光电基础知识培训
160页1、1,光电基础知识 培训课程,2,课程安排,几何光学,波动光学,光纤通讯基础,光学材料,反射 折射 全反射,干涉 衍射 偏振,光纤 激光器 光无源器件,光学玻璃 光学晶体 光学塑料,3,光-Light, 是我们最熟悉的现象之一, 没有光,人类就无法生存。,万物生长靠太阳!,地球上的主要能源都是直接或间接来自太阳能!,4,生活中,大自然中有关光的现象无处不在,佛光,彩虹,海市蜃楼,日晕,5,光学的应用领域越来越广泛,显微镜,激光制导,潜望镜,红外雷达,哈勃太空望远镜,光纤通讯,6,光学的发展历史, 萌芽时期 (前5世纪-15世纪末 ), 几何光学时期 (16世纪初-18世纪末), 波动光学时期 (19世纪初-19世纪末), 现代光学时期 (20世纪60年代起- ), 量子光学时期 (19世纪末-20世纪初),7,光又是什么?,什么是光?,Light is color!,Light is energy!,Light is wave?,Light is particle ?,8,光的简单认识,光是一种重要的自然现象,我们之所以能够看到客观世界中班驳陆离,瞬息万变的景象,就是因为眼睛接收到了物体
2、发射,反射或散射的光。,光是一种波,同时也是一种粒子,也就是说既可以把光看成光波,也可以将光看作是由光子组成的粒子流光具有波粒二象性,光是一种电磁现象,也就是说光是一种波长较短的电磁波,9,电磁波谱(electromagnetic wave spectrum ),实验证明光同无线电波、X射线、射线一样都是电磁波,仅是它们的频率不同而已,电磁波的波长、频率和传播速度三者之间的关系为:,因为各种频率的电磁波在真空中的传播速度相等,所以频率不同的电磁波,它们的波长也就不同。频率高的波长短,频率低的波长长。,-按电磁波的波长(或频率)大小的顺序把它们排列成谱,速度 = 波长频率,10,由无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线(X射线)、射线合起来构成范围非常广阔的电磁波谱,在电磁波中,能被眼睛看到的,只是一个很窄的波段,通常叫做可见光,在可见光 范围内不同波长的光引起不同的颜色感觉。,(400-760nm),11,不同的电磁波产生的机理不同:,无线电波,红外线、可见光、紫外线,X射线,射线,是振荡电路中自由电子的周期性的运动产生的,是原子的外层电子受到激发后产生的,是原子的内层电子受到激发
3、后产生的,是原子核受到激发后产生的,12,无线电波,波长范围,特性,应用,波长大于1mm,传播过程中波动性明显,无线电技术,13,红外线,波长范围,特性,760nm106nm,热效应,应用,加热物体、红外摄影、探测物体、红外遥感技术等,红外侦察,14,可见光,波长范围,特性,应用,400nm760nm,能作用于眼睛并引起视觉,照明、摄影等,15,可见光光谱,可见光波长与颜色的对应关系如下,7600,6300,6000,5700,5000,4500,4300,4000,单位:埃,16,紫外线,波长范围,5nm 400nm,特性,荧光效应、化学作用、杀菌消毒,应用,感光技术、医用消毒等,紫外线杀菌灯,紫外光皮肤病治疗仪,17,X射线和射线,波长范围,X射线:10-12m 10-9m 射线:小于 10-12 m,特性,穿透力很强,应用,检查金属部件,医学透视等,医学透视,CT 机,18,太阳辐射,举例:,阳光含有:无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线 太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域 阳光中波长在5.5x10-7m的黄绿光附近,辐射的能量最强,这区域恰好是人眼最敏
4、感,19, 光是一种波长较短的电磁波:400nm760nm, 任何波长的电磁波在真空中的传播速度都是相同的:C = 3108m/s, 光的颜色是由电磁波的频率决定的不同频率的色光在真空中波速相同,在介质中波速不同同一色光在不同介质中,频率(颜色)不变,波长和波速都要改变在同一介质中,频率越高,波速越小,单位换算:1m =103mm=106m=109nm=1010 (埃),小 结, 光具有波粒二象性:光具有粒子性,这种粒子称做“光量子”,简称“光子”,20,几何光学,21, 几何光学, 采用光的直线传播概念,研究光传播的基本规律和光通过光学系统成像的原理和应用 按照近代物理学的观点,光具有波粒二象性,那么如果只考虑光的粒子性,把光源发出的光抽象成一条条光线,然后按此来研究光学系统成像。, 内容,光的直线传播定律 光的独立传播定律 光的反射和折射定律,22,1.1 几何光学基本定律(一)光的直线传播定律:光在均匀媒质里沿直线传播在点光源的照射下,在不透明 的物体背后出现清晰的影子,影子 的形状与光源为中心发出的直线所 构成的几何投影形状一致物体的影子,光只有在均匀媒质里沿直线传播,在非均匀
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