浅析光学表面的表示方法及其相互关系

光学中的表面等离激元方程在物理学中，表面等离激元(surface plasmon)是指金属表面上被激发出来的电磁波，它们与电子和光子之间的相互作用导致了一系列神奇的物理现象，如透射光谱、增强荧光、表面增强拉曼散射(SERS)等等。

这些现象在科学研究和实际应用中具有重要的意义，因此表面等离激元的研究成为了热点领域之一。

在光学中，表面等离激元可以通过麦克斯韦方程组的求解得到，其中最基本的方程即是麦克斯韦方程的波动方程(wave equation)。

这个方程描述了电磁波的传播过程，并且可以用来计算表面等离激元的频率和波矢。

然而，在金属表面的情况下，电磁波的传播行为并不像在空气或真空中那样简单。

这是因为金属表面存在自由电子，它们可以吸收入射光子的能量并发生共振激发，从而形成表面等离激元。

这种自由电子的行为需要用到泊松方程(poisson equation)和电流连续性方程(current continuity equation)来描述。

泊松方程描述了金属内部的电势分布，其形式为：∇²Φ = -ρ/ε其中，Φ表示电势，ε表示介电常数，ρ表示电荷密度。

这个方程描述了自由电子的电荷分布对金属内部电势的影响。

电流连续性方程描述了自由电子的运动行为，其形式为：∇·J + ∂ρ/∂t=0其中，J表示电流密度。

这个方程描述了自由电子在金属内部的流动行为，以及它们的电荷密度随时间的变化。

利用波动方程、泊松方程和电流连续性方程，可以得到关于表面等离激元频率(ω)和波矢(k)的方程，称为等离子体色散方程(plasma dispersion equation)：ω² = ωp² + c²k²/ε(m)其中，ωp表示等离子体频率，它与自由电子的振荡频率有关，c表示光在介质中的传播速度，ε(m)表示介质的相对介电常数。

这个方程描述了表面等离激元的频率与波矢之间的关系。

当光传播到金属表面时，如果满足这个方程的条件，就可以激发出表面等离激元。

物理光学现象解析光是电磁波的一种形式，在物理光学中，我们研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。

这些现象深刻地揭示了光的性质和行为。

本文将对物理光学中的一些常见现象进行解析。

一、光的反射光的反射是指光线从一个介质界面到另一个介质界面时的方向改变。

根据菲涅尔公式，光线在垂直入射时，反射角等于入射角。

而在斜入射时，反射角与入射角之间存在一定的关系。

这一现象可以通过实验验证，并且与光的波动性和粒子性密切相关。

二、光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时发生弯曲的现象。

折射现象由斯涅尔定律描述，即入射光线与法线的正弦比等于出射光线与法线的正弦比。

通过改变入射角度和介质折射率，我们可以观察到光线在折射时弯曲的变化。

同时，折射现象也与光的波动性和粒子性有关。

三、光的干涉光的干涉是指两束或多束相干光相遇时发生的光强分布的改变。

根据光的波动性，当两束相干光相遇时，互相干涉会形成明暗相间的干涉条纹。

干涉现象可以通过杨氏双缝实验进行观察和研究。

干涉现象在光学中有着重要的应用，例如干涉仪器和波导等。

四、光的衍射光的衍射是指光通过一个缝隙或障碍物时发生的弯曲和散射现象。

衍射现象可以通过夫琅禾费衍射公式来描述，该公式表明衍射角与入射角和波长之间存在一定的关系。

衍射现象在日常生活中也有广泛的应用，例如CD光盘、激光等技术。

五、光的色散光的色散是指光线在透过一个介质或通过一个棱镜时，不同波长的光线发生不同程度的折射和偏折现象。

色散效应导致光线以不同的角度分离，形成七彩的光谱。

色散现象可以通过牛顿环实验和棱镜实验进行观察和研究。

色散现象也是我们日常生活中见到的彩虹等美丽现象的原理。

以上只是物理光学中的一些常见现象的简要解析。

值得注意的是，这些现象的解析说明了光的波动性和粒子性的相互关系。

物理光学的研究不仅拓宽了我们对光的认识，还推动了光学技术的发展，如激光、光纤通信等。

通过对物理光学现象的深入研究，我们能更好地理解和应用光的本质和特性。

光学中的概念和公式一、光的基本概念1.1 光的传播光是一种电磁波，它在真空中的传播速度为 (3 10^8) 米/秒。

光在空气或其他介质中的传播速度会因为介质的折射率而有所不同。

1.2 光的波动性光的波动性可以通过双缝干涉、单缝衍射等实验证明。

光的波动性决定了它的亮度和颜色。

1.3 光的粒子性光同时具有粒子性，这一性质可以通过光电效应、康普顿效应等实验证明。

光的粒子性决定了它的能量和动量。

二、光学基本公式2.1 波动光学公式2.1.1 波动方程波动方程描述了光波在空间中的传播。

对于一维光波，波动方程可以表示为： = c^2其中，() 表示光波的振幅，(c) 表示光在介质中的传播速度，(t) 表示时间，(x) 表示空间坐标。

2.1.2 干涉公式干涉现象发生在两个或多个光波重叠时。

对于两个相互干涉的光波，干涉公式可以表示为：= _1 + _2其中，(_1) 和 (_2) 分别表示两个光波的振幅。

2.1.3 衍射公式衍射现象发生在光波通过一个孔径或遇到一个障碍物时。

对于夫琅禾夫衍射，衍射公式可以表示为：= (kr - )其中，(A) 表示光波的振幅，(r) 表示距离，(k) 表示波数，() 表示相位差。

2.2 粒子光学公式2.2.1 光电效应公式光电效应是指当光子照射到金属表面时，将电子从金属中逸出的现象。

光电效应公式可以表示为：E_{km} = h- W_0其中，(E_{km}) 表示电子的动能，(h) 表示普朗克常数，() 表示光的频率，(W_0) 表示金属的逸出功。

2.2.2 康普顿效应公式康普顿效应是指光子与电子发生散射时，光子的能量和动量发生改变的现象。

康普顿效应公式可以表示为：= (1 - )其中，() 表示光子波长的变化，(m_e) 表示电子的质量，(c) 表示光速，() 表示散射角。

三、光学元件和现象3.1 凸透镜和凹透镜凸透镜对光有会聚作用，可以将平行光聚焦到一个焦点上。

凹透镜对光有发散作用，可以将平行光发散。

八年级上光学做图知识点在八年级上学习光学这门学科，我们除了理论知识之外，还需要了解光学做图知识点。

下面就给大家详细介绍一下光学做图的相关知识。

一、光线传播的规律在光学做图中，必须要掌握光线传播的规律。

光线经过玻璃、水等介质时会发生折射，而在镜子等光学元件上则发生反射。

折射和反射的规律我们要特别注意：1. 折射规律：入射光线与法线垂直时，经过介质后的光线不发生偏折；入射光线与法线不垂直时，经过介质后的光线向法线弯曲。

2. 反射规律：入射光线与反射光线在镜面上的夹角等于反射角与法线的夹角，即θi=θr 。

二、平面镜成像平面镜成像是光学做图中比较基础的内容，它是指通过平面镜将物体的图像反射到另一位置。

在做平面镜成像的时候，有以下几个要点需要特别注意：1. 物体到镜子的距离是镜面反射中心线和物体的距离。

2. 把入射光线和反射光线延长，它们会相交于“虚物像距”。

3. 根据像的位置，反向绘制入射光线，它们会相交于“实物像距”。

三、凸透镜成像凸透镜成像是光学做图中比较复杂的一部分。

凸透镜分为薄透镜和厚透镜，而我们在光学做图中主要讨论的是薄透镜成像。

在凸透镜成像时，一般需要先确定光心位置和焦距。

根据物体和像的位置于光心位置的关系，我们可以得到以下两条公式：1. 物距+像距=焦距2. 物距和像距的比等于像高和物高的比。

四、棱镜成像棱镜成像是光学做图中另外一个需要掌握的知识点。

在将光线通过棱镜的时候，它们会发生折射和反射，我们需要根据棱镜形状和光线入射角的不同，来得到不同的成像结果。

在做棱镜成像时，我们需要掌握以下几个重要点：1. 棱镜面的法线为入射光线和出射光线的中垂线。

2. 入射光线通过顶角发生折射后，会向上变折，出射光线则相反。

3. 光线在棱镜内部发生莫反射和折射时，需要判断光线的进出方向和角度。

通过对光学做图知识点的了解，我们可以更好地掌握光学的基本规律和原理，有助于我们在学习和实践中更好地应用光学知识。

几个光学术语的解释以及换算关系1. 发光强度(光度)的含义是什么?答：发光强度（光度，I）定义为:点光源在某一方向上的发光强度，即是发光体在单位时间内所射出的光量，也简称为光度，常用单位为烛光（cd，坎德拉），一个国际烛光的定义为以鲸鱼油脂制成的蜡烛每小时燃烧120格冷（grain）所发出的光度，一格冷等于0.0648克2. 发光强度(光度)的单位是什么?答：发光强度常用单位为烛光（cd，坎德拉），国际标准烛光（lcd）的定义为理想黑体在铂凝固点温度（1769℃）时，垂直于黑体（其表面积为1m2）方向上的60万分之一的光度，所谓理想黑体是指物体的放射率等于1，物体所吸收的能量可以全部放射出去，使温度一直保持均匀固定，国际标准烛光（candela）与旧标准烛光（candle）的互换关系为1candela=0.981candle3. 什么叫做光通量?光通量的单位是什么?答：光通量（φ）的定义是：点光源或非点光源在单位时间内所发出的能量,其中可产生视觉者（人能感觉出来的辐射通量）即称为光通量。

光通量的单位为流明（简写lm），1流明（lumen或lm）定义为一国际标准烛光的光源在单位立体弧角内所通过的光通量，由于整个球面面积为4πR2，所以一流明光通量等于一烛光所发出光通量的1/4π，或者说球面有4π,因此按照流明的定义可知一个cd的点光源会辐射4π流明，即φ（流明）=4πI（烛光），假定△Ω为很小的立体弧角，在△Ω立体角内光通量△φ，则有△φ=△ΩI 4.一英尺烛光的含义是什么?答：一英尺烛光是指距离一烛光的光源（点光源或非点光源）一英尺远而与光线正交的面上的光照度，简写为1ftc（1 lm/ft2，流明/英尺2），即每平方英尺内所接收的光通量为1流明时的照度，并且1ftc=10.76 lux5.一米烛光的含义是什么?答：一米烛光是指距离一烛光的光源（点光源或非点光源）一米远而与光线正交的面上的光照度，称为勒克斯（lux，也有写成lx），即每平方公尺内所接收的光通量为1流明时的照度（流明/米2）6. 1 lux的含义是什么？答：每平方公尺内所接收的光通量为1流明时的照度7.照度的含义是什么?答：照度（E）的定义为：被照物体单位受照面积上所接受的光通量，或者说受光照射的物体在单位时间内每单位面积上所接受的光度，单位以米烛光或英尺烛光（ftc）表示8.照度与光度、距离之间有什么关系?答：照度与光度、距离间的关系是：E(照度)=I(光度)/r2(距离平方)9.被照体的照度大小与哪些因素有关?答：被照体的照度与光源的发光强度及被照体和光源之间的距离有关，而与被照体的颜色、表面性质及表面积大小无关发光强度的基本单位——坎德拉发光强度的基本单位坎德拉是国际单位制的基本单位之一．本文较详细叙述了它的定义及其历史演变，简单介绍了该定义的复现原理、方法和实验装置．我国于1982年用电校准辐射计复现发光强度单位坎德拉，其总的不确定度为±0．28％．最后，对坎德拉的发展方向作了简要的说明．坎德拉是发光强度单位，是国际单位制（SI）七个基本单位之一，用符号“cd”表示．众所周知，光是人类、生物以至自然界赖以生存和发展的一种重要物质．科学家研究发现，人的眼睛等感觉器官，从外界接收的全部信息中，有百分之七十以上来自光．人类对光的认识，也经历了由现象到本质的发展过程，光学计量也正是伴随着这一认识过程而产生和发展的．本文仅将发光强度的定义、演变及其复现作一扼要的介绍．一．发光强度的原始定义——烛光发光强度的原始计量是通过人眼的感觉进行的．大约二百年前，已经使用“烛光”作为发光强度的单位．它是一支蜡烛在水平方向上的发光强度．如1860年，英国都市气灯法规所采用的“鲸蜡”．后来相继使用的标准光源还有菜油灯、戊烷灯和纯乙酸戊酯灯等．与此同时，科学家从理论上探讨了发光强度．1727年，P．鲍吉尔发表他的著作《关于光分度的光学实验》，这无疑可认为是目视光度测量的第一个重要尝试．1760年，朗白在他的一部专著中，详细阐述和定义了光通量、发光强度、照度、亮度等重要的光度学参数，还阐明了它们之间的数学联系．这些研究工作对光度计量的发展具有重要意义．1881年，国际电工技术委员会根据科学技术的发展和要求，把“烛光”规定为国际性单位，并定义如下：将一磅鲸鱼油脂制成六支蜡烛，以每小时120格令的速度燃烧时，在水平方向的发光强度为1烛光．上述定义中的格令为质量单位．从这个定义可以看出，发光强度不仅与燃料有关，而且还与灯芯、火焰高度等因素有关，因此它的复现性和稳定性都不理想．1879年，维奥列为了避免火焰标准的不方便，建议采用凝固过程的纯白金槽一平方厘米表面发出的光强度作为发光强度标准．由于各种原因（例如铂的纯度不高等），使得其重复性较差，未能采用．但这种想法对后来的光度的发展有一定的影响．1879年，爱迪生发明白炽灯，人工照明变成现实，同时也促进了光度计量的发展．1909年英国、法国和美国的有关研究机构，为了统一和提高国际范围的发光强度，协议采用炭丝白炽灯定义发光强度，即由戊烷灯导出并用一组45个炭丝白炽灯所组成的平均发光强度．并称之为“国际烛光”．炭丝白炽灯的稳定性较好，但复现性较差，几乎无法制出两个发光强度一样的白炽灯，因此这个基准不完全令人满意，只能是暂时性的．二、发光强度的新定义——坎德拉1908年，Waiolner和Burgess提出用浸没在盛有凝固铂的槽中的黑体作为发光强度标准．1 933年，黑体的性质提供一个从理论上解决发光强度的方法，采用这个原理，新的光度单位将建立在铂凝固点温度时的黑体的光辐射上．于是，1937年，国际照明委员会（CIE）和国际计量委员会决定从1940年起使用“新烛光”为发光强度单位，并定义如下：全辐射体在铂凝固温度下的亮度为60新烛光每平方厘米．也就是说在铂凝固点（2042．15K）上，绝对黑体的1cm2面积的1／60部分的发光强度为1烛光．由于第二次世界大战的耽搁，这一标准没有执行．1946年，国际计量委员会根据1933年第8届国际计量大会授予的权力，决定颁布：1旧烛光=1．005新烛光．1948年，第9届国际计量大会通过用拉丁文——candela（坎德拉）取代新烛光，坎德拉意为“用兽油制作的蜡烛”．1967年，第13届国际计量大会考虑到这个定义的措辞还欠严密，决定将坎德拉定义为：坎德拉是在101325牛顿每平方米压力下，处于铂凝固温度的黑体的1／600000m2表面在垂直方向上的光强度．1971年，第14届国际计量大会，通过了压力的单位牛顿每平方米的专门名称“帕斯卡”，符号为Pa．这样，坎德拉的定义改为：坎德拉是在101325Pa压力下，处于铂凝固温度的黑体的1／600000m2表面在垂直方向上的光强度．这个定义有两个名词需要解释一下：1．铂的凝固点：我们在常识上可以理解的固体熔化就为液体，而后又形成蒸气，在这个过程中，虽然它们共存时的温度是固定的，但它们却不能固定在任何一个状态上，在给定固体加热的过程中，其温度逐渐上升，在刚一熔化时温度是固定的，固体完全熔化后又开始升温，在它们的交接处就是凝固点．2．黑体：黑体是一种假想的能量辐射源，在评价其他辐射源时，用它作为比较光源和参考光源，它是一种其辐射仅依赖于温度的辐射体．这样的一种物体，它能够在任何温度下将辐射到它表面上的任何波长的能量全部吸收．换言之，在辐射体的任何温度下，绝对黑体光谱吸收率都等于1．例如，如果给完全封闭的房间打上小孔射入光，光就不断地反射到墙壁上，然而都不能返回到原来的孔中，而全部辐射到里面了．如果将炽化的金属块放入空洞里，就是辐照内部，光也不会反射到外面．若将这个金属块换为在凝固点的铂放入空洞，它又辐射又不辐射，则可将这种空洞定义为黑体．具有很小的窥视孔的空洞大体接近于黑体．实际上，根据物理学的表现形式，完全的发光体也就是完全的黑体．按照这个发光强度定义，世界许多国家都建立了坎德拉的黑体辐射基准，并进行了国际比对．三、坎德拉的最新定义70年代，几个国家实验室利用黑体辐基准复现的坎德拉，其数据差异较大，从几次国际比对的结果来看，相差约为±1％．这表明各国在复现坎德拉时，可能还存在着尚未发现的某种系统误差，从而也暴露了上述坎德拉定义存在的问题．于是，人们重新开始考虑坎德拉的定义．与此同时，辐射计量技术迅速发展，有些国家已经利用它复现了坎德拉，并达到同样的准确度．1975年，W．R．Blevin 等人提出重新定义坎德拉，得到了国际计量委员会和辐射度咨询委员会（CCPR）的支持，并鼓励有条件的国家用实验方法测量Km值（明视觉最大光谱光视效能，其值为6831m／W）．到1977年为止，已有10个国家（包括中国）的计量研究部门将自己的测量值通知该委员会，大多数国家的测量值接近6831m／W，从理论计算的Km值恰好也为此数．于是，CCPR决定采纳6831m／W作为Km值，这样可以保持光度单位的延续性．于是，1979年10月8日在巴黎召开的第16届国际计量大会上废除了国际计量委员会根据1933年第8届国际计量大会授权，于1946年决定并经1948年第9届国际计量大会批准和第13届国际计量大会修订的坎德拉定义．同时，通过了一项关于重新定义坎德拉的重要决定．新定义为：坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012赫兹的单色辐射，而旦在此方向上的辐射强度为1／683瓦特每球面度．定义中的540×1012赫兹辐射波长约为555nm，它是人眼感觉最灵敏的波长．这个定义的优点是容易复现，因发光强度与辐射量之间的关系按定义固定不变，而光强度单位与其他功率单位（如瓦特），采用简单的关系就能研制出各种实验方法，并能较好地控制实验的准确度．四、坎德拉的复现目前，各国复现坎德拉的主要方法有两种：一是电校准辐射计法，二是光谱辐射法．前者复现准确度高，后者则由于分光后信号很弱，不易测准，故误差较大．下面简单介绍一下电校准辐射计法复现坎德拉的原理及其主要实验装置．1．坎德拉的复现原理由光度学基本原理可知，光源在固定距离下的光照度Ev与相应的光谱辐照度Ee,λ的关系为式中Km为明视觉最大光谱效能，V（λ）为CIE标准光度观察的光谱效率．当放入V（λ）滤光器时，在限制光阑处得到的辐照度由下式计算：式中τ555为滤光器在555nm处的透射比，τ（λ）为相对光谱透射比，l为光源到限制光阑的距离，△为光线通过滤光器后的光程修正．由上面两个公式可以看出，不放滤光器时辐射计限制光阑处的光照度为式中Ek,λ为光源的相对光谱功率分布．因为在两个积分中，有绝对光谱辐照度Ek,λ共同的因子，所以不需要对它进行计算，而用相对光谱功率分布Ek,λ所代替．EV求得后，根据距离平方反比定律，即可算出光源的发光强度IV：IV=L2EV．这就是复现发光强度坎德拉主要原理．2．复现坎德拉的实验装置装置如图1所示，它放在6m长的光轨上，辐射计置于一个特制的滑车支架上，其位置可精密调整．下面把实验装置中主要部分介绍如下：锥腔型辐射计3是测量辐射功率的基准，将它置于热屏蔽箱内，使锥型辐射计避免环境温度变化而产生热电势的漂移．在本实验中，用它测量标准灯在辐射计的限制光阑表面上所产生的辐照度．V（λ）滤光器4是由四片有色玻璃组成，用以修正辐射计光谱灵敏度，使其与明视觉光谱光视效率V（λ）相接近．挡屏7是用以阻挡杂散辐射进入辐射计内．将灯丝平面，通水快门光闸5，6，法光器4，辐射计的限制光阑的中心精确调整在同一测量轴线上，且让灯丝平面和限制光阑垂直于该轴线，辐射计在热屏蔽箱内放置10h左右，待其温度分布均匀后，即可开始测量．。

各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法——牛人总结，留着备用来源：刘艳的日志紫外吸收光谱UV分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息荧光光谱法FS分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息红外吸收光谱法IR分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率拉曼光谱法Ram分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率核磁共振波谱法NMR分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息电子顺磁共振波谱法ESR分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息质谱分析法MS分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息气相色谱法GC分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据；峰面积与组分含量有关反气相色谱法IGC分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数裂解气相色谱法PGC分析原理：高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型凝胶色谱法GPC分析原理：样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布热重法TG分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区热差分析DTA分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同产生温差，记录温度随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：温差随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息示差扫描量热分析DSC分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化谱图的表示方法：热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息静态热―力分析TMA分析原理：样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化谱图的表示方法：样品形变值随温度或时间变化曲线提供的信息：热转变温度和力学状态动态热―力分析DMA分析原理：样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化谱图的表示方法：模量或tgδ随温度变化曲线提供的信息：热转变温度模量和tgδ透射电子显微术TEM分析原理：高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成衬度，显示出图象谱图的表示方法：质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等扫描电子显微术SEM分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象谱图的表示方法：背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等提供的信息：断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等原子吸收AAS原理：通过原子化器将待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。

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物理中的光学现象解析光学现象在物理学中发挥着至关重要的作用。

这些现象涉及到光的传播、反射和折射等方面。

在本文中，我们将具体分析一些光学现象，对它们的原理和应用做出解析。

1. 反射反射现象是光学中最基本的现象之一。

当光线投射到一个平滑的表面时，它会被反弹回来，这一过程被称为反射。

反射可以描述为光线与物体表面相互作用的结果，表面会吸收、散射或反射光线。

在实际应用中，反射现象可以用于制作镜子和反光镜等。

2. 折射折射是光线穿过一种透明介质时的改变方向的现象。

当光线从一种介质射入另一种介质时，由于介质密度的变化，光线的速度发生变化，从而导致光线改变方向。

这个现象在很多情况下都是有用的，比如眼镜、显微镜、望远镜等的设计和制造都涉及到折射的原理。

3. 散射散射是指光线经过某种介质时发生随机方向变化的过程。

散射通常会发生在光束经过液体、气体或固体颗粒的时候。

在实际应用中，散射现象也会被用于制造光学仪器，比如散斑干涉仪、散射分光仪等。

4. 干涉干涉是指两条或多条光线相互干涉后产生的互相增强或互相抵消的现象。

干涉现象常被用于制造干涉仪器，比如光栅、连续谱光源、双缝干涉等。

5. 衍射衍射是光波通过一个孔或其他障碍物时产生的弯曲和扩散的现象。

衍射现象可以产生具有特殊形态的光场分布，在材料研究、数字图像识别等方面有广泛的应用。

综上所述，光学现象在物理学和现代科学技术中起着举足轻重的作用。

对这些现象的深入研究和应用有助于我们更好地理解自然规律和开发新的科技。

不过，现在仍然有很多未解之谜等待我们去探索和解答。

中日表面粗糙度及其表示方法概要1 有关表面粗糙度的相关说明表面粗糙度是由切削过程中刀具在工件表面上留下的刀痕而产生的。

它是机械零件的一个主要几何精度指标, 对零件的性能会产生重要的影响。

零件表面粗糙度直接影响零件的配合性质的稳定性、耐磨性、疲劳强度、抗腐蚀性以及密封性等。

因此，关于表面粗糙度测量的研究就一直没有停止, 传统的测量方法有比较法、针描法、光切法、干涉法和印模法等多种, 主要是使用样板、电动轮廓仪、光切显微镜、干涉显微镜等多种工具和计量仪器。

除样板比较法外, 其它各种测量方法都需在计量室内由专业人员进行测量操作, 这很不利于工件加工过程中的现场实时检测和操作。

因此现在还只能留用在原来的样板评定方式, 当有争议发生时, 再通过计量部门的专业计量来判定表面粗糙度的具体数值。

因此, 给实际工作带来诸多不便。

表面粗糙度标准的提出和发展与工业生产技术的发展密切相关，它经历了由定性评定到定量评定两个阶段。

表面粗糙度对机器零件表面性能的影响从1918年开始首先受到注意，在飞机和飞机发动机设计中，由于要求用最少材料达到最大的强度，人们开始对加工表面的刀痕和刮痕对疲劳强度的影响加以研究。

但由于测量困难，当时没有定量数值上的评定要求，只是根据目测感觉来确定。

在20世纪20～30年代，世界上很多工业国家广泛采用三角符号(▽)的组合来表示不同精度的加工表面。

为研究表面粗糙度对零件性能的影响和度量表面微观不平度的需要，从20年代末到30年代，德国、美国和英国等国的一些专家设计制作了轮廓记录仪、轮廓仪，同时也产生出了光切式显微镜和干涉显微镜等用光学方法来测量表面微观不平度的仪器，给从数值上定量评定表面粗糙度创造了条件。

从30年代起，已对表面粗糙度定量评定参数进行了研究，如美国的Abbott就提出了用距表面轮廓峰顶的深度和支承长度率曲线来表征表面粗糙度。

1936年出版了Schmaltz论述表面粗糙度的专著，对表面粗糙度的评定参数和数值的标准化提出了建议。

光学测量原理及技术第一章、对准、调焦对准、调焦的定义、目的；1. 对准又称横向对准，是指一个对准目标与比较标志在垂直瞄准轴方向像的重合或置中。

目的瞄准目标（打靶）；精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。

2、调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。

目的--使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位于同一空间深度；--使物体（目标）成像清晰；--确定物面或其共轭像面的位置定焦。

人眼调焦的方法及其误差构成；清晰度法以目标和标志同样清晰为准则；消视差法眼睛在垂直视轴方向上左右摆动，以看不出目标和标志有相对横移为准则。

可将纵向调焦转变为横向对准。

清晰度法误差源几何焦深、物理焦深；消视差法误差源人眼对准误差；几何焦深人眼观察目标时，目标像不一定能准确落在视网膜上。

但只要目标上一点在视网膜上生成的弥散斑直径小于眼睛的分辨极限，人眼仍会把该弥散斑认为是一个点，即认为成像清晰。

由此所带来的调焦误差，称为几何焦深。

物理焦深光波因眼瞳发生衍射，即使假定为理想成像，视网膜上的像点也不再是一个几何点，而是一个艾里斑。

若物点沿轴向移动Δl后，眼瞳面上产生的波像差小于λ/K 常取K6，此时人眼仍分辨不出视网膜上的衍射图像有什么变化。

（清晰度）人眼调焦扩展不确定度（消视差法）人眼调焦扩展不确定度人眼摆动距离为b，所选对准扩展不确定度为δe，对准误差、调焦误差的表示方法；对准人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示；调焦人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示常用的对准方式；光学系统在对准、调焦中的作用；望远系统对准扩展不确定度调焦显微系统对准调焦借助光学系统提高对准和调焦对准度提高对准精度、调焦精度的途径；书上没有补充消视差法特点将纵向调焦转变为横向对准；可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精确度；不受焦深影响第二章自准仪基本部件光具座的主要构造；平行光管（准直仪）带回转工作台的自准直望远镜（前置镜）透镜夹持器带目镜测微器的测量显微镜底座什么是平行光管；平行光管又称自准直仪，它的作用是提供无限远的目标或给出一束平行光。

光学表面空间频率的概念光学表面空间频率是描述光学表面形貌的一个重要参数。

在光学领域中，光学表面的形貌和光学性能之间存在着密切的关系，表面形貌的变化会影响到光学系统的成像质量。

光学表面空间频率是用来描述表面形貌的一个尺度，它反映了表面形貌变化的频率特性。

在介绍光学表面空间频率之前，我们先了解一下空间频率的概念。

空间频率是用来描述信号变化的频率特性的，它表示单位空间内变化了多少个周期。

在光学领域中，我们常用的是线性空间频率，用来描述表面形貌的周期性变化。

光学表面空间频率是用来描述光学表面形貌的周期性变化的一个参数。

它通常以单位距离内的周期数来表示，单位一般是赫兹（Hz）或周期每毫米（周期/mm）。

光学表面空间频率可分为低空间频率和高空间频率两部分。

低空间频率一般指表面形貌的微弱变化，其周期较长，变化较为缓慢；高空间频率则指表面形貌的快速变化，其周期较短，变化较为剧烈。

在光学系统中，低空间频率决定了系统的低频传递特性，即低频部分的信号是否能够通过系统传递，影响了系统的分辨率和成像质量；而高空间频率则决定了系统的高频传递特性，即高频部分的信号是否能够通过系统传递，影响了系统的细节还原能力。

对于光学表面形貌的测量和评价来说，光学表面空间频率也起到了重要的作用。

通过测量光学表面的空间频率分布，可以了解表面形貌的变化情况，进而评估表面的质量和性能。

常用的光学表面测量技术中，例如激光干涉仪、扫描电子显微镜等，都可以通过测量表面的空间频率分布来获得表面形貌的信息。

光学表面空间频率的具体计算方法和表示方式有多种，其中常用的有傅里叶变换法、功率谱法等。

傅里叶变换法是将表面形貌信号进行傅里叶变换，得到其频谱分布，并从中提取出空间频率的信息。

功率谱法则是将表面形貌信号进行功率谱分析，得到频率与功率之间的关系，从中获得表面形貌的空间频率分布。

在实际应用中，光学表面空间频率的选择和控制非常重要。

对于光学元件的制造和加工而言，低空间频率的表面形貌变化可能会导致光学系统的像差等问题，需要通过精细的加工和调控来解决；而对于某些光学元件而言，高空间频率的表面形貌变化可能会导致散射、反射等问题，需要通过研磨、抛光等方法来控制。

光的反射与物体表面的光滑程度关系光是一种电磁波，它的传播方式与其他波动形式有所不同。

光的传播和反射是由于光波与物体表面相互作用的结果。

在物理学中，研究光的传播和反射与物体表面的光滑程度关系的问题被广泛探讨。

一、光反射的基本规律光在与物体表面相互作用时，会遵循一定的规律进行反射。

这个规律是由荷兰科学家胡克和斯奈尔提出的，即光的入射角等于光的反射角。

这一原理被称为“反射定律”。

反射定律说明了光在与物体表面的相互作用过程中的规律性，它对理解光的传播与反射具有重要意义。

二、光滑表面与光的反射物体表面的光滑程度对光的反射有重要影响。

在光的传播和反射过程中，物体表面的平整度越高，光线的反射效果越明显。

具体来说，当光波遇到光滑表面时，光波会以相同的角度从表面反射出来，并保持原有的方向和强度。

这种现象被称为“镜面反射”。

例如，一面镜子的表面非常光滑，能够将入射光线完全反射出去。

三、粗糙表面与光的反射与光滑表面相比，粗糙表面的光滑程度较低，会产生不同的反射效果。

当光波遇到粗糙表面时，光波会从各个方向反射出去，形成散射。

这种现象被称为“漫反射”。

例如，纸张的表面是粗糙的，当光线照射到纸张上时，光线会被纸张表面不规则的微小凹凸所反射，使得光线在各个方向上均匀地分散开来。

四、光滑程度对光的传播的影响物体表面的光滑程度不仅会影响光的反射，还会对光的传播产生一定影响。

当光线传播到物体表面时，如果表面很光滑，光线能够顺利传播并反射出去；而如果表面不光滑，光线在传播过程中会受到扰动，产生折射、散射等现象，导致光线的传播受到阻碍。

五、应用与实践光滑度与光的反射关系的研究在实际应用中具有广泛的意义。

通过分析光的反射与物体表面的光滑程度关系，可以研究制造出具有特定光学性能的材料。

例如，为了提高镜子的反射效果，需要制备出表面平整、光滑度高的镜面材料。

另外，光学设备的设计和调节也需要考虑光滑程度对光线的传播和反射效果的影响。

光的反射与物体表面的光滑程度关系是光学研究中的重要内容。

光学:物理学的一个部门。

光学的任务是研究光的本性，光的辐射、传播和接收的规律；光和其他物质的相互作用（如物质对光的吸收、散射、光的机械作用和光的热、电、化学、生理效应等）以及光学在科学技术等方面的应用。

17世纪末，牛顿倡立“光的微粒说”。

当时，他用微粒说解释观察到的许多光学现象，如光的直线性传播，反射与折射等，后经证明微粒说并不正确。

1678年惠更斯创建了“光的波动说”。

波动说历时一世纪以上，都不被人们所重视，完全是人们受了牛顿在学术上威望的影响所致。

当时的波动说，只知道光线会在遇到棱角之处发生弯曲，衍射作用的发现尚在其后。

1801年杨格就光的另一现象（干涉）作实验（详见词条：杨氏干涉实验）。

他让光源S的光照亮一个狭长的缝隙S1，这个狭缝就可以看成是一条细长的光源，从这个光源射出的光线再通过一双狭缝以后，就在双缝后面的屏幕上形成一连串明暗交替的光带，他解释说光线通过双缝以后，在每个缝上形成一新的光源。

由这两个新光源发出的光波在抵达屏幕时，若二光波波动的位相相同时，则互相叠加上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。

在0.39微米以下到0.04微米左右的称“紫外线”。

红外线和紫外线不能引起视觉，但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。

所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域，甚至X射线均被认为是光，而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。

光源:物理学上指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外线、红外线和X 光线等不可见光）的物体。

通常指能发出可见光的发光体。

凡物体自身能发光者，称做光源，又称发光体，如太阳、恒星、灯以及燃烧着的物质等都是。

但像月亮表面、桌面等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们，这样的反射物体不能称为光源。

在我们的日常生活中离不开可见光的光源，可见光以及不可见光的光源还被广泛地应用到工农业，医学和国防现代化等方面。

光源主要可分为：热辐射光源，例如太阳、白炽灯、炭精灯等；气体放电光源，例如，水银灯、荧光灯等。

浅析光学表面的表示方法及其相互关系摘自“浅析光学表面的表示方法及其相互关系”北光通讯85.4浙大曹天宁摘要理论分析与大量实验数据表明，最大峰谷值一般为均方根值的4～6倍；当精密表面面形呈现波浪形误差时，最大峰值与最小谷值的绝对值中的大者相当于局部误差值；当表面出现弓形面形误差（半径偏差）时，则表面直径方向的最大峰谷值相当于凸凹形面形误差；最大峰值与最小谷值的绝对值的比值从1：1到3：2峰谷值与均方根值的关系精密表面的面形质量经常用对参考表面的值大峰谷值和均方根值来表示。

最大峰谷偏差与光学质量的精确关系尚不清楚，但是它确是波面最大斜率的粗略测量，而波面最大斜率与几何光学扩散函数的大小有关，因而，也与斯特列尔（Strehl）所定义的光学质量有关。

光学表面面形的均方根偏差值是在整个有效孔径内具有统计性质的测量值，在小象差系统中，衍射中心点亮度用实际的亮度与理想波面得到亮度的比值来表示，该比值即为斯特列尔比或中心点亮度。

衍射中心点亮度与波面均方差的关系式为斯特列尔近似，222,1φφσσ-=-=ii式中i－实际光学系统衍射中心点亮度i－理想光学系统衍射中心点亮度2σ—波面相位均方差OPDλπφ2-由此可见，面形的均方值比最大峰谷值更能反映面形精度对成像质量的影响。

美国阿里桑那大学光学科学中心约翰.路姆斯（John Loomis）副研究员认为，在大多数情况下，最大峰谷值近似地正比于均方根值。

约比均方根值大3—5倍。

按我们试验的数据约大4－6倍。

我们试验计算出最大峰值与最小谷值的绝对值的比例为2.8：2（均方根）。

如果比值过大则可能表面不清洁或其他因素使最大峰谷值增加,测试处于不正常状态。

我们的峰谷值偏大的原因可能是由于美国的光学表面的有效口径小(精密平面为全口径的90%)，我国的光学表面的有效口径大(为全口径的95%)，塌边使最大峰谷值增加。

２＃样品当孔径缩小到84％时均方根值未发生变化而峰谷值下降为0.034λ。

光学表征技术光学基本知识引子：这章将介绍在半导体工业中最常见的光学表征技术。

由于光学表征是非接触式的，而接触式的方法总式破坏性的，因此这个优点使得它成为一个另人关注的方法。

光学方法可分成三大块：光度测量方法——测量反射或投射光的幅度；干涉法——测量反射或投射光的相位；偏振法——测量反射光椭圆率。

主要光学技术可以用这个图表示：发射，发射，吸收，透射。

都将在这章得到讨论。

光学方法采用紫外光到外红外光段的电磁谱。

参数有：波长——λ，能量——E/h ν，波数——WN 。

基本公式：341.239710 1.239710 1.2397()()()()hcE h eV nm m A νλλλμλ⨯⨯===== 光学显微镜光学显微镜的简单结构如下图所示，有物镜和目镜组成。

光学显微镜有几个重要概念：分辨率，放大率和对比度。

先来看分辩率。

由于光具有波粒二相性，解释很多实验现象就可以通过两方面来解释。

Airy 最先计算出了衍射图象，对于一个直径为d 的圆形光圈，第一个最小光区的角度可由下式计算1.22sin()dλα= 中心区域包含主要光线的，叫做Airy 或者是衍射盘。

可以通过一些实验来观察这一现象，让光源透过一个小孔来照射到纸板上，就能观看到这一有趣的现象，当然是要在一个暗室里进行。

在足够的光照下，可以被检测的物体并没有最小尺寸的限制。

当有两个点光源的时候，假设相距s ，就会产生叠影图象，如这个图所示。

但当两者靠近时并不能轻易得区分这两个点光源。

Raleigh 认为能被区分的条件是一点的最大中心区和另一个的最小中心是一致的。

也就是指两个光盘的中心都在对方的盘边上。

这时中心的峰值降为单点峰值的80％。

0.610.61sin()s n NAλλθ== 这个公式给出了分辨率的计算方法，分辨率就是一个物体两部分或两点之间的最小距离。

n 是物体与物镜间介质的折射率，θ是透镜对物体的半角。

数值孔径NA 通常是刻在物镜上的，是表示透镜的分辨能力和形成的图象亮度的数值。