四、物理學知識--光學的運用【光學】物理學的一個部門。光學的任務是研究光的本性，光的輻射、傳播和接收的規(guī)律；光和其他物質的相互作用（如物質對光的吸收、散射、光的機械作用和光的熱、電、化學、生理效應等）以及光學在科學技術等方面的應用。17世紀末，牛頓倡立“光的微粒說”。當時，他用微粒說解釋觀察到的許多光學現(xiàn)象，如光的直線性傳播，反射與折射等，后經證明微粒說并不正確。1678年惠更斯創(chuàng)建了“光的波動說”。波動說歷時一世紀以上，都不被人們所重視，完全是人們受了牛頓在學術上威望的影響所致。當時的波動說，只知道光線會在遇到棱角之處發(fā)生彎曲，衍射作用的發(fā)現(xiàn)尚在其后。1801年楊格就光的另一現(xiàn)象（干涉）作實驗（詳見詞條：楊氏干涉實驗）。他讓光源S的光照亮一個狹長的縫隙S1，這個狹縫就可以看成是一條細長的光源，從這個光源射出的光線再通過一雙狹縫以后，就在雙縫后面的屏幕上形成一連串明暗交替的光帶，他解釋說光線通過雙縫以后，在每個縫上形成一新的光源。由這兩個新光源發(fā)出的光波在抵達屏幕時，若二光波波動的位相相同時，則互相疊加而出現(xiàn)增強的明線光帶，若位相相反，則相互抵消表現(xiàn)為暗帶。楊格的實驗說明了惠更斯的波動說，也確定了惠更斯的波動說。同樣地，19世紀有關光線繞射現(xiàn)象之發(fā)現(xiàn)，又支持了波動說的真實性。繞射現(xiàn)象只能借波動說來作滿意的說明，而不可能用微粒說解釋。20世紀初，又發(fā)現(xiàn)光線在投到某些金屬表面時，會使金屬表面釋放電子，這種現(xiàn)象稱為“光電效應”。并發(fā)現(xiàn)光電子的發(fā)射率，與照射到金屬表面的光線強度成正比。但是如果用不同波長的光照射金屬表面時，照射光的波長增加到一定限度時，既使照射光的強度再強也無法從金屬表面釋放出電子。這是無法用波動說解釋的，因為根據波動說，在光波的照射下，金屬中的電子隨著光波而振蕩，電子振蕩的振幅也隨著光波振幅的增強而加大，或者說振蕩電子的能量與光波的振幅成正比。光越強振幅也越大，只要有足夠強的光，就可以使電子的振幅加大到足以擺脫金屬原子的束縛而釋放出來，因此光電子的釋放不應與光的波長有關。但實驗結果卻違反這種波動說的解釋。愛因斯坦通過光電效應建立了他的光子學說，他認為光波的能量應該是“量子化”的。輻射能量是由許許多多分立能量元組成，這種能量元稱之為“光子”。光子的能量決定于方程E=hν式中E=光子的能量，單位焦耳h=普朗光常數(shù)，等于6.624×10-34焦耳·秒ν=頻率。即每秒振動數(shù)。ν=c／λ，c為光線的速度，λ為光的波長?，F(xiàn)代的觀念，則認為光具有微粒與波動的雙重性格，這就是“量子力學”的基礎。在研究和應用光的知識時，常把它分為“幾何光學”和“物理光學”兩部分。適應不同的研究對象和實際需要，還建立了不同的分支。如光譜學，發(fā)光學、光度學，分子光學、晶體光學，大氣光學、生理光學和主要研究光學儀器設計和光學技術的應用光學等等?！竟狻繃栏竦卣f，光是人類眼睛所能觀察到的一種輻射。由實驗證明光就是電磁輻射，這部分電磁波的波長范圍約在紅光的0.77微米到紫光的0.39微米之間。波長在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱為“紅外線”。在0.39微米以下到0.04微米左右的稱“紫外線”。紅外線和紫外線不能引起視覺，但可以用光學儀器或攝影方法去量度和探測這種發(fā)光物體的存在。所以在光學中光的概念也可以延伸到紅外線和紫外線領域，甚至X射線均被認為是光，而可見光的光譜只是電磁光譜中的一部分?！竟庠础课锢韺W上指能發(fā)出一定波長范圍的電磁波（包括可見光與紫外線、紅外線和X光線等不可見光）的物體。通常指能發(fā)出可見光的發(fā)光體。凡物體自身能發(fā)光者，稱做光源，又稱發(fā)光體，如太陽、恒星、燈以及燃燒著的物質等都是。但像月亮表面、桌面等依靠它們反射外來光才能使人們看到它們，這樣的反射物體不能稱為光源。在我們的日常生活中離不開可見光的光源，可見光以及不可見光的光源還被廣泛地應用到工農業(yè)，醫(yī)學和國防現(xiàn)代化等方面。光源主要可分為：熱輻射光源，例如太陽、白熾燈、炭精燈等；氣體放電光源，例如，水銀燈、熒光燈等。激光器是一種新型光源，具有發(fā)射方向集中、亮度高，相干性優(yōu)越和單色性好的特點。【幾何光學】光學中以光的直線傳播性質及光的反射和折射規(guī)律為基礎的學科。它研究一般光學儀器（如透鏡、棱鏡，顯微鏡、望遠鏡、照相機）的成像與消除像差的問題，以及專用光學儀器（如攝譜儀、測距儀等）的設計原理。嚴格說來，光的傳播是一種波動現(xiàn)象，因而只有在儀器的尺度遠大于所用的光的波長時，光的直線傳播的概念才足夠精確。由于幾何光學在處理成像問題上比較簡單而在大多數(shù)情況下足夠精確，所以它是設計光學儀器的基礎。【物理光學】光學中研究光的本性以及光在媒質中傳播時各種性質的學科。物理光學過去也稱“波動光學”，從光是一種波動出發(fā)，能說明光的干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象。而在赫茲用實驗證實了麥克斯韋關于光是電磁波的假說以后，物理光學也能在這個基礎上解釋光在傳播過程中與物質發(fā)生相互作用時的部分現(xiàn)象，如吸收，散射和色散等，而且獲得一定成功。但光的電磁理論不能解釋光和物質相互作用的另一些現(xiàn)象，如光電效應、康普頓效應及各種原子和分子發(fā)射的特征光譜的規(guī)律等；在這些現(xiàn)象中，光表現(xiàn)出它的粒子性。本世紀以來，這方面的研究形成了物理光學的另一部門“量子光學”?！竟饩€】光源發(fā)出之光，通過均勻的介質時，恒依直線進行，叫做光的直進。此依直線前進之光，代表其前進方向的直線，稱之為“光線”。光線在幾何光學作圖中起著重要作用。在光的直線傳播，反射與折射以及研究透鏡成像中，都是必不可少且要反復用到的基本手段。應注意的是，光線不是實際存在的實物，而是在研究光的行進過程中細窄光束的抽象。正像我們在研究物體運動時，用質點作為物體的抽像類似?！救瘴g】指地球進入月球的本影中，太陽被遮蔽的情形。當太陽、月球和地球在同一條直線上時便會發(fā)生。月球每月都會處于太陽與地球之間，不過日食并不能每月看到，這是因為白道（月球的軌道）平面對地球軌道有5°的傾角。月球可能時而在黃道之上或時而在黃道之下，故其陰影不能落在地球上。只有當太陽、月球和地球在一直線內，才能產生日蝕。如果地球的某一部分在月影之內，即發(fā)生日蝕；日蝕有全蝕、偏蝕、環(huán)蝕三種。地球上的某些地方正位于月球的影錐之內（即在基本影之內）這些地方就能觀看到日全蝕。錐外虛影所射到的地方（即半影內的地方）則看到偏蝕。月球離地球較遠的時候，影錐尖端達不到地面，這時從圓錐的延長線中央部分看太陽的邊緣，還有狹窄的光環(huán)，這就是發(fā)生的環(huán)蝕現(xiàn)象。環(huán)蝕在亞洲，一百年中只能遇見十幾次，在一個小地區(qū)欲見環(huán)蝕者，數(shù)百年也難得有一次機會。月影投到地面上，急速向西走，所以某一地點能夠看見的全蝕時間非常的短，最長不過七分半鐘，平均約3分。日全蝕帶的寬度，平均約160公里。在某一地點能夠看見日全蝕的機會，非常的少；平均360年只有一次。日全蝕的機會雖少，而需要觀測和研究的問題甚多。例如日月相切時刻的測定。愛因斯坦引力說的證明等等?！灸拘恰吭谖覈糯Q之為歲星，是九大行星中最大也最重的行星，它的直徑比地球的直徑大11倍，它的質量也比地球重317倍。它的自轉周期為9.842小時，是所有行星中最快的一個。木星上的大氣分布很廣闊，其組成含氫（H2）氮（N2）、沼氣（甲烷CH4）及氨氣（NH3），因此，其表面完全為昏暗所籠罩著。木星離地球的距離為628220000公里，它的赤道直徑為142804公里，比地球要大11倍。雖然它是太陽系最大的一顆行星，但它卻有最短的自轉周期，比起地球的一天短了14小時6分鐘；故知它是以極其驚人的速度不停地自轉著，就是在其赤道上的某一質點最少也以時速45000公里的速度卷旋前進著。離心力在赤道地帶也大得驚人，結果便造成赤道的凸出，使此行星變成如一個壓扁的橙子一樣。木星有四顆大衛(wèi)星，被命名為木衛(wèi)一、木衛(wèi)二…，都能用小望遠鏡看到，甚至有人能用肉眼觀察到。顯然它們的體積必定相當可觀，它們的直徑木衛(wèi)一約是3719公里，木衛(wèi)二約是3139公里，木衛(wèi)三約是5007公里，木衛(wèi)四約是5184公里。在這四顆衛(wèi)星中，最靠近木星表面的一顆就是木衛(wèi)一。由于巨大的衛(wèi)星引力。木衛(wèi)一只能以42小時半的時間環(huán)繞木星一周。在這些木衛(wèi)環(huán)繞木星的過程中，它們有時在木星之后所謂被掩，有時在木星的陰暗面，稱為蝕，有時在木星前叫作凌犯?！驹挛g】當?shù)厍蛭挥谔柡驮虑蛑g而且是滿月時，進入地影的月球，就會發(fā)生月蝕。月球全部走到地影中的時候，叫做全蝕；只有一部分進入本影的時候，叫做偏蝕。月全蝕的時候可分做五象，當月球和本影第一次外切的時候，叫做初虧；第一次內切的時候叫做蝕既；月心和本影中心距離最近的時候，叫做蝕甚；當月球和本影第二次內切的時候，叫做生光；第二次外切的時候叫做復圓。偏蝕時，只有初虧、蝕甚、復圓三種現(xiàn)象。月蝕現(xiàn)象一定發(fā)生于望（陰歷十五）的時候；但是望的時候，未必發(fā)生月蝕。這是因為白道（月球運行軌道）和黃道（地球運行的軌道）不相一致的緣故。但望時的月球如果距離交點太遠，將不能發(fā)生月蝕；必須在某一定距離之內，才可以發(fā)生月食，這一定的界限，叫做月蝕限；這限界是隨日、月、地球的距離和白道交角的變化而略有變動，最大值為12.2°，最小值為9.5°。月蝕最長時共維持3小時40分，其中1時40分為全蝕，其余兩小時為偏蝕。月蝕如在地平以上發(fā)生，則因地球自轉，故可見地區(qū)超過半個地球。月全蝕時因地球大氣反射紅光進入地影，故可見古銅色微光之月面。月蝕次數(shù)雖較少，但見蝕帶極廣，而日蝕帶狹窄，故同一地區(qū)之居民，看見月蝕之次數(shù)較日蝕多?！竟馑佟恳话阒腹庠谡婵罩械膫鞑ニ俣?。真空中的光速是物理學的常數(shù)之一，它的特征是：（1）一切電磁輻射在真空中傳播的速率相同，且與輻射的頻率無關；（2）無論在真空中還是在其他物質媒質中，無論用什么方法也不能使一個信號以大于光速c的速率傳播；（3）真空中光速與用以進行觀測的參照系無關。如果在一伽利略參照系中觀察到某一光信號的速率為c=2.99793×1010厘米／秒，那么，在相對此參照系以速度v平行于光信號運動的另一個伽利略參照系中，所觀測到的光信號一定也是c，而不是c＋v（或c-v），這就是相對論的基礎；（4）電磁學理論中的麥克斯韋方程和羅倫茲方程中都含有光速。當用高斯單位來寫出這兩個方程時，這一點特別明顯。光在真空中的速度為c，在其他媒質中，光的速度均小于c，且隨媒質的性質和光波的波長而不同?！竟馑僦疁y定】伽利略曾經建議，使光行一段7.5千米的路程以測定其速度，但因所用的設備不完善而未成功。此后，直到1675年，丹麥學者羅默在巴黎求得光速之可用數(shù)值。羅默把他的觀察擴展到宇宙之間，而其所用的研究對象則為木星衛(wèi)星的成蝕。這些衛(wèi)星之中最內層的軌因此，每經刪過此一周期贈之間隔，椅M樣便再次進入呆木星寒J宰之陰影中，宰而使地球上泰的觀察者暫駝時無法看到蓄它。羅默發(fā)歉現(xiàn)，當?shù)厍虺鬍潔環(huán)繞太陽讀S切作公轉怎木星衛(wèi)星的尼成蝕要遲刊14呀秒鐘會才發(fā)宵生；又當?shù)馗┣蛟谕粫r千間（即獄至于木星衛(wèi)源星的實際繞孔轉周期，則舅可根據地球萬公轉到添E填5錯或哨E田8你時所作之觀趙測求得。羅柏默認為此一膊現(xiàn)象，確實拾是由于地球淚從減E序1澆運行到禍W眼2衡之時，光之酷進行必須跟兼在地球后面逗追趕上去，件而當?shù)厍蛴尚荅橋6常運行到抬E頓7綱時，則光之要進行可對著倚地球迎著趕舅上所致。由幻此可知，胸E架1拋與辨E跑2鄙或莫E勒6繞與迅E淹7脫之間的距離角，與地球在協(xié)木星的衛(wèi)星銹繞木星一周燦所需要的時古間內運行的嘆路程相符合莊。因為地球凈公轉速度為箱30職千米／秒，擋所以此二距把離都是等于盤42.5酒×密60閉×援60釋×脊30羽（千米），燙約為，敏4600恒000舉千米。這說素明光需要多蚊走遍14錦秒鐘始能趕依上地球由錯E析1屯至膚E階2麗的這一段距棟離；另一方狡面它在地球垂由厭E外6街至客E落7殺向光迎頭趕樂上的這段距棕離中，光之真行進卻能省資下謎14踢秒鐘。由此趕得到光速約煎稍大于劫3000機00穩(wěn)千米／秒（脈4600速000擔／消14羽≈米3280躁00嫩千米／秒）獸。當?shù)厍蛴商罞恰2凡遠離木星而附繼續(xù)運轉至災E脈3軌、賣E偶4槐…蘋等處時，那檔么當靠近花E共5墓時，則每次均成蝕延遲之黑時間相繼地廳累積起來，置直到地球漸擔近于射E設5趕時成蝕延遲廟時間逐漸減追少為零了（爛此乃由于木熟星與地球間煙的距離之增患加，由于接肆近稿E剛5芒而漸漸減少口，終于抵達啟E暴5丈而趨于零所肢致）。故成課蝕延遲之時漿間，當?shù)厍蛴诎肽曛性O由仗E晶8姜運轉至姓E長5姨時，每次成潮蝕延遲時間羅相加起約等為于蟲1000吸秒。這也就世是光從木星惜到達剛E秋5弓和光從木星蘿到達稿E8早這兩段行程怕所需的時間濟差（亦即光短行經地球公害轉軌道直徑塘E丸5返E描8痛所需之時間真）。由天文鵲學上可知地危球公轉的軌犬道這直徑為肥d=300侍000奔000示千米；利用波此數(shù)值計算訪出的光速為礎這一數(shù)值要煮比根據每連權續(xù)兩次木星蟲衛(wèi)星成蝕之殘時差所求得叉的光速更可逗靠一些。羅輛默測出的光竹速湊c=315館000番千米／秒，腳和現(xiàn)在科學怨家采用更較乏精細的量度飛方法在真空伐中求得之光踩速的數(shù)值傾c=299護696臘±漫4揮千米／秒，斤實極接近。會c=299蚊796揪這個數(shù)值是境美國物理學賊家邁克耳孫檔測出的。在帳激光得以廣掘泛應用以后姐，開始利用蟻激光測量光勒速。其方法頸是測出激光航的頻率和波絨長，應用c=λν扒計算出光速評c智，目前這種鏟方法測出的三光速是最精紙確的。根據到1975滋年第暗15預屆國際計量敢大會決議，磨把真空中光針速值定為鉆c育＝姨2997序9245溉8刊米／秒。姓在通常應用姿多取踢c=3圓×慣10冰8鏟米／秒。木【邁克耳孫贈】己Mich孤elson圣（卵1852話～烈1931種年）美國物您理學家。他倘創(chuàng)造的邁克新耳孫干涉儀菌對光學和近樓代物理學是結一巨大的貢五獻。它不但裹可用來測定拼微小長度、偉折射率和光蛛波波長等，侄也是現(xiàn)代光泉學儀器如付憐立葉光譜儀孔等儀器的重帝要組成部分淘。他與美國摧化學家莫雷望（慣1838病～失1923毒年）在蜻1887訊年利用這種領干涉儀，作媽了著名的救“妄邁克耳孫判—這莫雷實驗，獻這一實驗結助果否定了以載太的存在，妻從而奠定了能相對論的實蔽驗基礎。開1926奪年用多面旋慣鏡法比較精勢密地測定了謹光的速度。況【光的直線嶼傳播定律】明船光在均勻媒孤質中是沿著廈直線傳播的士。因此，在鬼點光源（即學其線度和它疲到物體的距神離相比很小蕩的光源）的扇照明下，物討體的輪廓和厲它的影子之塔間的關系，路相當于用直畏線所做的幾封何投影。光僅的直線傳播樂定律是人們胳從實踐中總癥結出來的。坦而直線這一伍概念本身，早顯然也是由牧光學的觀察焦而產生的。犬作為兩點間襯的最短距離楚是直線這一站幾何概念，劇也就是光在吩均勻媒質中慌沿著它傳播掃的那條線的勸概念。所以雹自古以來，扔在實驗上檢膏查產品的平借直程度，均飾以視線為準系。但是，光聲的直線傳播亡定律并不是埋在任何情況返下都是適用畫的。如果我史們使光通過止很小的小孔便，則近我們只能得萬到一個輪廓帥有些模糊的仿小孔的像。茄孔越小，像廁越模糊。當爭孔而引起的。穴【光的反射聾】弊虎光遇到物體鑰或遇到不同稼介質的交界貫面（如從空償氣射入水面荷）時，光的傲一部分或全送部被表面反土射回去，這殼種現(xiàn)象叫做印光的反射，搶由于反射面桃的平坦程度餡，有單向反鳳射及漫反射補之分。人能鐮夠看到物體破正是由于物秋體能把光捐“識反射拳”根到人的眼睛械里，沒有光怕照明物體，考人也就無法顛看到它。極【光的反射傘定律】縣齊在光的反射仆過程中所遵慮守的規(guī)律：呆（活1尋）入射光線庫、反射光線服與法線（即暖通過入射點佩且垂直于入良射面的線）處同在一平面減內，且入射磨光線和反射炒光線在法線備的兩側；（某2螞）反射角等東于入射角（慢其中反射角勵是法線與反揚射線的夾角辱。入射角是祝入射線與法冊線的夾角）書。在同一條猛件下，如果濕光沿原來的良反射線的逆姓方向射到界紀面上，這時博的反射線一文定沿原來的肆入射線的反升方向射出。竊這一點謂之百為銹“緒光的可逆性跌”紐。親【漫反射】即父當一束平行鑰的入射光線距射到粗糙的湖表面時，因迎面上凹凸不亮平，所以入它射線雖然互予相平行，由優(yōu)于各點的法遍線方向不一揭致，造成反攀射光線向不趣同的方向無退規(guī)則地反射聰，這種反射填稱之為逆“洲漫反射姻”?；蛞觥捌章渥颉泵?。這種反射動的光稱為漫以射光。很多至物體，如植斷物、墻壁、典衣服等，其辛表面粗看起盤來似乎是平版滑，但用放碰大鏡仔細觀都察，就會看若到其表面是鏈凹凸不平的狐，所以本來源是平行的太睜陽光被這些籌表面反射后汽，彌漫地射股向不同方向拐。蒼【平面鏡】調央鏡的反射面院是光滑平坦輸?shù)拿?，叫做蠻平面鏡。普烘通使用的鏡他是在磨平后糊的玻璃背面飯涂有銀，或擊涂錫和水銀燒的合金。物貪體放在鏡前亂時，物體即棉映于鏡中而蹈可以看見。噸這是由于物汽體反射出的棕光，于鏡面躬反射后進入衰眼睛所致。詞平面鏡成像托，并非光線錯實際的集合喚點，所以叫愚做虛像。平翁面鏡所成之棒像的大小和塘原物體相同津，其位置和佳原物體成對會稱，因為像若和鏡面的距金離，恒與物湖體和鏡面的矩距離相等。隨實物在兩平攻面鏡間可引擴起多次反射式而形成復像滔，其在每鏡搞中除由原物簽各成一像小帳，余皆互以削他鏡之像為群物而形成。壺【潛望鏡】野插從海面下伸額出海面或從憤低洼坑道伸茄出地面，用狀以窺探海面抗或地面上活速動的裝置，再其構造與普唇通的望遠鏡張相同，唯另兼加兩個反射懇鏡使物光經身兩次反射而貍折向眼中。爺潛望鏡常用威于潛水艇，讓坑道和坦克池內用以觀察盒敵情。鑰【球面鏡】胃欄反射面為球陶面的鏡，可膀用以成像。關球面鏡有凹視、凸兩種，矩反射面為凹咱面的稱殃“燕凹面鏡忍”繩，反射面為觸凸面的稱安“橡凸面鏡愛”茅。連接鏡面伶頂點與其球翻心的直線稱米為怪“醬主軸丸”浮。與主軸相窩近而與它平綱行的一束光庭線，被鏡面桑反射后，反晴射光線（或別其延長線）畜與主軸相交輸，其交點稱再為碗“曉焦點購”與。鏡面頂點劍和焦點之間腳的距離稱為濤“篇焦距玩”檔，等于球半切徑的一半。秋凹鏡的球心委和焦點（實鑒焦點）都在彼鏡前，凸鏡早的球心和焦映點（虛焦點妻）都在鏡后章。凹鏡有使株入射光線會親聚的作用，昆所以也稱北“猾會聚鏡驗”幫，凸鏡有使嘉入射光線發(fā)世散的作用，榮所以也稱晶“風發(fā)散鏡寸”喝。在反射望有遠鏡中用到琴凹鏡；在汽趕車前面供駕樂駛員看后面閃車輛情況的域鏡子，則是嚼凸鏡。背【反射率】蒜傾又稱幫“續(xù)反射本領這”物。是反射光納強度與入射視光強度的比剛值。不同材開料的表面具怨有不同的反功射率，其數(shù)今值多以百分社數(shù)表示。同隆一材料對不悠同波長的光騎可有不同的鏟反射率，這桂個現(xiàn)象稱為散“蔬選擇反射背”村。所以，凡若列舉一材料其的反射率均炭應注明其波撐長。例如玻來璃對可見光兆的反射率約療為暑4籮％，鍺對波宜長為除4燃微米紅外光嘉的反射率為揚36務％，鋁從紫污外光到紅外紋光的反射率棕均可達陶90絞％左右，金物的選擇性很器強，在綠光注附近的反射怕率為質50朵％，而在紅牽外光的反射燙率可達葛96漠％以上。此黃外，反射率豐還與反射材愉料周圍的介炮質及光的入絡射角有關。蒙上面談及的輕均是指光在堵各材料與空用氣分界面上仔的反射率，梨并限于正入魚射的情況。李【球面鏡成司像】未鳥對于凸面鏡草只能使特成受正立、縮小瞎的虛像。如導圖午4己－撐2生（凡a循）所示。由桑物茅A襯點出發(fā)的平灣行于光軸的晌光線，達到促鏡面后將反閥射，其反射陜光的延長線籌必交球面鏡躁的焦點銹F俊上。而從司A御射向把F扒的光線被球管面反射后將偏平行于光軸介。這兩條反例射線，沒有籌實交點，只圖有虛交點披A摔′使，也就是說牲視覺認為這亦兩條光線是拘從義A絞′捉發(fā)出的。物些體上的夾B爪點發(fā)出的沿背光軸的光線玉，即平行于姿光軸，又過暑焦點，故故B捉′嶺為式B趴點的像。在備物體廣AB脾上的各點，暗接照前述辦存法作圖，其瘡各點的像點烏都在耽A疫′持B嗎′賴上，故蟲A劑′滴B胸′憶即為可AB舅的像。無論語物呢AB脅在何處，它懲所發(fā)出的光坡射到球面鏡藏后而反射的瞞光，沒有實淹交點，因此絲所成之像必敘為虛像。由盯圖中可以看咳出，物體在帝軸的上方，悼所成的虛像狡也在軸的上鴿方，故所成攝之像為正立工。無論祝AB聽在什么位置撫，從綁A鍬點出發(fā)的平箱行于軸的光朵線一定在耍AF友方向的光線居的上方。此鋤兩線的交點疲A尾′梅必比認A簽點更靠近軸雷，所以像是螺縮小的。根糾據上述方法酬作圖可知凹然透鏡成像可肅有三種情況乳：（豬1犧）物在凹鏡俊前二倍焦距嘩以外時，是造倒立縮小的稱實像，見圖廉4撈－纖2恥（鮮b懼）。（朽2裁）物在兩倍性焦距以內，軟焦點以外時劍，則成倒立掠放大的實像年，見圖沾4杰－顯2猜（川c船）。（令3奪）當物位于畜焦點以內時目，則成正立膜的放大的虛線像，見圖豪4訴－質2壁（顛c條）。吳【光的折射聞】橡口凡光線在通券過疏密不同綿介質交界面梁時改變方向屬的現(xiàn)象，稱我為光之折射餡。如圖猛4謙－硬3詠所示，光線社AB評由空氣內斜貌向射至水面禍，自入射點刊B寧起，就向這礦點的法線囑EE竿′戚偏折而取澇BM撫的方向。若危在水底置一扇平面鏡抹M吳，使反射線嗓MC甚再由水中透革入空氣，則順自入射點斬C琴起，離開法甲線惑FF鳴′何偏折，而取績CD域的方向。偏稠折后的光線縮BM默和斬CD距，稱為折射勾線，折射線饒和法線所成梯的角，如脂∠昆E呆′伯BM友和礎∠沃FCD切，稱為折射賞角。由此可繩知光線由稀開的介質入射胞到密的介質類時，折射線劃常向法線偏能向，故折射晚角常比入射設角??；若由段密的介質透性入稀的介質毯時，折射線翼常離法線而柔偏向，折射民角常比入射驅角大。當光購線通過介質例的密度在不屋斷變化時，森光線前進的餡方向也隨之挑而改變，因融此我們隔著尋火盆上的熱各空氣看對面謝的東西時，斧會覺得那東姻西不停地在喬閃動著。這競是由于火盆翻上面的空氣繩因受熱很快損地上升，這左部分空氣的奇密度便和周嘗圍空氣的密頑度不同，而耳且熱度還不火斷在變化，經當由物體射臉來的光線通啄過這樣的空賞氣，其折射描光線的路徑噸不斷發(fā)生變據化，就會使舉物體變成了夕閃動的形狀撇。在炎夏中閘午時分，假灘使躺在地上無來看樹木、賢房屋和人物蒙，它們的輪漢廓好像是透成過一層流動李的水一樣，栗而且動搖不槳定。這是因荷為那時十分損炎熱，地面炊的輻射熱很憐多，溫度高霞，接近地面沖的空氣受熱害，密度變小貸，因而上升灑，成為向上振流動的氣流開，由物體射蛇來的光線通含過這種變動夜著的氣流折灘射光線的路旅徑就不斷改游變，因此所框看到的物便壽都動搖不定森。我們在夜銳里看到天空屈中恒星的閃踢動，也是這蝶個道理。大趕氣里經常存脆在著密度不眾同的氣流和肅旋渦，當恒可星的光線通喚過這種氣流聚時，就會使香它原來折射系的路徑發(fā)生享變化，一會革兒到左，一槍會兒到右，佳恒星是不會穿閃動的，都貨是這折射光催造成的。又尤如太陽位于段地平線附近僻時，光之折糊射作用尤大雷。在地平線燕下的太陽，澆陽光從太空農（真空）平揉射至逐漸變豪化的光密媒躍質空氣中而勾發(fā)生的折射腳，光線傳到賴地面是一曲友線，因為光匹之折射的關摧系，太陽看握上去就如同蹤剛剛接觸到巖地平線的下示緣一樣，其基實它業(yè)已落翻至地平線以竿下了。同理渾，當太陽剛腰剛還在地平理線下的時候蜓，看上去它哥已升起來了繡。所以我們換可以說：太冠陽實際上比漿我們肉眼所腐見的要落得烤早些而起的惰遲些；這等榮于說，光之碗折射將我們減的白天稍稍首加長了一點臂。他【折射定律食】其冶在光的折射榮現(xiàn)象中，確吃定折射光線宏方向的定律罵。當光由第揮一媒質（折蔑射率突n況1谷）射入第二證媒質（折射稍率笛n融2淡）時，在平羞滑界面上，智部分光由第注一媒質進入歌第二媒質后盼即發(fā)生折射穗。實驗指出吃：（袋1罷）折射光線累位于入射光螺線和界面法皆線所決定的惠平面內；（勤2峰）折射線和盡入射線分別潤在法線的兩杰側；（穩(wěn)3某）入射角狀i梯的正弦和折倆射角罪i嫂′爬的正弦的比肢值，對折射胃率一定的兩量種媒質來說程是一個常數(shù)澆，即僚此定律是幾呢何光學的基首本實驗定律違。它適用于畏均勻的各向剃同性的媒質鳳。用來控制據光路和用來豎成象的各種鮮光學儀器，障其光路結構凈原理主要是其根據光的折業(yè)射和反射定巡律。此定律禽也可根據光我的波動概念憶導出，所以后它也可應用嗎于無線電波晶和聲波等的盞折射現(xiàn)象。鎖【折射率】蠟樂表示在兩種喚（各向同性凡）媒質中光亮速比值的物川理量。光從早第一媒質進聰入第二媒質安時（除垂直生入射外），穗任一入射角咸的正弦和折遭射角的正弦獲之比對于折便射率一定的廣兩種媒質是遍一個常數(shù)。猴這常數(shù)稱為膛“悄第二媒質對酬第一媒質的皂相對折射率棟”襯。（逃n鄉(xiāng)12輸），并等于青第一媒質中坡的澤第一媒質）功的折射率稱沫為這媒質的罰“迫絕對折射率述”框，簡稱圈“鋸折射率燦”宰。由于光在竊真空中傳播觀的速度最大令，故其他媒霞質的折射率恰都大于孔1刺。同一媒質詠對不同波長篩的光，具有竿不同的折射侵率；在對可蒸見光為透明創(chuàng)的媒質內，欣折射率常隨竟波長的減小條而增大，即恨紅光的折射情率最小，紫柔光的折射率蕉最大。通常嬌所說某物體娘的折射率數(shù)頌值多少（例寧如水為察1.33蓋，玻璃按成砌分不同而為筑1.5惜～淺1.9情），是指對中鈉黃光（波社長濕5893點×效10猛-10磨米）而言的動。簽【光密與光奴疏媒質】代掌折射率較大堪的媒質（光解在其中速度忠較?。┡c折端射率較小的踩媒質（光在水其中速度較娘大）相比較讀，前者稱觸“西光密媒質孤”久，后者稱題“好光疏媒質沫”嘗。如水對空肥氣為光密，夏空氣對水為財光疏。光從濁光疏媒質進經入光密媒質宰時，要向接們近法線方向灘折射，即折棟射角小于入項射角；光從佳光密媒質進困入光疏媒質醒時，要離開宣法線折射，貌即折射角大爸于入射角?；凇菊凵涠赡慕忉尅眶~拌折射定律的澇解釋，是利恩用原始形態(tài)球的惠更斯原何理。這種形定式的惠更斯峰原理，實質裂上是幾何光屈學的原理，委并且嚴格地秀說，只有在廁幾何光學適奸用的條件下國，也即在光斤波的波長和底波陣面的線借度相比為無戴窮小時，才謀能夠加以應稻用。在這些杯條件下，它貧使我們能夠代導出幾何光洲學的折射定亭律。假設以屠v串1秋表示第一種逮媒質中的光幼波速度，以糞v尤2瞇表示第二種肌媒質中的波骨速。設喘i命是波陣面的沙法線揀OC縫與折射媒質違表面的法線半OD我之間的夾角謎，見圖對4末－渣4辰。設在時刻辦t=0肌，波陣面的禾C喬點到達媒質掘表面時，和描點絡O筐重合，則在榮波陣面從擦A膝′壺點到達第二抱種媒質（點筒B觸）所需的時繼間為共τ例，次波便從泊作為中心的切點殊O汁出發(fā)，傳播撈到某一個距懸離畢Of趙。以點資O塑1收，竊O音2響等為中心的林各個次波，捆到指定時刻驅都傳播到相烘應的距離，遇在第二種媒踩質中給出許卷多元球面波奴f纖1葉、群f蔬2鞭……柱。按照惠更叔斯原理，諸騙元波的包絡露面，即平面茫Bf即2癥f祝1殺f稍，指出波陣牧面的實在位街置。顯然員將數(shù)值趨A雹′襪B=v恭1誤τ卡和辮Of=v班2寶τ劈代入式中，拉得到：詠v薄1臣τ隆sinr=擦v冤2茅τ先sini或傾由此看到，勺惠更斯的理鍛論解釋了折你射定律，并國且很容易使夫折射率的數(shù)姥值和傅科在眼150桑多年以后所喇做的實驗結執(zhí)果相符。應垂當注意，在虹折射現(xiàn)象中燃，光經過兩料種媒質，所悅以折射率與甩兩種媒質有戴關，當光由慧媒質孔Ⅰ掛射入媒質腐Ⅱ慌，這個折射修率是指媒質港Ⅱ躲對媒質熟Ⅰ械的相對折射欄率，通常記裁作毀折射率，通秘常用衫n異來表示，顯醬然早【全反射】須奪光由光密（民即光在其中雅傳播速度較風小的）媒質捕射到光疏（終即光在其中積傳播速度較秘大的）媒質螺的界面時，吩全部被反射買回原媒質內儀的現(xiàn)象。光奸由光密媒質添進入光疏媒虹質時，要離屯開法線折射生，如圖語4壇－蜓5澆所示。當入季射角掌θ遠增加到某種和情形（圖中迷的想e扁射線）時，責折射線延表就面進行，即捆折射角為趕90洞°騾，該入射角邁θ謀c甩稱為臨界角艷。若入射角緞大于臨界角綿，則無折射冷，全部光線寸均反回光密天媒質（如圖娛f巴、佛g釋射線），此稍現(xiàn)象稱為全芹反射。當光拳線由光疏媒累質射到光密恥媒質時，因偉為光線靠近桑法線而折射甚，故這時不系會發(fā)生全反感射。捆【臨界角】佛錫光從光密媒百質射到光疏劣媒質的界面枝時，折射角乖大于入射角尚。當折射角孫為慎90最°噴時，折射光輔線沿媒質界馳面進行，這恰時的入射角艙稱為浸“廳臨界角楊”排。當入射角襯大于臨界角押時，折射定蹤律就無法適參用了，而只敲會發(fā)生全反雪射現(xiàn)象。光寒由水進入空擁氣的臨界角制約為政48.5混°劑，從玻璃進言入空氣的臨示界角，隨玻胃璃的成分不阻同而異，約孩在螞30嘗°涉～錫42編°新之間。利用社光的折射定撞律可以求出排其臨界角。若應注意，這鑼時光是由光萬密媒質射向核光疏仆如果光是由掉某種媒質射均向空氣界面堂，則頸n率是該媒質對渴空氣的折射脖率，奧【光導纖維產】敞酸光導纖維是勁利用全反射叢規(guī)律而使光霸沿著彎曲途翁徑傳播的光芝學元件。它如是由非常細復的玻璃纖維斬組成束，每昂束約有幾萬秋根，其中每拌根通常都是拴一種帶套層諷的圓柱形透殊明細絲，直鑰徑約為墓5哥～椒10儀微米，可用躬玻璃、石英凍、塑料等材垃料在高溫下奏控制而成。宋它已被廣泛討地應用于光纏學窺視（傳姿光、傳像）霧和光通訊。亦光導纖維的蜻結構如圖肯4斷－闊6拳所示，內層額材料選取的櫻折射率大，左外層材料的洋折射率低，夠就是要在內巡外層之間的柏界面上產生酷全反射，以列保證光的傳尚輸效率。如敗圖忌4儉－題7駁所示，單箭票頭線表示臨榨界光線，它爺在內外層分顆界面上的入倦射角等于或泰小于臨界角凍A從。若在折射可率為血n搞0泄的媒質中入震射角大于余i竿0絮的那些光線萌（以雙箭頭液表示），在菊n墾1跌、怠n很2霉分界面上的廣入射角就小園于窗A蚊，這些光線咽無法通過纖帖維而在其中腸傳播。只有款在媒質籮n禽0挑中其頂角為襯2i防0細的錐體內的逝全部光線才杰能在光學纖跡維中傳播，懼根據臨界角胸的定義。和折射定律酷n石0異sini夏0駝=n城1疤sini蹲1可得紫所以對于一乏定的糖n烤1仿和士n嚇2錄，腹i叫0唯的值是固定敘的，纖維所景容許傳播的黨光線所占的兩范圍是一定梨的。要使更鞏大范圍內的飛光束能在光序學纖維中傳仰播，應該選達擇緣n抄1宗和盟n味2糕的差值較大級的材料。通丈常把悶n暑0恐sini葵0袋的值叫做光鵝導纖維的數(shù)奴值孔徑。光正導纖維可用萌于潛望鏡和艱內窺視系統(tǒng)箭，它可以窺款視人眼所觀泊察不到的或殘有損于人體敲健康的地方膠。國防上可惑以制成各種捧坦克、飛機閉或艦艇上的兄潛望鏡。醫(yī)寬學上可以用啦來制作胃、神食道、膀胱撿等內腔部位帳進行檢查和困依斷的各種蚊醫(yī)用窺鏡。件如果配有大乏功率激光傳述輸?shù)墓鈱W纖烈維，還可進德行內腔激光墻治療。由于糞光纖通訊與易電通訊相比也具有許多優(yōu)事點，諸如抗牢電磁干擾性虹強、頻帶寬葵和保密性好拖、通訊容量偵大，設備輕普巧，制取纖耗維的二氧化塘硅的資源又寶十分豐富。念近年來已有茫數(shù)百條光纖佩通訊線路在厘世界各地進找行試驗或正增式運動。光撕導纖維的問孕世，為光能灣的應用開辟站了更廣闊的稅天地。錢【棱鏡】巴殺透明材料（貫如玻璃、水劫晶等）做成農的多面體。磨在光學儀器隊中應用很廣框。棱鏡按其飾性質和用途累可分為若干碑種。例如，飲在光譜儀器愿中把復合光壇分解為光譜跪的虜“盞色散棱鏡澤”掩，較常用的哨是等邊三棱龜鏡；在潛望笑鏡、雙目望符遠鏡等儀器抄中改變光的截進行方向，抱從而調整其媽成像位置的罪稱流“居全反射棱鏡慘”魔，一般都采嘗用直角棱鏡炮。諸【棱鏡的偏盈向角】墾落光通過一三掠棱鏡的偏向厭角等于入射抖角與出射角御之和減去棱右鏡的折射棱匹角。如圖仇4壓－異8氧所示。獲a傘為棱鏡的折頌射棱角，當甲光束惕SB拐入射到棱鏡突時，經連續(xù)回發(fā)生兩次折飲射，出射光乖線（竿CS烈′顯和入射光線劑SB國之間的夾角巴，叫做偏向盛角余“δ”忘。由圖不難蘿看出：茅δ扯=圓（裳i腦1貼-i悠2街）笨+疊（事i多′染1霜-i剝′聲2豈）復=嚼（界i嚼1鋤+i蟲′政1悔）哀-駛（矛i臥2佳+i捷′拼2篩）姿=i證1碎+i嚇′盲1摧-a它如果保持入疼射線的方向鞠不變，而將驅棱鏡繞垂直孫于圖面的軸需線旋轉，則困偏向角必然定隨之而改變被?？梢宰C明旦，如果入射陡角等于出射醒角時，即在舉i蘿1統(tǒng)=i阿′唐1境時，則偏向輔角最小，稱績?yōu)樽钚∑蝠埥?。用仰δ越min煙表示。簽δ撒min凈=2i姿1浪-握α由此可得滑又當唯i轟1眨=i裹′游2族時，折射角杠利用這兩個奮特殊的入射隨角和折射角閣，可以計算魚棱鏡材料的糕折射率諸利用最小偏五向角測折射也率，非常方教便也很精確陶。折射棱角走a奧很小的棱鏡疼，光線通過含它時產生的剪偏向角可按垂下列方法推煙出。即由折敵射定律可知刮sini纖1信＝鈴nsini攜2然，衫sinii梢′餃1產=nsin漢i蓋′心2朽。剝在折射棱角耳a婚很小和近軸別光線的條件聚下，河△標BEC不的底角密i僵2封，劑i勤′奏2港很小，所以煙i助1賣≈弟ni旱2葬,i真′掉1拼≈蔽ni剛′末2則有講δ茄=ni晌2主+ni撇′幻2耽-泛α筋=n(i蔥2瞧+i肝′末2旱)-婚α暑=(n-1惠)筑α續(xù)運用這個近婆似關系，可栽以推導出薄禍透鏡的物像魄關系式。醋【色散】膠萬復色光被分妙解為單色光弄，而形成光口譜的現(xiàn)象，畜稱之為罰“框色散起”攻。色散可通暗過棱鏡或光材柵等作為躍“離色散系統(tǒng)貴”沙的儀器來實蛾現(xiàn)。例如，妖白色光線射惜于三棱鏡，誼則通過棱鏡典之后，光線寒被分散為由貿不同顏色光搞組成的色彩參光譜。如一徹細束陽光可粒被棱鏡分為度紅、橙、黃培、綠、藍、慢靛、紫七色蓬光。這是由慰于復色光中悼的各種色光采的折射率不村相同。當它助們通過棱鏡校時，傳播方豪向有不同程哈度的偏折，竊因而在離開池棱鏡則便各未自分散。折們射率較大的扎紫色光偏向打大，而折射申率較小的紅鋼光則偏向小憐。由于各色用光的折射率疊有大小之分沖（這是由于罵各色光的頻煮率不同造成乳的，頻率高杯的折射率大榆），所以非串單色光才會腹發(fā)生色散。邪當一白光由缸空氣射入水湯或玻璃時，弱折射后分成兼各色的光，宴若玻璃為兩旱面平行的平寨板，則光從紐玻璃射出的導線平行，不斗同色光再行埋重疊，并未尋發(fā)現(xiàn)色散現(xiàn)斗象。若光通逼過棱鏡，不親同色光之出為射線不平行械，色散現(xiàn)象晨較易觀察。更【光譜】潑秒復色光經過疏色散系統(tǒng)（品如棱鏡、光尾柵）分光后仆，被色散開丈的單色光按悔波長（或頻始率）大小而僵依次排列的熱圖案。例如語，太陽光經絲過三棱鏡后碎形成按紅、衡橙、黃、綠晚、青、藍、臺紫次序連續(xù)畝分布的彩色毛光譜。紅色來到紫色，相小應于波長由朱7羨，編700潮～跳3800抽×瞇10扇10荷米的區(qū)域，賤是為人眼能摩感覺的可見濫部分。紅端末之外為波長剖更長的紅外授光，紫端之播外則為波長水更短的紫外法光，都不能遠為肉眼所覺食察，但能用費儀器記錄。護因此，按波何長區(qū)域不同句，光譜可分互為紅外光譜汁，可見光譜稈和紫外光譜旁；按產生的甩本質不同，亮可分為原子娘光譜、分子套光譜；按產堪生的方式不即同，可分為火發(fā)射光譜、莊吸收光譜和晴散射光譜；哀按光譜表觀野形態(tài)不同，吹可分為線光獄譜、帶光譜違和連續(xù)光譜澇。光譜的研護究已成為一陶門專門的學恐科，即光譜坊學。光譜學兩是研究原子倍和分子結構喘的重要學科戀。偵【透鏡】揪斷光學儀器的板一種重要元寸件，由透明鑰物質（如玻換璃、水晶等庫）制成。光襲線通過透鏡口折射后可以則成像。按照施其形狀或成周像要求的不味同，透鏡可趣分為許多種斯類，如兩面晚都磨成球面堅，或一面是愿球面另一面朽是平面的稱創(chuàng)“坐球面透鏡語”世；兩面都磨參成圓柱面，噸或一面是圓刊柱面一面是花平面的稱勿“滴柱面透鏡參”熔。透鏡一般宅可分為凸透途鏡和凹透鏡感兩大類。在【凸透鏡】民謝凸透鏡是中臥央部分較厚比的透鏡。凸城透鏡分為雙四凸、平凸和殿凹凸（或正步彎月形）等兇形式，如圖蛛4搏－變9建所示。薄凸多透鏡有會聚槐作用故又稱咱聚光透鏡，寧較厚的凸透陡鏡則有望遠劑、發(fā)散或會鼻聚等作用，炕這與透鏡的沿厚度有關。篇將平行光線腿（如陽光）悲平行于軸（辮凸透鏡兩個孔球面的球心暖的連線稱為斗此透鏡的主蝶光軸）射入課凸透鏡，光僻在透鏡的兩粗面經過兩次長折射后，集婚中在軸上的痰一點，此點摟叫做凸透鏡披的焦點（記斥號為助F逝），凸透鏡浙在鏡的兩側插各有一焦點還，如為薄透屆鏡時，此兩棕焦點至透鏡被中心的距離麗大致相等。獅凸透鏡之焦沉距如圖準4棕－賊10驕所示，是指雜焦點到透鏡輸中心的距離商，通常以邊f(xié)咐表示。凸透測鏡球面半徑苦越小，焦距罵越短，凸透腹鏡可用于放堡大鏡、老花升眼及遠視的凍人戴的眼鏡交、顯微鏡、禾望遠鏡的透潑鏡等。廈【凹透鏡】趟暗兩側面均為樣球面或一側賭是球面另一僅側是平面的喇透明體，中訊間部分較薄儀，稱為四透恨鏡。分為雙默凹、平凹及未凸凹透鏡三乒種，如圖凝4李－過11a紀所示之調A誕、趁B嗚、灑C眨。其兩面曲蝕率中心之連前線圖策4勿－短11b滿所示之堅G估1鐮H授，稱為主軸養(yǎng)，其中央之拆點育O添稱為光心。嚼通過光心的芽光線，無論困來自何方均降不折射。圖終4謊－訓11c龜表示，平行診主軸之光束式，照于凹透眉鏡上折射后頸向四方發(fā)散誦，逆其發(fā)散薄方向的延長糊線，則均會筒于與光源同嘉側之一點碰F司，其折射光妻線恰如從傾F株點發(fā)出，此車點稱為虛焦宋點。在透鏡殼兩側各有一宮個。凹透鏡粥又稱為發(fā)散兼透鏡。四透郵鏡的焦距，巖如圖系4-12潔所示。是指警由焦點到透繡鏡中心的距慶離。透鏡的準球面曲率半楊徑越大其焦繼距越長，如幼為薄透鏡，剖則其兩側之街焦距相等。耐【物和像】架燃人們能感覺廁到物，是由倡于物體各點腿所反射的光潮，經過人眼賞這個光學系瘦統(tǒng)（相當一膏個焦距可調即的凸透鏡）淘成像于視網的膜上，再由嚇視神經傳到琴大腦而造成雅視覺，從光歇學的角度講楚，物點是發(fā)辛散光束的頂篩點，所以物踐就是由這些拉發(fā)散光束頂彎點的組合而感成。如果光辭束經不同媒有質的界面反攏射或折射以緊后，光線的克方向雖然改幼變了，但反條射光線或折蟻射光線所構訊成的光束仍絲然有一個頂羨點初“段P滴′”蓬，這個頂點真P臂′鑄就叫做像點錢，在這種情贈況下，每個挑像點和物點朝間建立了一低一對應的關最系。這些像呀點的組合就抄是像。如果死光束中各光管線確實在某碌點會聚，那塞么該會聚光孝束的頂點叫評做實像；如肆果光束經界界面反射或折忘射后是發(fā)散雖的，但這些啞光線反向延鎮(zhèn)長后，能夠監(jiān)找到光束的覺頂點，則該縫發(fā)散發(fā)束的渠頂點叫做虛送像。物和像疼則是這些光寨束頂點的集勺合。在空間小中的物，它么向所有方向裂反光，眼睛嶼無論在何處悠，只要找對衛(wèi)方向都可以倡看到物。像知則不然，因礦為平面鏡或行透鏡的反射秧或折射的光悲束不是向所怠有方向，光童束總是局限悔在一定的范妄圍內。如果殼人眼恰處于衰光束所在的彈范圍內，便喜可看到像，妙但是當眼睛鬼位于反射或槽折射光束的煙范圍之外時餡，眼睛是看累不到像的。艇因為這些光芽束不能進入賣人的眼睛。您【實像和虛緩像】吵課物體發(fā)出的臺光線經過光鎖具組（如反攜射鏡、透鏡遠組等）反射腿或折射后，習重新會聚而救造成的與原蓄物相似的圖墨景，實像可辭以顯映在屏恨幕上，能使急照像底片感孟光。攝影或胸放映電影都玻必須利用實關像。若物體臥發(fā)出的光線交經光具組反羅射或折射后斷，如為發(fā)散掀光線，則它灑們反向的延瞇長線（虛光示線）相交時嚼所形成的像尾稱為沖“小虛像棄”欄。虛像不能恭顯映在屏幕煎上，也不能樸使照像底片貴感光，只能兼用人眼觀察擦到。在放大叉鏡、顯微鏡浩、望遠鏡等周光學儀器中量觀察到的像饑都是虛像。梢【虛物】昌筆在光具組中勾，常按不同女的要求使幾說個透鏡來達灣到成像的目驢的，以兩個運透鏡為例，駛如果第一個固透鏡所形成辜的實像位于扎第二個透鏡凍的后面，則應對第二個透臭鏡來說，這礎像就稱為紫“逼虛物涉”哄。插【光學的特殃定名稱】槽屯在研究透鏡拜成象光學中勁有幾個重要皮的特定名稱迅。它們是：軌（請1澤）主光軸它鑰是連接透鏡順兩球面曲率艦中心的直線櫻。（土2郊）副光軸應——盼通過光心的垮任意直線。最所以副光軸灘有無數(shù)條。修（廳3堅）光心蓬——嫁透鏡主軸上課的一個特殊盞點。通過光衡心的光線，領其出射方向士和入射方向既互相平行，表但可有旁向慈的平行位移上，對薄透鏡凱一般認為其良方向不變。望薄透鏡的中錘心可以近似嫩地當作光心枯，射向薄透刊鏡中心的光膽線可認為無躲折射地通過沾。（熄4府）焦點縫——郊平行光束經酷透鏡折射或呼曲面鏡反射第后的交點。茶有實焦點和裹虛焦點兩類誰。薄透鏡兩盼邊的焦點對青稱。而一般垃透鏡的第一蒼焦點（物方守焦點）和第認二焦點（像濤方焦點）不觀對稱。（朵5局）主焦點韻——紹平行于透鏡王的主光軸的蓬平行光束，閘經反射或折表射后和主光離軸相交的點守。（騰6腳）副焦點鹽——慰平行于跟主棗光軸夾角不班大的副光軸禾的光線，經句透鏡折射后盒會聚（或發(fā)搶散光線的反衣方向的延長煌線）于該副際光軸上的一挑點。副焦點懼都處在焦平酷面上。（礙7斑）焦平面氧——征通過透鏡（術球面鏡）主溫焦點并和主問光軸垂直的漿平面。和主虹光軸成任意桿角度的平行顛光線經折射藝后相交的交秒點，均處于留焦平面上。笑（冬8估）焦距鄉(xiāng)——煎薄透鏡的中捷心到焦點之樣間的距離。述（旦9竭）焦度錢——伸透鏡或透鏡腥組焦距的倒?jié)駭?shù)。會聚透憤鏡的焦度規(guī)煙定為正，發(fā)澆散透鏡的焦碗度規(guī)定為負柿。如果焦距饒用米作單位香時，焦度的已單位叫做屈學光度；而眼煌鏡的焦度通遠常用度作為硬單位，沿1乓度為純1肅屈光度的百俘分之一。長【物像公式率】廢達描述物像位碼置以及它們宇和透鏡或透封鏡組的特征等量之一（焦酒距）之間的膝關系式。對嘩一個薄凸透歷鏡可以認為雕是由底面朝惑向透鏡中央踏的許多棱鏡啦的集合，而像這些棱鏡的控頂角是很小相的，對于頂立角很小的棱捎鏡來說，如揚果構成棱鏡竄的材料的折喇射率為修n澤，頂角為翅A奪，那么在近牙軸光線的條煤件下，其偏造向角測δ衡為常數(shù)（海n-1屋）拆A詳。當棱鏡給奪定后，近軸崖光線的偏向危角相δ拳是不變的。彈我們可以利濃用此關系來交推導薄透鏡厭的物像公式牙。如圖東4遠－季13a鴨所示，設娃PM例為平行光束愉所任一條光書線在配M予點入射，而傍OM=h角，則出射光為線呢MF糧′柳必通過透鏡注的焦點追F宴′任，勺OF禁′后=f北，鉤f堅為透鏡的焦糞距。根據近寨軸光線的條餓件，即移f>>h濱，偏向角近筆似為堅當主軸的物仰點另P立發(fā)出的任一盲近軸光線呢PM去入射到透鏡鬧的救M搶點時，圖圍4拳－烏13b鞋所示，在理娛想成像的條綠件下，出射購光線梨MP男′云和主軸的交移點味P平′狼為像點，此梯時偏向角也采應相同。令槳物距倘OP=u貼，像距石OP枕′雀=v嫩，由圖慨b蒙中的幾何關沿系可知ξ+η=δ汗在近軸光線渠的條件下，倚可得押該式叫做高顯斯公式。平由面鏡、球面旋鏡和薄透鏡鄉(xiāng)所形成的像含的位置，可冬以根據物像變關系式求得咐，最基本的尾公式有兩個矮，即高斯公垂式厘其中咱u妻是物距雙——應代表物到透匆鏡（或面鏡發(fā)）的距離；截v神是像距轎——繳代表像到透刪鏡（或面鏡晝）的距離；叼f貨為透鏡的焦吉距。棟K訴是像的橫向硬放大率。此嘉二關系式對癢三種光具組飲都適用。下版表表明在三推種透鏡中應躲用情況。尺

百光具命公式錄透鏡毒球面鏡荒平面鏡穴焦距炕f先→∞稅物像公式殊橫向放大率雖【符號法則抓】籍裳用物像公式境進行計算時艷，應注意關榜系式中的各麗項都是代數(shù)科值。因為只弄有取代數(shù)值記，公式才具闖有普遍意義礦，否則會造族成、凹球面銳、凸球面、強凹透鏡、凸抽透鏡的物像千公式各不相心同，把問題液變得復雜。圓各特定光學貸量的符號的前采用法則是蹲很重要的，醒若符號選錯勺，則所有的嚼計算全都錯憤了。下面就欣其應用法則羞歸納為：（唱1晝）所有距離拳從光心（或海頂點）量起慘；（堂2憤）對于實像經v劍取正值，對困于虛像蹄v包取負值；對直于實物港u希取正值，對棚于虛物哈u盜取負值；（礙3鄰）凡已知量蜓，其數(shù)值前喝必須冠以符伍號；凡未知騎量，必須根唐據求出的符杠號來確定物愿像的性質和渡位置；（昆4視）會聚透鏡等（或凹面鏡腹）的焦距為松正（實焦點蠻）；發(fā)散透長鏡（或凸面依鏡）的焦距潛為負（虛焦饞點）。物像啞公式，正確陪運用符號法孕則，只要知吉道物體離開智透鏡（或球抄面鏡）光心膽的距離噸u夠和焦距挖f普，就可以求其出成像的位始置、像的性鵝質和像的大夠小。應該注移意的是，在盼球面反射和惜薄透鏡折射管時，物像公稱式只有在近雖軸光線，近報軸物的情況的下才適用。飄因此成像關怒系式是近似青的。題【牛頓公式自】模甚設臟X倒1也表示物體與綱第一焦點的壤距離，而勾X冊2織表示光像與需第二焦點的此距離，由圖豈4侵－城14厘可以看出，縱△門CC廉′鞭F邊2修～軍△芳MOF科2渡和妙△角M稀′眨OF率1歷～腹△遷AA白′鉆F圣1蹈放大率即獸X悄1滾X溉2佳=f輸1蠢f蔥2預對于薄透鏡殃來講，抵f口1鋤=f怪2侄=f職，所以有訓X悼1丈X配2全=f消2佩著，運用時努也較方便。柳【透鏡成像喘作圖】合廁各種透鏡成偷像作圖中，考應注意，實橫際光線用實謊線畫出，在艱每一條光線表上還必須標賣明箭頭，以鉤示光的傳播嫁方向。其輔慶助線，引伸盼線通常不用尚實線而采用張?zhí)摼€，以免袋和實際光線典混淆。最后逃，光線作圖禽法的目的是魯確定像的位遮置、性質和巾大小，因此土作圖可在方冒格紙上完成排，圖中標明剛比例和所有困已知量及待暑定量的數(shù)值迅。即稱為按桃比例成像作權圖法。（碼1撥）凸透鏡成丘像作圖勞——誤這一作圖主咬要是三條光攔線。如圖襪4瀉－囑15獸所示。其中漲PF攔為通過主焦立點的入射線垂經透鏡折射辨后平行于主灶軸。而僻POP蠢′派為通過光心壩的入射線不埋改變方向。逼由腰P凈點出發(fā)平行腹于主光軸的歡入射線折射按后通過主焦債點。此三條血線必交于同脅一點丑P露′筒，個P襖′茶便是病P返點的像。為第了簡便只要解用其中的兩假條線便可確夜定像點的位敵置；（臘2淺）凹透鏡成廉像作圖的三桑條光線，如臣圖趨4怖－并16財所示。平行橋于主軸的入騾射線，經透腎鏡折射后的暖出射線的反宣向延長線通碌過和物同側策的虛主焦點婦。由孝P朋點射向透鏡鏈另一側虛主趕焦點的入射班線，折射后書平行于主光投軸。由敬P修點射出通過婆光心的線不救改變方向。因其前兩條線別的反向延長刑線與第三條伐線均交于舞P家′組點。返P瞇′炒點便是袍P下點的虛像；劈（鎮(zhèn)3徒）凸透鏡的雙任意光線作日圖法。如果確物點僅P如在主軸上，柜則上述的三憐條光線便合潮為一條而無丸法作圖，此錫時像的位置拖可利用副光猶軸和焦平面我的性質來確劇定。利用第曬一焦平面的葉作圖方法，喇如圖搜4受－劣17跟所示。經料P雕點作一條入貞射光線榜PO粒，它沿著主紅軸方向穿過蒼透鏡方向不企變；經桿P妥點作一條任共意光線裕PA御，交透鏡于痕A儲點并與第一幕焦平面交于評B瘡點；作副光申軸宋BO過，過堪A成點作和扒BO壺平行的線雜AP覽′遮，交主光軸埋的慈P猶′匆點，喉P挑′噴便是搏P烘的像點。同構理，也可用償?shù)诙蛊矫嬉俗鲌D，其作懸法如圖處4葛－習18肥所示。作任編意光線限PA貞交透鏡于澆A涉點；過透鏡械中心爪O雖作平行于撕PA拆的輔助線擋OB焰′裂，與第二焦我平面交于欄B候′腐點；連接谷A川、泛B餃′菊兩點且延長男，與沿主軸跨的光線交于齒P獄′辮點，則絞P繪′麗點即為所求茶也像：（戒4慰）凹透鏡的攤任意光線作湖圖法。利用貍凹透鏡的副仙光軸和焦平碑面作圖，如寒圖辟4繞－乘19重所示。經菊P劇點作任意光級線延PA招，交透鏡于冶A衡點，經透鏡譜的中心晝O瞧作平行于贏PA曠的副光軸掉OB巴′材，和第二焦盲平面交于秒B鴨′啊點；連接白A挎、尸B邊′見兩點，它和蕉延主軸的光惡線交于剪P監(jiān)′跨，則傍P瓣′凍點為所求之嬸像點。春【凸透鏡成穿像規(guī)律】與血從圖油4癢－策20埋可以看出，檢隨著物和焦毯點之間的相昌對位置的不帆同，成像的室情況也不同宮。大致可分祥為餐6悼種情況說明快，如圖蝶4棚－棵20獻所示。（塘1綠）物位于無軍窮遠時，則唯像距館v=f佛，成實像，寧放大率石K=0悠?？捎糜跍y均定焦距；（搶2盜）當院∞伏＞慰u準＞煙2f擾時，像的位毫置蹈f匯＜致v文＜爭2f首，這時是倒羨立實像，放鑼大率皇K河＜牧1弓。眼睛、照攪像機均相當撥于這種成像贏關系；（輛3贈）當喝u=2f引時，趣v=2f祝，這時是倒絨立實像，放蛙大率泄K=1泡，即物像的垃大小相等；甘（侍4退）星2f偉＞悟u融＞絨f遼時，瑞2f柔＜率v蹦＜提∞絹，倒立實像程，諸K愚＞掃1翁，放大像。穿幻燈機，顯鑄微鏡，均是鍛這種成像關距系；（指5敞）驅u=f州時，則牢v鳥→∞題這時無像，舌這時輩K殺→∞社放大，探照盆燈是這種光萍學關系；（似6應）適f旁＞抹u有＞聚0泡時，該v顧＜圖O西，正立虛像愧，悄K謀＞驕1好放大，放大香鏡是這種光敗學成像關系蜂。圖中的呈2唐、幫3回、債4跳、園5替、毅6伐各種情況，根分別代表（而1短）、（煙2抵）、（愛3掏）、（闊4水）、（企5賠）、（鞋6另）所說之情嚴況。楚【凹透鏡的去成像規(guī)律】迅夕凹透鏡所成怎的像，無論壤物體的位置舅在焦點以外咐還是焦點以告內，它經凹撞透鏡折射后買，所成的像呈，都是縮小著的，正立的沈虛像。像和繳物在透鏡的牌同側。因此外它的成像規(guī)借律，不同于廟凸透鏡那樣直復雜。如圖燭4噴－怒21原所示。贈【眼睛】折答人的眼睛是仿一個光學系辜統(tǒng)。它的構戒造可以簡化何為一個單凸真透鏡和一個晉屏幕。從物聾體的兩端反比射出的兩條濱光線對眼睛夾的光心點所株張的角，叫僚做視角。物塘體越小或距造離越遠，視唇角越小。觀銹察很小或很抬遠的物體，腫常使用放大因鏡、顯微鏡明和望遠鏡等癥以增大射角閱。不是在任濃何距離處的進物體人眼都撫能看清楚。礦眼睛能看清稠物體必要的犁條件是：（咸1濫）物體的像芳不但要落在清視網膜上，晴并用要落在虧黃斑中央的你中央凹處；慚（惜2我）像應該有跡一定的照度桃。進入眼中偽的光通量是蠅由瞳孔自行愧調節(jié)，達到最一定照度。灘這一照度是覽在視網膜透匪應機能范圍城之內；（衫3豎）視角一般償不能小于他1袋′夕（長傅1孤厘米的線段剃在距眼睛蹤34饒米處的視角饑約為后1槐′瞎）。由眼睛粗的調節(jié)作用腐（或稱調焦鈔）所能看得郊清楚的最遠弦和最近兩點鳳，分別叫做川遠點和近點畝。正常眼睛倉遠點在無窮思遠處，近點礙在乖10故厘米到節(jié)15功厘米處。在似適當?shù)恼斩萨澫?，物體離括開眼睛風25壺厘米時，在宜視網膜上造唐成的像最清份晰，并且看蘆起來不易感許到疲勞，這孤個距離叫做玩明視距離。隆人的眼睛就廳是一個透鏡際系統(tǒng)。外界嚷的景物通過帶成像在視網洞膜上而被視迫覺神經所感纏受。毀【近視眼】跌遠處物體無狹法成像于視聞網膜上，而危在網膜前，畢這時要帶近釋視鏡。這是嘩由于近視眼敢的晶狀體比露正常眼睛凸橡一些，或視緒網膜距晶狀陸體的距離過尸遠，所以造始成遠處的平嚷行光不能會代聚在視網膜伏上，而會聚碎在視網膜之吐前，這說明澇近視眼的遠優(yōu)點不在遠窮察遠處。故不穩(wěn)能看清遠處壓物體，只能珍看清一定距鎖離內的物體汪。為了矯正訪近視眼，應每采用凹透鏡梢制成的眼鏡但，使光通過把眼鏡先發(fā)散賀，再通過晶晨狀體會聚，億使會聚點后儲移到視網膜樓上。圈【遠視眼】皇無窮遠處的梅物體所成的雞像只能在視砌網膜后面。財這是由于視基網膜到晶狀莫體的距離過循近，或晶狀攪體比正常人牌眼扁平所致非。遠視眼的誼近點比正常獄人眼遠，所倦以視力范圍希比正常人眼直小。矯正遠巷視眼的方法早是用凸透鏡解做眼鏡，使液光線在進入略眼睛之前，錯先由凸透鏡躲會聚，以達課到使會聚點貍移前而達到為視網膜上。用【眼鏡】頑用以矯正視慈力或保護眼灑睛的簡單光艷學器件。由誘鏡片（一般豈為透鏡）和乓鏡架組成。蔽矯正視力的輪眼鏡可分為掃三種：（榨1窩）近視眼鏡罩：由凹透鏡花制成，能把忘原先落在視耀網膜前的像彼移后到視網訪膜上；（呼2殺）遠視眼鏡喝和老光眼鏡陽：由凸透鏡搶制成，能把基原先落在視情網膜后的像味移前到視網雄膜上；（肉3額）散光眼鏡匠：由球柱面減透鏡或復曲倒面透鏡制成縱，以矯正由伏于角膜各方托向曲率不同掉所引起的像懷散。保護眼遠睛用的眼鏡岔有防護鏡、奸防風鏡和太怨陽鏡等，用桌以保護眼睛角免受灼傷、尖暴風襲擊、宗強烈紫達線缺輻射和紅外皂線的刺激，袖以及防止強厚光刺激等。板【顯微鏡】招顯微鏡為一閉使微小物構歉成放大虛像怨的透鏡系統(tǒng)泊。最簡單之獨顯微鏡為單鉤顯微鏡，系忍一收斂透鏡語，俗稱放大始鏡。通常我氣們所說的顯筋微鏡是指復屢顯微鏡的簡殺稱，用以觀若察極微小的仗物體。顯微挑鏡是喚1610振年伽利略發(fā)預明的。其最主簡單的型式辰只包括兩個規(guī)凸透鏡，用探一個直立金蓮屬圓筒，上果下兩端各裝穗一個焦距極掀短的物鏡和傲一個焦距較劇長的目鏡，貸為了消除像還差，實際上鹿二透鏡均已嘗各由數(shù)個透紋鏡組合所取筐代。圖絲4-22刪是以基本的婦單片透鏡構安造說明顯微糖鏡的工作原薯理。物體置叔于物鏡焦點薯稍外，得到釘?shù)沽⒎糯髮嵙x像于目鏡的蘇焦點稍內處剝；再經目鏡之折射產生放啦大虛像于明臟視距離處。拖顯微鏡的放乓大率為并m鋒，在明視距疼離蹲D憶處的虛像對惑眼睛所張的鐵視角為輔β點，并設物體床置于意D育距離處，直窮接看物的視善角為東α愉，則奮β晶與軋α鍬之比值等于腳顯微鏡的放蓄大率即纏m=跳β紙/獸α圖。求得虛像篇與物體的大著小之比，則朱可求得顯囑顯微鏡的放脾大率是目鏡釀與物鏡放大挪率的乘積罰因物鏡的放于大率，通常如為貼5蔥～遞40蒼倍，目鏡約斑為墻3頁～惕20撲倍，所以一趟般顯微鏡的胃放大率最大導約為脈800芒倍。如果選去用放大倍數(shù)如更大的物鏡愿時，必須在途物體與物鏡當之間，充以嘩折射率與透尤鏡接近的油童，這種鏡頭致叫做油浸鏡倍頭，利用油陳浸鏡頭可使督放大倍數(shù)達加2000浮倍。最近又頑發(fā)明一種激紹光斷層共軛跨掃描顯微鏡掉，使放大倍苦數(shù)又大大地遙提高。靠【望遠鏡】養(yǎng)用以觀測遠歇處物體或天退體的光學儀冒器。通常的遍望遠鏡是由催兩組膠合透轎鏡構成。每科一組膠合透況鏡都相當一儉個凸透鏡。狼簡單的一種嗓結構：可于樸一圓筒一端溜裝一個物鏡僻——千焦距較長的頭凸透鏡，另豆一端插入一芳較小的圓筒逝，可以自由遭在大筒中前治后移動，小落圓筒外端裝千一目鏡轉——怒焦距較短的抵凸透鏡，也叨可作成雙筒北（即由兩個誕裝有物鏡和貼目鏡的圓筒找構成）。兩何目鏡間的距貿離可以調節(jié)絨，兩筒可使第兩眼同時觀價察，從而獲氏得立體感。蘭從遠處物體墨來的光，經說物鏡折射后首造成物體的遵倒像，將小未圓筒伸縮調降節(jié)，而由目減鏡將物鏡所匪成的像加以哪放大，以便醒觀察。用以辜觀察地上遠正處物體的望芬遠鏡有伽利哈略望遠鏡、診觀劇鏡、棱眨鏡望遠鏡等史類型，均成礎正像。用以唯觀測天體的閣望遠鏡稱天縮文望遠鏡，隔一般均成倒尖像。按光在夫望遠鏡中的呀路線分，又艷有折射望遠丑鏡（亦稱開乘普勒望遠鏡梯）、反射望肺遠鏡、雙筒熔望遠鏡等幾雁種。具有正創(chuàng)像透鏡裝置厚的折射望遠嶄鏡亦稱睬“兔地上望遠鏡便”佳。本世紀悠30睛年代發(fā)現(xiàn)天俗體也發(fā)出無爺線電輻射。蘆用以接收和冬測量天體無襪線電輻射的勻儀器稱為射免電望遠鏡，督也是天文望遠遠鏡的一種慧。由于開普浴勒望遠鏡的蔬鏡筒較長，拋攜帶不便；素故往往在物剝鏡和目鏡之該間加裝一對酷全反射棱鏡砍，使入射光幫線在鏡筒中吐經過多次全啊反射，以減扔短筒的長度浴，同時可以觀將物鏡所成置的倒像再倒減轉過來而成床正像。這種謀裝置便稱為殺棱鏡望遠鏡掩，它的視野歷較大。棱鏡圍望遠鏡常用宵于航海、軍淋事窺測和野獅外觀察等。度開普勒望遠統(tǒng)鏡的原理如寨圖唯4-23干所示。從遠買處物體射來抄的光線，經斑過物鏡仁L邁1誰后，在其焦灘點以外距焦獸點很近的地牽方成一倒立什縮小的實像厲。調節(jié)目鏡姜L借2爬與物鏡透L久1據的距離使輝L升2貨的前焦點和鳳物鏡的焦點映重合，所以另實像的醒A鞠′晴B倒′執(zhí)位于驅L達2咸和它的焦點臂之間，但距糟焦點很近的方地方，養(yǎng)L孝2歸以雨A顫′釀B必′若為物，形成蘆放大的虛像針A流″義B仁″療。這時觀測礙者所看到的傍就是浴A云″裹B襲″為。臉A紹″褲B斧″匠的視角遠大索于直接用眼夕睛看遠處物厲體的視角，梢因此從望遠啟鏡中看到的脫物體使人覺恰得離自己既漲近而又清楚悄。對于觀測罵天體的天文善望遠鏡，它雨的聚光本領傅很大，能看劈到很遠的天東體。天文望討遠鏡分為折觀射式、反射疤式和折反射傅式三種。由垂物鏡造成的膜天體實像可馳用目鏡觀測而，天文望遠舍鏡的口徑應焰盡量大一些謎，這樣進入償鏡中的光就總多一些，所患成的像就越闖明亮清晰，盛我國最大的嫁天文望遠鏡授口徑為稀2.16愈米。望遠鏡關種類很多，珍但基本原理細還是光的折攪射和反射。是用其觀察遠金物時，使視懂角變大?；I【射電望遠坐鏡】榨又名能“騙無線電望遠鐘鏡侍”援。專門用來春接收由天體澇發(fā)來的無線被電波的儀器彼。主要由天鎮(zhèn)線和接收機獅兩部分構成君。天線用來欲接收天體發(fā)店射的無線電考波，相當于須光學望遠鏡謊的物鏡。天職線類型很多悄。由許多作換為半波振子碑的金屬棒構考成的，稱為夜“爛振子天線贈”乒，專用于米健波波段無線愁電波的接收銜。有的天線走則成拋物面批形狀，稱為重“臺拋物面天線粗”占，無線電波阿的探測器就相裝在拋物面重的焦點上。囑它主要用于渾分米、厘米蝴和毫米波波傻段無線電波群的接收。天柱線和接收機愚用傳輸線聯(lián)甜接起來。接奏收機先把由選天線傳來的框高頻信號放貞大，然后加霞以檢濾，再晉把高頻電信徑號變成可用貪儀表測量和涌記錄的低頻寄電信號，或先變成直接進縮行照相的圖碑形。因為無猛線電波可以融穿過云霧和氧塵埃，因此嬌用射電望遠燦鏡能不分睛衫雨晝夜連續(xù)貪進行觀測；么對于那些難傷以用光學望舅遠鏡觀測的睜天體和宇宙益空間，利用斷射電望遠鏡肝便可進行探毛測研究。鍵【光的波動翁說】德關于光的本瀉性的一種學殲說。第一位暢提出光的波牌動說的是與每牛頓同時代匪的荷蘭人惠偉更斯。他在隨17礙世紀創(chuàng)立了屠光的波動學鞋說，與光的穴微粒學說相龍對立。他認左為光是一種杰波動，由發(fā)度光體引起，遲和聲一樣依而靠媒質來傳痰播。這種學推說直到砍19嶺世紀初當光熄的干涉和衍邊射現(xiàn)象被發(fā)溪現(xiàn)后才得到薦廣泛承認。濱19攀世紀后期，誰在電磁學的洽發(fā)展中又確貍定了光實際鬼上是一種電勇磁波，并不鄰是同聲波一瓶樣的機械波斃。煎19全世紀驕60挖年代英國物叛理學家麥克弦斯韋在理論另研究中發(fā)現(xiàn)壁，振動著的拖電荷或迅速擱交變的電流驅都會激起其鞋周圍的電磁墊場，并以波襖的形式向外幣傳播，其傳啊播速度與光貧速相同，從汗而提出光是極電磁波的假訂說。灣1888針年德國物理繳學家赫茲用集實驗證明了尸電磁波的存掩在，從此奠妄定了光的電飄磁理論。這蓋一理論能夠肝說明光的傳蜂播、干射、斧衍射、散射開、偏振等許椒多現(xiàn)象。但玉不能解釋光碼與物質相互旋作用中的能床量量子化轉雹換的性質，救所以還需要話近代的量子煮理論來補充牧。愧【光的微粒冊說】取關于光的本壯性的一種學博說。游17燃世紀曾為牛膨頓等所提倡槽。這種學說曾認為光由光之源發(fā)出的微武粒、它從光喊源沿直線行當進至被照物唯，因此可以添想像為一束極由發(fā)光體射貢向被照物的藝高速微粒。毀這學說很直唐觀地解釋了掌光的直進及華反射折射等凡現(xiàn)象，曾被訂普遍接受；俗直到瞞19救世紀初光的彈干涉等現(xiàn)象只發(fā)現(xiàn)后，才農被波動說所茅推翻。但在慌19撇世紀末和冤20暗世紀初，許險多有關光和茶物質相互作迅用的現(xiàn)象，捐如光電效應兵，不能用波往動說來解釋礙，這促使愛陜因斯坦于娃1905窗年提出光是靠一種具有粒假子性的實物兇（光子）。巡但這觀念并睡不摒棄光具勤有波動性質乏。這種關于繭光的波粒二路象性的認識盆，是量子理薄論的基礎。松【光子】依光量子之簡岸稱?；玖Ａ甲拥囊环N，指光子不顯電晝性。光子的紋能量是量子角化的。娛1905暴年愛因斯坦未在解釋光電描效應時首次嗓指出了光子貓的存在，從幼而揭示了光笛的波粒二象葡性。真空中有的光子在不詠同參照系中抽都以光速聞c召運動。如果美光的頻率為自γ鵝，則光子的孝能量為雕h墾γ佳（旋h厲為普朗克常身數(shù)，動量為突h惠γ樹/c趨，質量為輪h甚γ硬/c襪2鏟）。但其靜秩止質量為零熟。資【干涉】壓發(fā)出具有相傷同頻率、相裳同振動方向演和恒定相位尊差的兩列（它或兩列以上恢）波在空間我迭加時，在掌交迭區(qū)的不嫂同地點加強蹲或減弱的現(xiàn)散象。這是波因的一個重要幅特性。波在獎交迭的區(qū)域摟中，有些地姐方振動被加麗強，有些地處方振動被減刊弱，形成明母暗相間的防“獻干涉圖樣嫌”獵。水波的干燭涉是常見的留現(xiàn)象。單色誼光波的干涉浮圖樣是明暗阻相間的條紋飾，復色光產們生彩色條紋攝。利用光的玩干涉，可以膏精確地進行疫長度測量，蹤以及檢查表雅面的平滑程泛度等。利用犧電磁波的干步涉，可作成蛾定向發(fā)射天盞線。顯然聲是波也可產生總干涉。年【光的干涉擱】旅兩列或多列處光波在空間想相遇時相互捎迭加，在某曠些區(qū)域始終嫌加強，在另址一些區(qū)域則粘始終削弱，廈形成穩(wěn)定的剝強弱分布的已現(xiàn)象。在一股般的情況下棒兩個獨立光直源向空間的頌一個區(qū)域發(fā)戀出光波時不飲能發(fā)生干涉際。不發(fā)生干順涉的兩個光崖源，只說明明它們沒有發(fā)鼠出相干涉。搬通常的獨立閉光源不相干勤的原因是：昂光的輻射一刷般是由原子狗的外層電子績激發(fā)后自動先回到正常狀蒜態(tài)以光的形改式把能量放裳出所形成的德。由于輻射愉原子的能量傲損失，加上武和周圍原子減的相互作用決，個別原子釋的輻射過程樸是雜亂無章如而且常常中怪斷，持續(xù)時時間甚短，即逮使在極度稀啦薄的氣體發(fā)騰光情況下，貍和周圍原子此的相互作用戀已減至最弱元，而單個原衛(wèi)子輻射的持秩續(xù)時間也不平超過商10響-3慕秒。當某個莊原子輻射中陳斷后，它自陜身或者其他獵的原子又受礦到激發(fā)重新漏輻射，但卻羽具有新的初摘位相。這就煮是說，原子叢輻射的光波陵并不是一列艘連續(xù)不斷、堤振幅和頻率谷都不隨時間即變化的簡諧抽波，即不是民理想的單色棕光。此外，令不同原子輻稈射的光波波喜列的初相位咐之間也是沒份有一定關系棍和規(guī)律。這朱些斷續(xù)、或康長或短、初盛位相不規(guī)則國的波列的總插體，構成了布非相干的光己波。由于原脊子輻射的這賭種復雜性，格在不同瞬時框迭加所得的屯干涉圖樣變皇化得如此之瘦快和如此地聚不規(guī)則，以啟致這種短暫棍的干涉現(xiàn)象廣無法觀測。對從微觀上看雷，光子只能能自己和自己棚干涉，不同跳的光子是不林相干的；但爬是從宏觀上廈看，干涉現(xiàn)探象卻是大量代光子各自干憑涉結果的統(tǒng)汪計平均效應俗。故實際的頸光的干涉對柜光源的要求僚也不是那么請苛刻。由于每60楊年代激光的瞧問世，使光穩(wěn)源的相干性傻大大提高，箭同時快速光軟電探測儀器懼的出現(xiàn)，探瓶測儀器的時哨間響應常數(shù)繼縮短，以至訓可以觀察到跌兩個獨立光照源的干涉現(xiàn)臨象。潤1963肚年瑪格亞和扛慢德用時間順常數(shù)崇10堡-3覆～竭10賣－9梯秒的變象管稼拍攝了兩個衡獨立的紅寶瞧石激光器發(fā)娃出的激光的蘇干涉條紋。燈可目視分辨患的干涉條紋鉛有減23裂條。對于普琴通的光源，垮保證相位差間恒定是實現(xiàn)豆相干的關鍵圖。為了解決股發(fā)光機制中哭初相位的無雷規(guī)則迅速變鄰化和干涉條得紋的形成要炭求相位差恒燒定的矛盾，扔可采用把同呢一原子所發(fā)割出的光波分猛解成兩列或撕幾列，使各今分光束經過洋不同的光程府，然后相遇分，這樣，盡魔管原始光源限的初相位頻違繁變化，分擴光束之間仍擇然可能有恒竟定的相位差腎，因此可以饒產生干涉現(xiàn)鑒象。通常用鬧兩種方法實原現(xiàn)這種分解按：（熊1道）分波陣面復法虧——擊將光源的波竊陣面分為兩困部分，使之扯分別通過兩升個光具組，遮經反射、折博射或衍射后殿交迭起來，叫在一定區(qū)域努形成干涉。船由于波陣面障上任何一部漸分都可以看認成為新光源民，而且同一媽波陣面的各衣個部分有相毫同的位相，頓所以這些被端分離出來的灶部分波陣面局可作為初相碧位相同的光高源，不論點傅光源的位相嫁改變得如何羽快，這些光選源的初相位兔差卻是恒定康的，楊氏雙側縫、菲涅耳叼雙面鏡和洛液埃鏡等都是星產生這類分士波陣面的干乒涉裝置。（商2熱）分振幅法落——殊當一光束投岸射到兩種透秋明媒質的分孟界面上，光勵能一部分反例射，另一部企分折射。之肅方法叫做分布振幅法。最解簡單的分振懶幅干涉裝置閉是薄膜，它攏是利用薄膜榴的上下表面盯對入射光反趴復地反射，扒由這些反射雪光波在空間藏相遇而形成暫的干涉現(xiàn)象儲。由于薄膜迷的上下表面西的反射光來育自同一入射獨光的兩部分語，只是經歷句不同的路徑東而有恒定的后相位差，因臣此它們是相下干光。另一并種重要的分帖振幅干涉裝丹置，是萬克獄耳孫干涉儀沖。光的干涉緒現(xiàn)象是光的物波動性的最特直接、最有倦力的實驗證鉗據。光的干腳涉現(xiàn)象是牛猜頓微粒模型息根本無法解暫釋的，只有圍用波動說才釀能圓滿地解妄釋這一現(xiàn)象番?；巍緱钍细缮娴蛯嶒灐渴緱罡裼诜?801趙年設法穩(wěn)定歉兩光源之相疼位差，首次籃做出可見光涂之干涉實驗興，并由此求贊出可見光波痛之波長。其駐方法是，使努太陽光通過嫌一擋板上之濱小孔使成單肌一光源，再伐使此單一光漫源射到另一警擋板上，此它板上有兩相粥隔很近的小列孔，且各與肌單光源等距液離，則此兩竭同相位之兩舍光源在屏幕執(zhí)上形成干涉穴條紋。因為粱通過第二擋裙板上兩小孔蹲之光因來自辣同一光源，舍故其波長相綱等，并且維需持一定的相丹位關系（一廊般均維持同劃相），因而蓬能在屏幕上體形成固定不間變的干涉條胳紋。若釘X絕為屏幕上某該一明（或暗菜）條紋與中捏心點填O盾的距離，顛D支為雙孔所在俱面與屏幕之唇間的距離，成2a墻為兩針孔閉S發(fā)1知，惡S喇2慈間之距離（伯通常小于悶1趙毫米），恰λ吵為地S蛾光源及副光頸源泄S光1州、怠S株2縣所發(fā)出的光屠之波長。兩押光源發(fā)出的沙兩列光源必加然在空間相哀迭加，在傳莊播中兩波各豐有各的波峰圖和波谷。當江兩列波的波汪峰和波峰或洗波谷和波谷問相重疊之點敘必為亮點。興這些亮點至描S棟1遣與拉S襯2裕的光程差必前為波長脹λ捐的整數(shù)