基本光学原理及光路设计.pdf

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1、1/93(ch-2)--第第22章章--基本光學原理及光路設計基本光學原理及光路設計2/93(ch-2)基本光學原理及光路設計基本光學原理及光路設計•光的波動性•偏振光學•透鏡公式•光路設計•影像扭曲•光源及打光技術3/93(ch-2)光譜光譜(OpticalSpectrum)(OpticalSpectrum)可見光γ射線X射線UV紅外光微波射頻波22201816141210864f(Hz)10101010101010101010-14-12-10-8-6-4-2024(m)λ101010101010101010104/93(ch-2)光的波動性光的波動性•反

2、射與折射(ReflectionandRefraction)•全反射(TotalInternalReflection)•色散(Dispersion)•干涉與繞射(InterferenceandDiffraction)•偏振(Polarization)•同調性(Coherence)5/93(ch-2)ReflectionandRefractionReflectionandRefractionLens,MirrorandGratingLens,MirrorandGrating6/93(ch-2)((透鏡透鏡,,反射鏡反射鏡,,光柵光柵))所須公式:Snell’sLa

3、w,Lensequation,diffractionequation7/93(ch-2)Dispersion(Dispersion(色散色散))8/93(ch-2)Rainbow(Rainbow(彩虹彩虹))9/93(ch-2)Interference(Interference(干涉干涉))10/93(ch-2)Diffraction(Diffraction(繞射繞射))Diffractionlimit11/93(ch-2)PrincipleofDiffractionPrincipleofDiffraction12/93(ch-2)單狹縫的繞射光強度分布單狹縫

4、的繞射光強度分布13/93(ch-2)中央極大的光強度中央極大的光強度inphaseinphase14/93(ch-2)第一極小的破壞性干涉第一極小的破壞性干涉15/93(ch-2)第二極小的破壞性干涉第二極小的破壞性干涉16/93(ch-2)不同狹縫寬度的繞射的強度分布不同狹縫寬度的繞射的強度分布17/93(ch-2)干涉的強度分布干涉的強度分布18/93(ch-2)繞射的強度分布繞射的強度分布19/93(ch-2)干涉干涉++繞射的強度分布繞射的強度分布20/93(ch-2)干涉與繞射的加成干涉與繞射的加成21/93(ch-2)圓孔繞射圓孔繞射22/93(

5、ch-2)圓孔繞射的圓孔繞射的AirypatternAirypattern23/93(ch-2)DopplerEffect(1/2)DopplerEffect(1/2)(一)當頻率f0的聲音源、光源或任何形式的波動源以相對速度v接近或遠離觀測者時，觀測者所觀測到的頻率會有如右式的變化：這種因波動源與觀測者間的相對運動而發生頻率改變的現象稱為Doppler效應。(二)當頻率f光源照射在以速度V移動的散射表面時α2α(三)可將繞射光柵當作移動中的散射表面，1做為位移量測的基礎。在A觀測到的入射光頻率fA各階繞射光所對應的頻率可表示成(q：繞射階數)24/93(ch

6、-2)DopplerEffect(2/2)DopplerEffect(2/2)上兩式整理可得：光柵方程式：可推導出繞射光柵的Doppler頻移：由此可見，繞射光柵的Doppler頻移與光柵的移動速度(v)及繞射階數(q)成正比，與光柵常數(d)成反比，而與入射光的波長(λ)及入射方向(θ)無關。i25/93(ch-2)光柵干涉位移量測原理與光學系統光柵干涉位移量測原理與光學系統26/93(ch-2)ThePhotoThePhoto--detectionSystemdetectionSystem27/93(ch-2)LDGIFeedbackSensorLDGIF

7、eedbackSensorLDGI(繞射式雷射光學尺)28/93(ch-2)SinusoidalSignalsSinusoidalSignals-29/93(ch-2)解析度解析度((分辨率分辨率)Resolution)Resolution30/93(ch-2)偏振光學偏振光學31/93(ch-2)PlanePlane--polarizedlightpolarizedlight32/93(ch-2)LinearpolarizationLinearpolarizationLinearlight(Efield)oscillatingintheLinearlight

8、(Efield)oscillating