日本大阪大学光学设计课件4
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-與光學設計基本概念1. 一般稱為可見光是位於光波帶中400~770 nm (0.1~0.77µ ),而波長較短為藍光,波長較長的為紅光。
波長比可見光短的紫外光(UV),而波長比可見光長的稱為紅外光(IR),一般的光學玻璃或塑膠材料可應用之400~1500nm,而波長更長的IR區域(1.5~15µ )使用的光學材料為鍺或矽。
2. 光學鏡片置於空氣界面中,當光線經過透鏡時,光線會產生穿透與反射現像,而其中一部份會被光學材料吸收。
所以折射率n之材料於空氣中的反射率計算式如下:R(反射率)={(n-1) / (n+1)}2T(穿透率)=(1-R)X X為透鏡的面數,而此計算值時是忽略材料的吸收率。
3. 當鏡片產生反射現像,而此時反射光被別的面再反射或鏡筒內面產生反射而到達成像面時,這會造成降低像質之有害光,而有害光擴大至像面整體時,則會產生某種像,我們稱為鬼影(像)。
而防止鬼影的產生與界面反射的方法:(1)鏡片鍍膜(Coating)( 2)鏡片塗墨。
光線射入n和n’的交界處的情形,有些光線被反射,有些被折射,而產生反射線和折射線,而反射線在同介質中依據光程的極值行進方向,這就是反射現象。
另外折射線在折射率為n的介質裡斜射入折射率為n’的介質時,由於光在不同介質裡的速率不相同,因此就改變了進行方向,這就是折射現象。
如下圖:這些光線都遵守下面這些光學基本原則:•入射線、反射線、折射線和法線在同一平面上。
•入射角i等於反射角r(反射律)。
•入射角i至折射角t的關係必遵循Snell's law由於折射率是波長的函數n(λ),因各單色光的折射率各不相同,所以造成折射方向有所差異,或是說不同波長的光在介質內行進的速度不同所造成,這個現象,稱之為色散(dispersion)。
由上圖,我們定義色散能力(dispersion power) V=1--d c f n n n ,效率愈大,色散效果愈好,稜鏡分光效果較佳。
《光学》全套课件CONTENTS •光的本质与传播•几何光学基础•波动光学基础•量子光学基础•非线性光学简介•现代光学技术发展趋势光的本质与传播01光的波粒二象性光的波动性质光在传播过程中表现出波动性,如干涉、衍射等现象。
光的粒子性质光在与物质相互作用时表现出粒子性,如光电效应、康普顿散射等现象。
波粒二象性的统一光既具有波动性又具有粒子性,二者是统一的,可以用波函数来描述。
光在真空中传播的速度最快,约为3×10^8米/秒。
光在不同介质中传播速度不同,与介质的折射率有关。
折射率越大,光在该介质中传播速度越慢。
光在真空中的传播速度光在介质中的传播速度折射率与光速关系光的传播速度与介质关系光的直线传播与衍射现象光的直线传播光在同一种均匀介质中沿直线传播。
光的衍射现象光在传播过程中遇到障碍物或小孔时,会偏离直线传播方向,发生衍射现象。
衍射的种类根据障碍物或孔的尺寸不同,衍射现象可以分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射等。
光的偏振与旋光性光的偏振现象光波在某些方向上振动较强,而在另一些方向上振动较弱或没有振动的现象称为偏振。
偏振光的产生与检测通过偏振片可以获得偏振光,利用检偏器可以检测偏振光。
旋光性某些物质能使偏振光的振动平面发生旋转的现象称为旋光性,具有旋光性的物质称为旋光物质。
几何光学基础02光线与光束概念及分类光线定义表示光传播方向的几何线,忽略光的波动性质。
光束分类平行光束、发散光束、会聚光束等。
反射定律与折射定律应用反射定律入射光线、反射光线、法线在同一平面内,且入射角等于反射角。
折射定律入射光线、折射光线、法线在同一平面内,且入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
透镜成像原理及性质分析透镜成像基本原理光线经过透镜后发生偏折,形成实像或虚像。
透镜性质分析焦距、焦度、透过率等参数对成像的影响。
光学仪器基本原理介绍望远镜利用透镜或透镜组来放大远处物体的视角,使远处物体看起来更近、更大。