大学物理下册第十四章 光学-几何光学.ppt

第二部分 光的干涉
第十四章 光 学
第三部分 光的衍射
第四部分 光的偏振
第一部分 几何光学
本章在简单介绍几何光学的基本原理后，主要讨论光的波动性，光的粒子性在近代物理中介绍
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第一部分 几何光学
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§14-5 薄透镜
§14-4 光在球面上的反射和折射
§14-3 光在平面上的反射和折射
§14-2 几何光学基本定律
§14-1 关于光的本性的认识发展简史
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傅科测出光在水中的速度小于空气中速度—决定性判据
17—19世纪
牛顿的微粒说
惠更斯的波动说
光是从光源发出的微粒流
光是介质（以太）中的机械波杨氏双缝实验显示干涉现象
开始占统治地位
19世纪初
波动说
惠更斯-菲涅耳原理能解释光直线传播和衍射现象
1850年
波动说
获得更多的支持
傅科旋转镜法测光速
S
S1
S2
M1
M2
L
§14-1　关于光的本性的认识发展简史
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解释与实物作用过程（光的吸收与发射）中发生的现象
解释传播过程（反射、折射、干涉、衍射和偏振）中发生的现象
赫兹实验证实了光是电磁波的预言
19世纪60年代
麦克斯韦电磁波理论
光电效应、康普顿效应等不能用波动说解释
20世纪初
波动理论遭遇困难
光具有波粒二象性
表现为粒子
表现为波动
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在远近有端(小孔)于光，故景库(倒像)内也
一、光的直线传播定律
墨经(两千年前)对针孔成像的记载
这种几何线称为光线
在均匀介质中光沿直线传播，光线为直线
§14–2 几何光学基本定律
壁
高
下
首
高
下
足
下光
上光
屏
午
端
景库
光之入照若射
针孔成像是光沿直线传播的典型实例
用带有方向的几何线表示光的传播方向
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光线因折射向上弯曲
非均匀介质中光线将因折射而沿曲线传播
炎热夏日的阳光下，远处路面似乎是潮湿的
冷空气
热空气
产生错觉的影像
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二、光的反射和折射定律
反射定律：反射光线在入射面内，且 i' = i
法线
入射面
i
i'
r
n1
n2
折射定律：折射光线在入射面内，且
第一介质和第二介质的绝对折射率定义为
两种介质的相对折射率定义为
v1、v2分别为光在两介质中的速度
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三、全反射
n1
n2
采用尼康6mm鱼眼镜头拍摄的照片
全反射
水折射率 n1 =
空气折射率 n2 =
2×49°= 98°的空间范围
全反射刚好出现时的入射角ic称为全反射的临界角
鱼从水中往天上看时，得到
i1
r1
i2
r2
ic
当光线从光密介质抽射到光疏介质上时,
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全反射的应用
全反射棱镜
45°
45°
45°
改变光的行进方向
角锥棱镜
光导纤维
传递光能或光信息
作为反射器
45°
45°
自行车反光片
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