晶体光学基础课件.ppt

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1、一、光的波动性二、自然光和偏光*三、几何光学的“三大定律”四、光性均质体和光性非均质体*五、光率体**六、光性方位第一章晶体光学基础1、光是一种电磁波。光既有粒子性，又有波动性。2、电磁振动方向与其传播方向互相垂直，即电磁波是一种横波，因而光波也是一种横波(如下图)。一、光的波动性3、电磁波谱根据其波长大小可依次划分为：无线电波、红外线、可见光光线、紫外线、X射线、γ射线等。4、从电磁波谱中可看出，可见光谱在电磁波谱中仅是一个小区段，其波长范围大致为770～390nm，波长由长变短相应的颜色为红、

2、橙、黄、绿、蓝、青、紫。5、通常我们所见的白光，实际上是由各种色光按一定比例混合成的混合光。一、光的波动性表1-1可见光谱在真空中的波长(nm)颜色波长范围平均波长(标准色)红650～770710橙590～650620黄570～590580绿500～570535蓝460～500480青430～460445紫390～430410波长单位通常用(nm)纳米或()埃，它与其它常有长度单位的换算关系为：1nm(纳米)＝10-3μm(微米)＝10-6mm(毫米)＝10-7cm(厘米)＝10(埃)一、光的波动

3、性二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(一)可见光即通常所说的光或光波，是电磁波谱中的一个成员，能感觉到的一段电磁波，f：3.9×1014～7.7×1014Hz，λ：770～390nm。可见光：单色光、白光、自然光、偏光。(二)单色光和白光频率(f)：光波的重要特征。某一频率(f)的光波在不同的介质中传播时，其频率时固定不变的，但在不同介质中的传播速度(v)不同，因此其相应的波长(λ)是随传播的介质不同而改变的。V=f·λ决定光的颜色是光波的频率，而不是波长。二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(

4、二)单色光和白光例题1如一红光，从空气中进入水中，其f=4×1014Hz，空气中的波长λ=750nm；进入水中，其f不变，但速度变小，根据V=f·λ，波长变短为560nm，但该光在水中仍为红色。水空气图2-1折射现象二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(二)单色光和白光由七种基本单色光混合的光，如常见的日光、白炽光。白光的平均波长为580nm。图2-2白光经过一个棱柱体的色散二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(三)自然光和偏光自然光：是指直接由光源发出的光，如太阳光、灯光等，自然光的光波振动方向

5、在垂直于光波传播方向的平面内，作任何方向等振幅的振动(图2-3)。...xy(图2-3)自然光的振动特点示意图自然光的一种表示方法二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(三)自然光和偏光偏光：自然光经过反射、折射、双折射或选择性吸收等作用后，可以转变为只在一个方向上振动的光波，称为偏振光或偏光(图2-4)。(图2-4)偏振光的振动特点示意图自然光偏光片偏光二、可见光、单色光、白光自然光和偏光(三)自然光和偏光偏光的振动方向与传播方向所构成的平面为振动面。自然光偏光片偏光振动面二、可见光、单色光、白光

6、自然光和偏光三、几何光学的三大定律(一)研究光在透明晶体中的传播问题的光学称为几何光学。几何光学的三大定律：1、光的直线传播定律；2、光的反射定律；3、光的折射定律。(说明：它们是各种光学仪器设计的理论基础，也是研究晶体光学的理论基础的一部分。)1、光的直线传播定律光在同一介质中是沿直线传播的，称为光的直线传播定律（图3-1）。例如：阳光照进屋里，夜间手电筒的亮光的传播。n(图3-1)光的直线传播现象2、光的反射定律反射的概念：光从一种介质(n1)射入另一种介质(n2)时，在光滑界面上，如果部分光

7、仍回到原来的介质(n1)中，这种现象称为光的反射。其光路是可逆的(图3-2)。n1n2(图3-2)光的反射现象界面光的反射遵循反射定律：反射光线位于入射光线和界面的法线所决定的平面内；反射线和入射线分别在法线的两侧；③反射角θ等于入射角i。(图3-2)光的反射现象界面n1n2θ2、光的反射定律3、光的折射及折射定律折射的概念：光线从一种介质进入到另一种介质，在界面处传播的方向就会发生改变，即入射光线和折射光线不在同一条直线上，这种现象称为光的折射。例如：筷子放在盛满水的器皿中，可见筷子不是直的，而

8、是折断的。水3、光的折射及折射定律①光学上将两种介质分界面的垂线称为法线；②入射光与法线的夹角称入射角，以i表示；③折射光与法线的夹角称折射角，以γ表示。当发生折射时，i≠γ。水3、光的折射及折射定律折射定律：光的折射遵循折射定律。①折射线在入射线与法线所决定的平面内；②而且与入射线分别位于法线的两侧；③而介质一定时入射角i的正弦与折射角γ的正弦之比为一个常数N，N称为折射介质2对入射介质1的相对折射率，即N＝sini/sinγ=N2/N1水根据自然界物质的光学性质不同，将其分为光