2019第一章基础光学1

第一章光学基础第一节光与介质光是能量的一种，它的单位叫光量子。

光是电磁波中的一部分，它和宇宙射线、X射线、无线电波及电视电波等都属电磁能（图1-1）。

本章所讲的是电磁波中的可见光。

光用波长表示，旧制用埃（A=10-10m=0.1nm），亦可用纳米（1 nm=10-9 m）。

可见光的范围在400~750 nm之间。

短于400 nm为紫外线，长于750 nm者为红外线。

自然界的可见光是白的，用三棱镜分光后可把白光分解为红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色。

所有本身能发光的物体，称为发光体或光源。

自然界中大多数物体不发光。

光遇到不发光物体时，根据物体性质和表面特征不同程度地将光反射回来，眼睛借着物体表面的乱反射来辨别宇宙中的物体。

光在宇宙中是直线进行的，在进行过程中遇到物体时，则依照物体的透光程度、密度大小、表面曲度和表面光洁程度发生反射、吸收和折射。

光遇到透明物质，如水和玻璃时可以穿过，因而可以通过这些物质观察物体，这些物质称为透明体或光学介质。

只有部分光可以通过的物质，称为半透明物，如毛玻璃或薄的纸。

光不能通过的物体称不透明物。

光在完全透明的介质中行进时，由于没有光反射到我们的眼睛，因而看不到光的存在，但没有一种介质能允许所有的投射光完全通过，也没有一种物质能将所有的光完全吸收或者反射。

透明体的厚度愈增加，透过的光愈减少；反之，物体愈薄，透过的光愈多。

例如，水是透明介质，少量时允许大部分的光通过。

看起来它是透明的，但只有极微弱的光能透过极深的海底，所以海底是一个黑暗世界。

任何薄到一定程度的物质都可变为透明或半透明，因此透明和不透明是相对的。

某些透明体吸收光谱中可见光的一部分或大部分，只允许其它一部分光谱通过。

例如，黄玻璃只允许黄光通过，红玻璃只允许红光通过，其它的光谱全部被吸收。

因此，我们通过这种玻璃只看到黄的或红的物体。

某些不透明物体能够吸收光谱中的一部分而将其余部分反射回来。

因而我们能辨别它的颜色。

第一章基础光学第一节光我们所能看到外界物体就是因为光的作用。

人眼直接看到的光都是可见光。

光在真空中的速度为3×10^8米/秒。

根据光波波长的不同，光可分为：微波红外线可见光紫外线宇宙射线波长（纳米）10000 760 380 2001纳米=10^-11米红外线、紫外线会灼伤人眼的角膜、晶状体，人眼不可直接接受，而太阳镜可以阻挡紫外线。

第二节屈光当光从一种介质进入另一种介质时，光的行进方向会发生改变，这种现象称之为“折射”，在视光学中把“折射”称之为“屈光”。

为了表示方向改变程度的大小，我们用折射率（n’）来表示，又称为屈光指数。

光在空气中折射率为1，而在别的物质中折射率都比1大，譬如人眼角膜屈光指数为1.377。

我们刚才谈到可见光，也就是常说的白光，是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫组成的。

那么我们是怎么知道的呢？科学家做了以下这个实验：由此可见，三棱镜的折射规律是：光线总是折向三角形的基底方向。

第三节透镜如果我们用两个三棱镜的基底连在一起，根据三棱镜的折射特性，光线都向基底方向折射，并聚于一点，这点称为焦点，根据它的形状特征我们称为凸透镜，焦点到透镜光学中心的距离称为焦距（f）。

如果将两个三棱镜的顶尖连在一起，根据三棱镜的折射特性，光线都向基底方向折射，所以光线会发散，但其反向沿长线会聚于一点，这点就称为（虚）焦点，根据它的形状特征我们称为凹透镜，焦点到透镜光学中心的距离称为焦距（f）。

可以想象，透镜由于凸凹程度的不同，它们对光线的屈光（折射）能力就不一样，为表示透镜屈光能力的不同，我们引入概念–––屈光度，用D表示，D=1/ f，由此，若焦距为1米的透镜，那么它的屈光度就是1.00D，若此透镜是凸透镜，它有着“会聚”光的特征，就记为+1.00D；若此透镜是凹透镜，它有着“发散”光的特征，就记为-1.00D。

第二章眼的屈光系统第一节总论外层（纤维膜）：角膜、巩膜、角巩膜缘眼球壁中层（葡萄膜）：虹膜、睫状体、脉络膜眼球内层（视网膜）：视网膜眼球内容物房水、晶状体、玻璃体眼的构造眼的附属器：眼眶、睫毛、眼睑、结膜、泪器、眼外肌视路第二节眼的构造眼球位于眼眶的前半部，依靠筋膜悬吊于眼眶中。

第一章电子光学基础1.1 电子波与电磁透镜1.1.1 光学显微镜的分辨率光学透镜成像的情况见图。

表示样品上的两个物点S １、S ２经过物镜在像平面形成像s 1’、s 2’的光路。

当2个埃利斑的距离达到一定时可以分辨出2个点光源。

S 2’S 1’S 1S 2I物镜像面埃利斑两个点光源源成像时形成的埃利斑Airy斑明显可分辨出Airy斑刚好可分辨出Airy斑分辨不出I0.81I 由于衍射效应的作用，点光源在像平面上得到的并不是一个点，而是一个中心最亮，周围带有明暗相间同心园环的园斑，即Airy 斑．即S 1、S 2成像后在像平面上会产生两个Airy 斑S 1’、S 2’．Airy 斑的光强分布特征：84％集中在中央亮斑上，其余由内向外顺次递减，分散在第1、第2 ….。

一般将第一暗环半径定为Airy 斑的半径。

如果两个物点靠近，相应的两个Airy 斑也逐渐重叠．当斑中心间距等于Airy 斑半径时，人眼可以分辨，即Rayleigh 准则。

此时的光点距离Δr 0称为分辨率，可表达如下：αλsin 61.00n r =Δ式中，λ -光的波长；n -折射系数；α-孔径半角nsin α通常称为数值孔径。

上式表明，分辨率的最小距离与波长成正比。

对玻璃透镜，取最大孔径半角α= 70-75°，在介质为油的情况下，n ≈1.5，则其数值孔径n sin α≈1.25-1.35，上式可简化为：20λ≈Δr于是，人们用很长时间寻找波长短，又能聚焦成像的光波。

X射线和γ射线虽然波长短，但不能聚焦。

电子光学的发展：1）1924年De Broglie证明了快速粒子的辐射，并发现了一种高速运动的电子波，其波长为0.005nm，比可见光绿光波长短10万倍，由衍射效应确定的分辨率应为0.0025nm，但实际上为0.18nm．2）1926年，Busch提出了用轴对称的电场和磁场对电子束进行聚集，发展成电磁透镜．3）1931-1933年，Ruska 等设计并制造了第一台电子显微镜．4）经过50-60年的发展，目前，电镜的分辨率达到Ａ数量级，放大倍数达数百万倍．1.1.2电子波的波长特性电子显微镜的照明光源是电子射线。

光学教程第1章_参考答案光学教程第1章参考答案光学是研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象的科学。

光学是一门非常重要的学科，广泛应用于各个领域，包括物理学、化学、生物学、医学、通信等等。

本章主要介绍了光的基本性质和光的传播规律。

1. 光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。

光波的波长和频率决定了光的颜色和能量。

光的传播速度是光在真空中的速度，约为每秒3×10^8米。

2. 光的传播规律光的传播遵循直线传播原则。

当光传播到介质边界时，会发生反射和折射现象。

反射是光从界面上反射回去，折射是光从一种介质传播到另一种介质中。

根据菲涅尔定律，入射角、反射角和折射角之间满足一定的关系。

3. 光的反射和折射光的反射是光从界面上反射回去的现象。

根据角度关系，入射角等于反射角。

光的折射是光从一种介质传播到另一种介质中的现象。

根据斯涅尔定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足一定的关系。

4. 光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光波相遇时产生的干涉现象。

干涉可分为构造性干涉和破坏性干涉。

光的衍射是指光通过一个小孔或绕过一个障碍物后产生的衍射现象。

衍射使得光的传播方向发生偏转。

5. 光的偏振光的偏振是指光波中的电矢量在某一平面上振动的现象。

光的偏振可以通过偏振片来实现。

偏振片可以选择只允许某一方向的偏振光通过。

6. 光的吸收和散射光的吸收是指光能量被介质吸收并转化为其他形式的能量的现象。

光的散射是指光在介质中传播时与介质中的微粒发生相互作用，并改变光的传播方向的现象。

总结：光学是研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象的科学。

光的传播遵循直线传播原则，当光传播到介质边界时会发生反射和折射现象。

光的干涉是指光波相遇时产生的干涉现象，光的衍射是指光通过小孔或绕过障碍物后产生的衍射现象。

光的偏振是指光波中的电矢量在某一平面上振动的现象，可以通过偏振片来实现。

光的吸收是光能量被介质吸收并转化为其他形式的能量，光的散射是光在介质中传播时与介质中的微粒发生相互作用并改变光的传播方向的现象。

1.光学基础知识光，作为一种自然现象，对我们的生活至关重要。

它不仅是生物视觉的基础，也是我们周围许多事物的存在方式。

了解光学基础知识是理解我们周围世界的关键。

1、光的基本性质波动性：光作为一种电磁波，具有波动的性质。

这意味着光在传播时会像其他波一样，在空间中传播振荡的能量。

粒子性：尽管光具有波动性，但它也表现出粒子（或量子）的性质。

这种粒子被称为光子，是光的能量单位。

速度：光在真空中的速度是恒定的，约为3×10^8米/秒。

在其他介质中，光的速度会降低。

2、光学基础知识反射：当光遇到物体表面时，会按照入射角等于反射角的规律反射。

这就是为什么我们能看见物体。

折射：当光从一种介质进入另一种介质时，例如从空气进入水，其传播方向会发生改变。

这是因为光的速度在不同介质中是不同的。

散射：当光遇到微小颗粒时，它可能会向各个方向散射。

这种现象解释了为什么天空是蓝色的。

干涉和衍射：当两束或多束相干光波相遇时，它们会相互加强或抵消，形成明暗相间的干涉条纹。

衍射则是光绕过障碍物边缘传播的现象，例如光通过细缝时的弯曲。

颜色：我们看到的各种颜色是由不同波长的光引起的。

可见光的波长范围大约在400纳米（蓝色）到780纳米（红色）之间。

光学仪器：望远镜、显微镜、眼镜、相机等都是利用光学原理制造的设备。

它们帮助我们更好地观察和理解世界。

视觉：人类的视觉系统通过眼睛接收并处理来自周围的光信息，使我们能够看到周围的世界。

了解视觉过程对于理解光学原理至关重要。

3、应用光学在现代生活中有着广泛的应用，不仅在科学研究和工程领域，也涉及到日常生活的方方面面。

以下是一些光学应用：通信技术：光纤通信利用光的传输性质来实现高速、大容量的数据传输。

这是现代通信网络的基础。

医学诊断和治疗：光学仪器如显微镜、内窥镜和激光治疗设备等在医学领域有广泛应用。

它们帮助医生进行精确的诊断和治疗。

环境监测：光谱分析等光学技术用于检测空气、水和土壤中的污染物，有助于环境保护和治理。

2019安徽公务员考试公共基础常识考试：光学知识3篇2019安徽公务员考试公共基础常识考试：光学知识1 2019安徽公务员考试公共基础常识考试：光学知识光学是物理学中的一个重要研究分支，研究光的传播、折射、反射等基本现象。

对于公务员来说，具备一定的光学知识是非常必要的，特别是在科技、医疗等领域，更是不可或缺的。

因此，2019年安徽省公务员考试参加的考生必须具备一定的光学知识。

本文将针对2019年安徽省公务员考试时需要掌握的光学知识进行详细讲解。

1. 颜色和色光学颜色是由光的不同波长引起的，也就是由不同的光波长所组成的光线混合而成。

常见的颜色有红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛色、紫色等。

而色光学则研究的是色彩的现象和原理以及人眼对颜色的感知、识别等问题。

在考试中，我们需要掌握色光学中的原色、二次色、三次色以及通过三原色合成的颜色等。

2. 折射和反射折射和反射是光学中的两个重要现象。

当光遇到不同介质的界面时，会发生折射和反射现象。

在考试中，我们需要理解和掌握折射率和反射率的概念，同时也要掌握折射定律和反射定律的表述和应用。

3. 球面镜和透镜球面镜和透镜是光学中非常常见的两种光学器件。

球面镜分为凸面镜和凹面镜，镜面中心称为光学中心，凸面镜将光线聚焦，凹面镜则使光线发散。

而透镜分为凸透镜和凹透镜，凸透镜会将光线聚焦，凹透镜则会使光线发散。

在考试中，我们需要理解和掌握球面镜和透镜的基本概念以及它们的成像公式。

4. 全息术全息术是一种用来记录和再现光学物体三维形态的技术。

在全息术中，物体的抛物面反射物平面光线，所得的光干涉图像可以与原物体产生相同的视觉感受。

全息术应用非常广泛，包括三维成像、虚拟现实、光学难解可视化等领域。

在考试中，我们需要知道全息术的基本原理和实现方式以及其应用领域。

总结光学是公务员考试中非常重要的一个科目，考生需要掌握光学中的颜色和色光学、折射和反射、球面镜和透镜、全息术等知识点。

具备这些知识，不仅能提高我们的科学素养，还能在实际工作中为我们带来更多的优势和机会在公务员考试中，光学作为一门基础学科，扮演了重要的角色。