固体光学第1讲
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第1讲光的折射、全反射知识点光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ1.折射现象01改变的现象。
2.折射定律(1)02同一平面内,折射光线与入射03两侧;入射角的正弦与折射角的正弦04成正比。
(2)05sinθ1sinθ2=n12,式中n12是比例常数。
(3)06可逆的。
3.折射率(1)定义:光从真空射入某种介质发生折射时,07入射角的正弦与08折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率,用符号n表示。
(2)09光学特性,折射率大,说明光从真空斜射入该介质时偏折的角度大,反之偏折的角度小。
(3)定义式:n=sinθ1sinθ2,不能说n与sinθ1成正比、与sinθ2成反比,对于确定的某种介质而言,入射角的正弦与折射角的正弦成正比。
折射率由介质本身的光学10频率决定。
(4)光在不同介质中的速度不同,某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比,即n=cv,因v<c,故任何介质的折11大于(填“大于”或“小于”)1。
(5)相对折射率:光从介质1射入介质2时,入射角θ1与折射角θ2的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率。
4.光密介质与光疏介质(1)光密介质:折射率12较大的介质。
(2)光疏介质:折射率13较小的介质。
(3)光密介质和光疏介质是14相对的。
某种介质相对其他不同介质可能是光密介质,也可能是光疏介质。
知识点全反射、光导纤维Ⅰ1.全反射(1)条件:①光从光密介质射入01光疏介质。
②入射角02大于或等于临界角。
(2)现象:折射光完全消失,只剩下03反射光。
(3)临界角:折射角等于90°时的入射角,用C表示,sin C=041 n 。
(4)应用:①光导纤维;②全反射棱镜。
2.光的色散(1)光的色散现象:含有多种颜色的光被分解为05单色光的现象。
(2)色散规律:白光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成的,折射率依次增大,红光的最小,紫光的最大,当一束白光入射到棱镜界面时,七种色光以相同的入射角射到棱镜界面,各种色光的折射角不同,红光偏折得最小,紫06紫光的偏折最大,07红光的偏折最小。
第一讲光的反射与折射规律【基本概念】一、光线的概念光的传播伴随着能量的传播,表示光的传播方向的几何线称为光线。
对许多实际问题特别是光学技术成像问题,借助于光线的概念,应用某些基本实验定律及几何定律,就可以进行一切必要的计算而不涉及光的本性问题。
二、几何光学的基本实验定律1.光的直线传播定律:光在均匀介质中是沿直线传播的。
2.光的独立传播定律:自不同方向或由不同物体发出的光线相交时,对每一光线的独立传播不发生影响。
光线行进方向是可逆的。
3.光的反射定律入射光线、入射点处反射面的法线和反射光线在同一平面内,且入射光线与法线的夹角i,等于反射光线与法线的夹角i’。
4.光的折射定律入射光线、折射光线和入射点处分界面的法线在同一平面内,且入射光线和折射光线分别位于法线两侧,入射角i1和折射角i2之间有下面关系式:n l sin i l=n2sin i2式中n l和n2分别是介质1和介质2的折射率。
媒质的折射率与光在这种媒质中的传播速度关系为:n=c/v式中c为光在真空中的传播速度,v为光在媒质中的传播速度。
相对折射率与两种媒质的绝对折射率、光在两种媒质中的传播速度的关系为n21=n2/n1=v1/v2媒质的折射率反映了媒质的传光特性,对两种媒质比较,折射率大的媒质,光在其中的速度小,叫光密媒质;折射率小的媒质,光在其中的速度大,叫光疏媒质。
一般媒质的折射率还与入射光的频率有关。
不同频率的光在同一种媒质中的折射率略有不同,紫光的折射率要大于红光的折射率。
一束白光通过三棱镜后发生色散,结果表明各色光在三棱镜材料的折射率不同。
*棱镜的偏向角入射光经三棱镜两次折射后改变了方向,光线传播改变的方向可用第一次折射的入射光线和第二次折射的折射光线的延长线的夹角δ来表示,δ称为棱镜的偏向角。
由图可知δ=(i 1—r 1)+(r 2—i 2) =(i 1+r 2)—(r 1+i 2)因为 (r 1+i 2)=α;所以δ=((i 1+r 2)α-由折射定律得:sinr 2=nsini 2、sinr 1=sini 1/n当三棱镜中的折射光线相对于顶角α对称成等腰三角形时i 1=r 2,r 1= i 2 =2αsini 1= sinr 2 = nsinr 1 =2sinαn r 1+ i 2=)2sin arcsin(2αn所以偏向角δ为α-α=δ)2sin arcsin(2n或常写为2sin 2sinα=α+δn这时δ为三棱镜的最小偏向角,常用此式来测定棱镜的折射率5.全反射当光由光密介质射入光疏介质时,由折射定律可知,其折射角总大于入射角。
固体物理中的光学性质1光学性质是固体物理中的重要研究方向之一,它涉及到光在固体材料中的传播、吸收和散射等现象。
本文将从不同角度探讨固体物理中的光学性质,包括光的折射、吸收和发射以及光在固体材料中的传播特性等方面。
折射是光线由一种介质射入另一种介质时所发生的改变方向的现象。
根据光的折射定律,光线入射角和折射角之间存在一定的关系。
例如,当光线从真空中射入一个介质时,入射角和折射角之间满足sinθ1/sinθ2=n,其中θ1为入射角,θ2为折射角,n为介质的折射率。
不同固体材料具有不同的折射率,因此光在不同的介质中会有不同的传播速度和传播路径。
吸收是指固体材料对光的能量吸收的过程。
当光照射到固体材料上时,一部分能量会被材料吸收,导致材料中的电子激发到高能态。
这些激发态电子会经过一系列的跃迁过程,最终回到基态并发射出能量相等的光子。
这就是光的吸收和发射过程。
吸收系数是衡量固体材料对光能量吸收能力的一个重要参数,它与材料的光学能隙和电子态密度等因素有关。
固体材料的光学性质还与其结构密切相关。
例如,晶体中的原子或分子排列具有周期性,这种周期性结构会对光的传播产生一定的影响,如晶体的光学各向异性。
此外,固体材料中的缺陷和杂质也会影响光的传播和吸收。
例如,晶体中的点缺陷会导致光的散射现象,使得材料呈现出不同的光学性质。
光的极化性质也是固体物理中的重要研究内容。
光的极化方向指的是光电场中电场矢量的方向,可以分为线偏振光和圆偏振光等不同类型。
固体材料对不同极化方向的光响应也会有所不同。
例如,某些材料只能吸收特定方向的线偏振光,而对其他方向的光则没有吸收。
这种现象被称为吸收选择性,它与材料的晶体结构和分子取向密切相关。
除了上述内容外,固体物理中的光学性质还包括光的散射现象、非线性光学效应等。
光的散射是光与固体材料中的微观结构相互作用的结果,可以分为弹性散射和非弹性散射等不同类型。
非线性光学效应则是光与固体材料发生强相互作用时所呈现出的一系列非线性行为,如二次谐波产生、光学瞬态效应等现象。