物理光學簡明教程[梁銓廷]PPT.ppt

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光的波動性：研究光的傳輸規(guī)律及其應用的學科波動光學的基礎就是經(jīng)典電動力學的麥克斯韋方程組。波動光學不詳論介電常數(shù)和磁導率與物質(zhì)結構的關系，而側重于解釋光波的表現(xiàn)規(guī)律。波動光學可以解釋光在散射媒質(zhì)和各向異性媒質(zhì)中傳播時現(xiàn)象，以及光在媒質(zhì)界面附近的表現(xiàn)；也能解釋色散現(xiàn)象和各種媒質(zhì)中壓力、溫度、聲場、電場和磁場對光的現(xiàn)象的影響。,前言,一、研究對象和內(nèi)容,前言,一、研究對象和內(nèi)容,傳統(tǒng)內(nèi)容主要有：光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象，光在各向同性介質(zhì)中的傳播規(guī)律（包括光的反射和折射，光的吸收、色散和散射規(guī)律），光在各向異性晶體中的傳播規(guī)律等，以及在各領域中的應用。近代發(fā)展的內(nèi)容：薄膜光學理論、全息照相、光學信息處理...,二、波動光學的應用,波動光學是一門應用性很強的學科。特別是激光問世后，它在科學技術各部門中的應用十分廣泛，尤其在生產(chǎn)和國防上有著重要的應用。今天，它已經(jīng)被應用到通信、醫(yī)療、受控熱核反應、航天、信息處理等高新技術領域，為科學技術的發(fā)展、生產(chǎn)的發(fā)展和鞏固國防做出貢獻。在精密測量方面，各種光學零件的表面粗糙度、平面度，以及長度、角度的測量，至今最精確的仍然是波動光學方法。另外，還用波動光學方法測量光學系統(tǒng)的各種像差，評價光學系統(tǒng)的成像質(zhì)量等。,以光的干涉原理為基礎的各種干涉儀器，是光學儀器中數(shù)量頗多且最為精密的一個組成部分。根據(jù)衍射原理制成的光柵光譜儀，在分析物質(zhì)的微觀結構（原子、分子結構）和化學成分等方面起著最為主要的作用。近幾十年來，由于現(xiàn)代光學的崛起，發(fā)展了一批新型的光學儀器，如相襯顯微鏡、光學傳遞函數(shù)儀、傅里葉變換光譜儀，以及各種全息和信息處理裝置、電光和光電轉換（光電池、CCD）裝置、激光器等。它們在物質(zhì)結構分析、光通信、光計算（光學計算機）、成像和顯示技術、材料加工、醫(yī)學和軍事等方面的應用越來越重要?？梢姡瑢W好本課程對于光學工程專業(yè)、光電信息工程專業(yè)的學生在專業(yè)上的發(fā)展是何等重要。,二、波動光學的應用,三、波動光學發(fā)展歷史,光學的萌芽時期可以追溯到2000多年前，墨子在所著的《墨經(jīng)》中記載了光的直線傳播、小孔成像等光學規(guī)律；古希臘歐幾里德（Euclid）在其著作中也有光的直線傳播和反射定律的記載。不過，對光的物理本性進行認真研究卻是從17世紀開始的。當時，有兩種關于光的本性的說法：以牛頓為代表的微粒說和以惠更斯為代表的波動說。前者認為光是具有有限速度的粒子流，后者認為光是在“以太”（一種假想的彈性媒質(zhì)）中傳播的波。由于當時牛頓在物理學界享有至高無尚的權威，人們普遍地接受光的微粒說。,到了19世紀前半葉，一連串的實驗事實和根據(jù)波動說對這些實驗的成功解釋，才使人們完全地拋棄微粒說，確信光的波動說。這些實驗主要是：楊氏和菲涅耳等人的干涉實驗、衍射實驗、馬呂斯的反射光偏振實驗以及傅科測量水中光速實驗（結果是水總光速小于空氣中光速）。這樣，在19世紀，光是波動的問題似乎最后被解決了。,三、波動光學發(fā)展歷史,惠更斯，菲涅耳等人的波動說在光波的傳播媒質(zhì)——“以太”問題上卻遇到了困難。為了說明光具有極大傳播速度的實驗事實，必須假想“以太”的一些奇特性質(zhì)：密度極小和彈性模量極大。這顯然是荒謬的，同時也表明物理光學的基礎還停留在不能令人滿意的狀態(tài)。這種狀態(tài)的改變一直延續(xù)到19世紀60年代，其時，麥克斯韋在總結前人在電磁學方面的研究成果的基礎上，建立起一套完整的電磁場理論。他預言了電磁波的存在，并指出光是一種波長很短的電磁波。,三、波動光學發(fā)展歷史,由于按照光的電磁波理論去闡明光學現(xiàn)象非常成功，也由于后來邁克耳孫和莫雷的實驗否認了“以太”的存在，所以人們就自然地放棄了惠更斯、菲涅耳的機械波理論，而接受光的電磁波理論。歷史表明，建立在電磁波理論基礎上的物理光學學說是物理光學發(fā)展進程中的一個重大飛躍。波動光學在20世紀也有了長足的發(fā)展，尤其是激光問世后，發(fā)展的勢頭很猛。自然科學的發(fā)展是無止境的！,三、波動光學發(fā)展歷史,四、本課程主要內(nèi)容,光的電磁理論光的干涉及應用光的衍射與現(xiàn)代光學光的偏振和晶體光學器件,五、參考文獻,物理光學簡明教程梁銓廷劉翠紅電子工業(yè)出版社2010物理光學（第3版）梁銓廷電子工業(yè)出版社2008物理光學學習指導與題解劉翠紅電子工業(yè)出版社2009,1.趙凱華,鐘錫華,《光學》（上、下）,北京：北京大學出版社,20082.母國光,戰(zhàn)元齡,《光學》,北京：人民教育出版社,19793.曲林杰等《物理光學》，北京：國防工業(yè)出版社，19804.葉玉堂《光學教程》，北京：清華大學出版社5.章志鳴等，《光學》,北京：高等教育出版社，20096.M.玻恩，E.沃耳夫《光學原理》（第七版）,楊葭蓀譯北京：電子工業(yè)出版社,20097.A.加塔克，光學，梁銓廷等譯，機械工業(yè)出版社，1984A.加塔克Optics（第四版）清華大學出版社20108.J.P.馬蒂厄，光學（上、下），1987,五、參考文獻,五、參考網(wǎng)站,光谷社區(qū)光電工程師社區(qū)飛達光學網(wǎng)松鋮光學激光世界中國光學薄膜在線中國光學光電子行業(yè)網(wǎng)中國光學期刊網(wǎng),國內(nèi),http://www.opticsexpress.org光學快報http://www.iop.org/EJ（期刊中心）,國外,