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光学基础介绍

 

博信光学元件超市 / 2014-03-08

光是一种自然现象,因为有了光人们才看到了宝石的美丽色彩&宝石的奇妙的光学现象。
 
自然光一切从光源直接发出的光波,统称为自然光,如太阳光、灯光等。自然光的特点是在垂直光波传播方向的平面内,沿各个方向振动的光振幅相等。
 
偏振光在垂直光波传播方向的某一固定平面内沿一固定方向振动的光波称为平面偏振光,简称偏振光或偏光。

   
 自然光可以通过反射、折射等作用转变成偏振光。

   
 根据光学性质的不同,可以把宝石矿物划分为均质体&非均质体两大类。一般的非晶质宝石&等轴晶系宝石矿物,在各个方向上的光学性质相同,称为光性均质体,简称均质体,例如天然玻璃、钻石、石榴石、萤石、尖晶石等。中级晶族&低级晶族的宝石矿物,其光学性质因方向而异,称为光性非均质体,简称非均质体。宝石中绝大多数属于非均质体,如红宝石、蓝宝石、祖母 绿、水晶、碧玺等。

光的折射与反射:由于光的粒子性,光在均匀介质中沿直线传播,当光从一种介质传到另一种介质时,在两种 我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。

   
 几何光学是从几个由实验得来的基本原理出发,来研究光的传播问题的学科。它利用光线的概念、折射、反射定律来描述光在各种媒质中传播的途径,它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限。

  
  物理光学是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科,所以也称为波动光学。它可以比较方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振,以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。

  
  波动光学的基础就是经典电动力学的麦克斯韦方程组。波动光学不详论介电常数和磁导率与物质结构的关系,而侧重于解释光波的表现规律。波动光学可以解释光在散射媒质和各向异性媒质中传播时现象,以及光在媒质界面附近的表现;也能解释色散现象和各种媒质中压力、温度、声场、电场和磁场对光的现象的影响。

   
 量子光学  1900年普朗克在研究黑体辐射时,为了从理论上推导出得到的与实际相符甚好的经验公式,他大胆地提出了与经典概念迥然不同的假设,即组成黑体的振子的能量不能连续变化,只能取一份份的分立值

   
 1905年,爱因斯坦在研究光电效应时推广了普朗克的上述量子论,进而提出了光子的概念。他认为光能并不像电磁波理论所描述的那样分布在波阵面上,而是集中在所谓光子的微粒上。在光电效应中,当光子照射到金属表面时,一次为金属中的电子全部吸收,而无需电磁理论所预计的那种累积能量的时间,电子把这能量的一部分用于克服金属表面对它的吸力即作逸出功,余下的就变成电子离开金属表面后的动能。

   
 这种从光子的性质出发,来研究光与物质相互作用的学科即为量子光学。它的基础主要是量子力学和量子电动力学。

   
 光的这种既表现出波动性又具有粒子性的现象既为光的波粒二象性。后来的研究从理论和实验上无可争辩地证明了:非但光有这种两重性,世界的所有物质,包括电子、质子、中子和原子以及所有的宏观事物,也都有与其本身质量和速度相联系的波动的特性。

  
  应用光学  光学是由许多与物理学紧密联系的分支学科组成;由于它有广泛的应用,所以还有一系列应用背景较强的分支学科也属于光学范围。例如,有关电磁辐射的物理量的测量的光度学、辐射度学;以正常平均人眼为接收器,来研究电磁辐射所引起的彩色视觉,及其心理物理量的测量的色度学;以及众多的技术光学:光学系统设计及光学仪器理论,光学制造和光学测试,干涉量度学、薄膜光学、纤维光学和集成光学等;还有与其他学科交叉的分支,如天文光学、海洋光学、遥感光学、大气光学、生理光学及兵器光学等。

 

 

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