尼克提出位相反襯觀察法,並依此由蔡司工廠製成相襯顯微鏡,為此他獲得了1953年諾貝爾物理學獎;1948年伽柏提出的現代全息照相術的前身——波陣面再現原理,為此,伽柏獲得了1971年諾貝爾物理學獎。
自20世紀50年代以來,人們開始把數學、電子技術和通信理論與光學結合起來,給光學引入了頻譜、空間濾波、載波、線性變換及相關運算等概念,更新了經典成像光學,形成了所謂「博里葉光學」。再加上由於激光所提供的相乾光和由利思及阿帕特內克斯改進了的全息術,形成了一個新的學科領域——光學信息處理。光纖通信就是依據這方面理論的重要成就,它為信息傳輸和處理提供了嶄新的技術。
在現代光學本身,由強激光產生的非線性光學現象正為越來越多的人們所注意。激光光譜學,包括激光喇曼光譜學、高解析度光譜和皮秒超短脈沖,以及可調諧激光技術的出現,已使傳統的光譜學發生了很大的變化,成為深入研究物質微觀結構、運動規律及能量轉換機制的重要手段。它為凝聚態物理學、分子生物學和化學的動態過程的研究提供了前所未有的技術。
光學的研究內容
我們通常把光學分成幾何光學、物理光學和量子光學。
幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發,來研究光的傳播問題的學科。它利用光線的概念、折射、反射定律來描述光在各種媒質中傳播的途徑,它得出的結果通常總是波動光學在某些條件下的近似或極限。
物理光學是從光的波動性出發來研究光在傳播過程中所發生的現象的學科,所以也稱為波動光學。它可以比較方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振,以及光在各向異性的媒質中傳插時所表現出的現象。
波動光學的基礎就是經典電動力學的麥克斯韋方程組。波動光學不詳論介電常數和磁導率與物質結構的關系,而側重於解釋光波的表現規律。波動光學可以解釋光在散射媒質和各向異性媒質中傳播時現象,以及光在媒質界面附近的表現;也能解釋色散現象和各種媒質中壓力、溫度、聲場、電場和磁場對光的現象的影響。
量子光學 1900年普朗克在研究黑體輻射時,為了從理論上推導出得到的與實際相符甚好的經驗公式,他大膽地提出了與經典概念迥然不同的假設,即「組成黑體的振子的能量不能連續變化,只能取一份份的分立值」。
1905年,愛因斯坦在研究光電效應時推廣了普朗克的上述量子論,進而提出了光子的概念。他認為光能並不像電磁波理論所描述的那樣分布在波陣面上,而是集中在所謂光子的微粒上。在光電效應中,當光子照射到金屬表面時,一次為金屬中的電子全部吸收,而無需電磁理論所預計的那種累積能量的時間,電子把這能量的一部分用於克服金屬表面對它的吸力即作逸出功,餘下的就變成電子離開金屬表面後的動能。
這種從光子的性質出發,來研究光與物質相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。
光的這種既表現出波動性又具有粒子性的現象既為光的波粒二象性。後來的研究從理論和實驗上無可爭辯地證明了:非但光有這種兩重性,世界的所有物質,包括電子、質子、中子和原子以及所有的宏觀事物,也都有與其本身質量和速度相聯系的波動的特性。
應用光學 光學是由許多與物理學緊密聯系的分支學科組成;由於它有廣泛的應用,所以還有一系列應用背景較強的分支學科也屬於光學范圍。例如,有關電磁輻射的物理量的測量的光度學、輻射度學;以正常平均人眼為接收器,來研究電磁輻射所引起的彩色視覺,及其心理物理量的測量的色度學;以及眾多的技術光學:光學系統設計及光學儀器理論,光學製造和光學測試,干涉量度學、薄膜光學、纖維光學和集成光學等;還有與其他學科交叉的分支,如天文光學、海洋光學、遙感光學、大氣光學、生理光學及兵器光學等。
哎呀 , 增透膜是波長的1/4,
增透膜 會把干涉的光給濾掉,這樣就是淡紫色了 ,

6. 物理光學包括哪些部分

物理光學是研究光的基本屬性,包括它的傳播規律和它與物質之間的相互作用。主要包括的內容有:光的電磁波理論、光的干涉、衍射、光的偏振和晶體光學等等。
與幾何光學的區別是:幾何光學是以光線為基礎,用幾何方法研究光在介質中的傳播規律及光學系統的傳播特性。我的理解是,幾何光學從現象出發,通過對光的一些基本現象的研究,得出光的一些基本性質,進而研究與之相關的光學問題。物理光學偏重於從光的本質屬性研究它的性質。兩者不是對立,而是相輔相成,各有各的應用。

7. 物理光學包括哪些部分

物理光學——人類對光本性的認識發展過程

(1)微粒說(牛頓) 基本觀點 認為光像一群彈性小球的微粒。實驗基礎 光的直線傳播、光的反射現象。困難問題 無法解釋兩種媒質界面同時發生的反射、折射現象以及光的獨立傳播規律等。

(2)波動說(惠更斯) 基本觀點 認為光是某種振動激起的波(機械波)。實驗基礎 光的干涉和衍射現象。

①個的干涉現象——楊氏雙縫干涉實驗

條件 兩束光頻率相同、相差恆定。裝置 (略)。 現象 出現中央明條,兩邊等距分布的明暗相間條紋。解釋 屏上某處到雙孔(雙縫)的路程差是波長的整數倍(半個波長的偶數倍)時,兩波同相疊加,振動加強,產生明條;兩波反相疊加,振動相消,產生暗條。應用 檢查平面、測量厚度、增強光學鏡頭透射光強度(增透膜).

②光的衍射現象——單縫衍射(或圓孔衍射)

條件 縫寬(或孔徑)可與波長相比擬。裝置 (略)。現象 出現中央最亮最寬的明條,兩邊不等距發表的明暗條紋(或明暗鄉間的圓環)。困難問題 難以解釋光的直進、尋找不到傳播介質。

(3)電磁說(麥克斯韋) 基本觀點 認為光是一種電磁波。 實驗基礎 赫茲實驗(證明電磁波具有跟光同樣的性質和波速)。各種電磁波的產生機理 無線電波 自由電子的運動;紅外線、可見光、紫外線 原子外層電子受激發;x射線 原子內層電子受激發;γ射線 原子核受激發。可見光的光譜 發射光譜——連續光譜、明線光譜;吸收光譜(特徵光譜。 困難問題 無法解釋光電效應現象。

(4)光子說(愛因斯坦) 基本觀點 認為光由一份一份不連續的光子組成每份光子的能量E=hν。實驗基礎 光電效應現象。裝置 (略)。現象 ①入射光照到光電子發射幾乎是瞬時的;②入射光頻率必須大於光陰極金屬的極限頻率ν。;
③當ν>v。時,光電流強度與入射光強度成正比;④光電子的最大初動能與入射光強無關,只隨著人射光燈中的增大而增大。解釋 ①光子能量可以被電子全部吸收.不需能量積累過程;②表面電子克服金屬原子核引力逸出至少需做功(逸出功)hν。;③入射光強。單位時間內入射光子多,產生光電子多;④入射光子能量只與其頻率有關,入射至金屬表,除用於逸出功外。其餘轉化為光電子初動能。 困難問題 無法解釋光的波動性。

(5)光的波粒二象性 基本觀點 認為光是一種具有電磁本性的物質,既有波動性。又有粒子性。大量光子的運動規律顯示波動性,個別光子的行為顯示粒子性。實驗基礎 微弱光線的干涉,X射線衍射.

8. 什麼是物理光學

物理光學(又稱波動光學)是光學的一個分支,研究的是光的基本特性、傳播規律和光與其他物質之間的相互作用。
其中的干涉、衍射、偏振現象是以幾何光學無法解釋的。
是建立在惠更斯原理之上,可以建立復波前(包括振幅與相位)通過光學系統的模型。這一技術能夠利用計算機數值模擬模擬或計算衍射、干涉、偏振特性、像差 等各種復雜光學現象。由於仍然有所近似,因此物理光學不能像電磁波理論模型那樣能夠全面描述光傳播。對於大多數實際問題來說,完整電磁波理論模型計算量太大,在現在的一般計算機硬體條件下並不十分實用,但小尺度的問題可以使用完整波動模型進行計算。

9. 光學是什麼

光學
光學是研究光(電磁波)的行為和性質,以及光和物質相互作用的物理學科。傳統的光學只研究可見光,現代光學已擴展到對全波段電磁波的研究。

光是一種電磁波,在物理學中,電磁波由電動力學中的麥克斯韋方程組描述;同時,光具有波粒二象性,需要用量子力學表達。

光學的起源在西方很早就有光學知識的記載,歐幾里得(Euclid,公元前約330~260)的<反射光學>(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯學者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)寫過一部<光學全書>,討論了許多光學的現象。

光學真正形成一門科學,應該從建立反射定律和折射定律的時代算起,這兩個定律奠定了幾何光學的基礎。17世紀,望遼鏡和顯微鏡的應用大大促進了幾何光學的發展。

光的本性也是光學研究的重要課題。微粒說把光看成是由微粒組成,認為這些微粒按力學規律沿直線飛行,因此光具有直線傳播的性質。19世紀以前,微粒說比較盛行。但是,隨著光學研究的深入,人們發現了許多不能用直進性解釋的現象,例如乾涉、繞射等,用光的波動性就很容易解釋。於是光學的波動說又佔了上風。兩種學說的爭論構成了光學發展史上的一根紅線。

狹義來說,光學是關於光和視見的科學,optics(光學)這個詞,早期只用於跟眼睛和視見相聯系的事物。而今天,常說的光學是廣義的,是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到 X射線的寬廣波段范圍內的,關於電磁輻射的發生、傳播、接收和顯示,以及跟物質相互作用的科學。光學是物理學的一個重要組成部分,也是與其他應用技術緊密相關的學科。

光學是一門有悠久歷史的學科,它的發展史可追溯到2000多年前。

人類對光的研究,最初主要是試圖回答「人怎麼能看見周圍的物體?」之類問題。約在公元前400多年(先秦的代),中國的《墨經》中記錄了世界上最早的光學知識。它有八條關於光學的記載,敘述影的定義和生成,光的直線傳播性和針孔成像,並且以嚴謹的文字討論了在平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中物和像的關系。

自《墨經)開始,公元11世紀阿拉伯人伊本·海賽木發明透鏡;公元1590年到17世紀初,詹森和李普希同時獨立地發明顯微鏡;一直到17世紀上半葉,才由斯涅耳和笛卡兒將光的反射和折射的觀察結果,歸結為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。

1665年,牛頓進行太陽光的實驗,它把太陽光分解成簡單的組成部分,這些成分形成一個顏色按一定順序排列的光分布——光譜。它使人們第一次接觸到光的客觀的和定量的特徵,各單色光在空間上的分離是由光的本性決定的。

牛頓還發現了把曲率半徑很大的凸透鏡放在光學平玻璃板上,當用白光照射時,則見透鏡與玻璃平板接觸處出現一組彩色的同心環狀條紋;當用某一單色光照射時,則出現一組明暗相間的同心環條紋,後人把這種現象稱牛頓環。藉助這種現象可以用第一暗環的空氣隙的厚度來定量地表徵相應的單色光。

牛頓在發現這些重要現象的同時,根據光的直線傳播性,認為光是一種微粒流。微粒從光源飛出來,在均勻媒質內遵從力學定律作等速直線運動。牛頓用這種觀點對折射和反射現象作了解釋。

惠更斯是光的微粒說的反對者,他創立了光的波動說。提出「光同聲一樣,是以球形波面傳播的」。並且指出光振動所達到的每一點,都可視為次波的振動中心、次波的包絡面為傳播波的波陣面(波前)。在整個18世紀中,光的微粒流理論和光的波動理論都被粗略地提了出來,但都不很完整。

19世紀初,波動光學初步形成,其中托馬斯·楊圓滿地解釋了「薄膜顏色」和雙狹縫乾涉現象。菲涅耳於1818年以楊氏乾涉原理補充了惠更斯原理,由此形成了今天為人們所熟知的惠更斯-菲涅耳原理,用它可圓滿地解釋光的乾涉和衍射現象,也能解釋光的直線傳播。

在進一步的研究中,觀察到了光的偏振和偏振光的乾涉。為了解釋這些現象,菲涅耳假定光是一種在連續媒質(以太)中傳播的橫波。為說明光在各不同媒質中的不同速度,又必須假定以太的特性在不同的物質中是不同的;在各向異性媒質中還需要有更復雜的假設。此外,還必須給以太以更特殊的性質才能解釋光不是縱波。如此性質的以太是難以想像的。

1846年,法拉第發現了光的振動面在磁場中發生旋轉;1856年,韋伯發現光在真空中的速度等於電流強度的電磁單位與靜電單位的比值。他們的發現表明光學現象與磁學、電學現象間有一定的內在關系。

1860年前後,麥克斯韋的指出,電場和磁場的改變,不能局限於空間的某一部分,而是以等於電流的電磁單位與靜電單位的比值的速度傳播著,光就是這樣一種電磁現象。這個結論在1888年為赫茲的實驗證實。然而,這樣的理論還不能說明能產生象光這樣高的頻率的電振子的性質,也不能解釋光的色散現象。到了1896年洛倫茲創立電子論,才解釋了發光和物質吸收光的現象,也解釋了光在物質中傳播的各種特點,包括對色散現象的解釋。在洛倫茲的理論中,以太乃是廣袤無限的不動的媒質,其唯一特點是,在這種媒質中光振動具有一定的傳播速度。

對於像熾熱的黑體的輻射中能量按波長分布這樣重要的問題,洛倫茲理論還不能給出令人滿意的解釋。並且,如果認為洛倫茲關於以太的概念是正確的話,則可將不動的以太選作參照系,使人們能區別出絕對運動。而事實上,1887年邁克耳遜用乾涉儀測「以太風」,得到否定的結果,這表明到了洛倫茲電子論時期,人們對光的本性的認識仍然有不少片面性。

1900年,普朗克從物質的分子結構理論中借用不連續性的概念,提出了輻射的量子論。他認為各種頻率的電磁波,包括光,只能以各自確定分量的能量從振子射出,這種能量微粒稱為量子,光的量子稱為光子。

量子論不僅很自然地解釋了灼熱體輻射能量按波長分布的規律,而且以全新的方式提出了光與物質相互作用的整個問題。量子論不但給光學,也給整個物理學提供了新的概念,所以通常把它的誕生視為近代物理學的起點。

1905年,愛因斯坦運用量子論解釋了光電效應。他給光子作了十分明確的表示,特別指出光與物質相互作用時,光也是以光子為最小單位進行的。

1905年9月,德國《物理學年鑒》發表了愛因斯坦的「關於運動媒質的電動力學」一文。第一次提出了狹義相對論基本原理,文中指出,從伽利略和牛頓時代以來占統治地位的古典物理學,其應用范圍只限於速度遠遠小於光速的情況,而他的新理論可解釋與很大運動速度有關的過程的特徵,根本放棄了以太的概念,圓滿地解釋了運動物體的光學現象。

這樣,在20世紀初,一方面從光的乾涉、衍射、偏振以及運動物體的光學現象確證了光是電磁波;而另一方面又從熱輻射、光電效應、光壓以及光的化學作用等無可懷疑地證明了光的量子性——微粒性。

1922年發現的康普頓效應,1928年發現的喇曼效應,以及當時已能從實驗上獲得的原子光譜的超精細結構,它們都表明光學的發展是與量子物理緊密相關的。光學的發展歷史表明,現代物理學中的兩個最重要的基礎理論——量子力學和狹義相對論都是在關於光的研究中誕生和發展的。

此後,光學開始進入了一個新的時期,以致於成為現代物理學和現代科學技術前沿的重要組成部分。其中最重要的成就,就是發現了愛因斯坦於1916年預言過的原子和分子的受激輻射,並且創造了許多具體的產生受激輻射的技術。

愛因斯坦研究輻射時指出,在一定條件下,如果能使受激輻射繼續去激發其他粒子,造成連鎖反應,雪崩似地獲得放大效果,最後就可得到單色性極強的輻射,即激光。1960年,梅曼用紅寶石製成第一台可見光的激光器;同年製成氦氖激光器;1962年產生了半導體激光器;1963年產生了可調諧染料激光器。由於激光具有極好的單色性、高亮度和良好的方向性,所以自1958年發現以來,得到了迅速的發展和廣泛應用,引起了科學技術的重大變化。

光學的另一個重要的分支是由成像光學、全息術和光學信息處理組成的。這一分支最早可追溯到1873年阿貝提出的顯微鏡成像理論,和1906年波特為之完成的實驗驗證;1935年澤爾尼克提出位相反襯觀察法,並依此由蔡司工廠製成相襯顯微鏡,為此他獲得了1953年諾貝爾物理學獎;1948年伽柏提出的現代全息照相術的前身——波陣面再現原理,為此,伽柏獲得了1971年諾貝爾物理學獎。

自20世紀50年代以來,人們開始把數學、電子技術和通信理論與光學結合起來,給光學引入了頻譜、空間濾波、載波、線性變換及相關運算等概念,更新了經典成像光學,形成了所謂「博里葉光學」。再加上由於激光所提供的相乾光和由利思及阿帕特內克斯改進了的全息術,形成了一個新的學科領域——光學信息處理。光纖通信就是依據這方面理論的重要成就,它為信息傳輸和處理提供了嶄新的技術。

在現代光學本身,由強激光產生的非線性光學現象正為越來越多的人們所注意。激光光譜學,包括激光喇曼光譜學、高解析度光譜和皮秒超短脈沖,以及可調諧激光技術的出現,已使傳統的光譜學發生了很大的變化,成為深入研究物質微觀結構、運動規律及能量轉換機制的重要手段。它為凝聚態物理學、分子生物學和化學的動態過程的研究提供了前所未有的技術。

光學的研究內容

我們通常把光學分成幾何光學、物理光學和量子光學。

幾何光學是從幾個由實驗得來的基本原理出發,來研究光的傳播問題的學科。它利用光線的概念、折射、反射定律來描述光在各種媒質中傳播的途徑,它得出的結果通常總是波動光學在某些條件下的近似或極限。

物理光學是從光的波動性出發來研究光在傳播過程中所發生的現象的學科,所以也稱為波動光學。它可以比較方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振,以及光在各向異性的媒質中傳插時所表現出的現象。

波動光學的基礎就是經典電動力學的麥克斯韋方程組。波動光學不詳論介電常數和磁導率與物質結構的關系,而側重於解釋光波的表現規律。波動光學可以解釋光在散射媒質和各向異性媒質中傳播時現象,以及光在媒質界面附近的表現;也能解釋色散現象和各種媒質中壓力、溫度、聲場、電場和磁場對光的現象的影響。

量子光學 1900年普朗克在研究黑體輻射時,為了從理論上推導出得到的與實際相符甚好的經驗公式,他大膽地提出了與經典概念迥然不同的假設,即「組成黑體的振子的能量不能連續變化,只能取一份份的分立值」。

1905年,愛因斯坦在研究光電效應時推廣了普朗克的上述量子論,進而提出了光子的概念。他認為光能並不像電磁波理論所描述的那樣分布在波陣面上,而是集中在所謂光子的微粒上。在光電效應中,當光子照射到金屬表面時,一次為金屬中的電子全部吸收,而無需電磁理論所預計的那種累積能量的時間,電子把這能量的一部分用於克服金屬表面對它的吸力即作逸出功,餘下的就變成電子離開金屬表面後的動能。

這種從光子的性質出發,來研究光與物質相互作用的學科即為量子光學。它的基礎主要是量子力學和量子電動力學。

光的這種既表現出波動性又具有粒子性的現象既為光的波粒二象性。後來的研究從理論和實驗上無可爭辯地證明了:非但光有這種兩重性,世界的所有物質,包括電子、質子、中子和原子以及所有的宏觀事物,也都有與其本身質量和速度相聯系的波動的特性。

應用光學 光學是由許多與物理學緊密聯系的分支學科組成;由於它有廣泛的應用,所以還有一系列應用背景較強的分支學科也屬於光學范圍。例如,有關電磁輻射的物理量的測量的光度學、輻射度學;以正常平均人眼為接收器,來研究電磁輻射所引起的彩色視覺,及其心理物理量的測量的色度學;以及眾多的技術光學:光學系統設計及光學儀器理論,光學製造和光學測試,干涉量度學、薄膜光學、纖維光學和集成光學等;還有與其他學科交叉的分支,如天文光學、海洋光學、遙感光學、大氣光學、生理光學及兵器光學等。

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