第一章光的波動性與粒子性第二章光的折射與全反射第三章透鏡成像規(guī)律第四章光學(xué)儀器原理第五章光的色散與偏振第六章光學(xué)前沿技術(shù)101第一章光的波動性與粒子性光的波動性與粒子性概述光的波動性主要體現(xiàn)在干涉和衍射現(xiàn)象上。楊氏雙縫干涉實驗是證明光的波動性的經(jīng)典實驗之一。當(dāng)單色光通過兩個非常接近的狹縫時，會在屏幕上形成一系列明暗相間的條紋。這些條紋的形成是由于光的波動性導(dǎo)致的相長干涉和相消干涉的結(jié)果。條紋的間距與光的波長、狹縫之間的距離以及狹縫到屏幕的距離有關(guān)。通過實驗可以測量條紋的間距，并利用公式Δx=λL/d計算光的波長，其中Δx是條紋間距，λ是光的波長，L是狹縫到屏幕的距離，d是狹縫之間的距離。光的粒子性光的粒子性主要體現(xiàn)在光電效應(yīng)上。當(dāng)光照射到金屬表面時，如果光的頻率足夠高，就會發(fā)生光電效應(yīng)，即金屬表面會發(fā)射出電子。這個現(xiàn)象無法用光的波動性解釋，愛因斯坦提出了光子說，認為光是由一個個能量為E=hν的光子組成的，其中h是普朗克常數(shù)，ν是光的頻率。當(dāng)光子的能量足夠大時，就會將電子從金屬表面打出。光電效應(yīng)的實驗結(jié)果表明，光的頻率越高，發(fā)射出的電子的能量就越大，而光的強度只會影響發(fā)射出的電子的數(shù)量，不會影響電子的能量。波粒二象性光的波粒二象性是指光既具有波動性，又具有粒子性。在解釋光的干涉和衍射現(xiàn)象時，光的波動性表現(xiàn)得非常明顯；而在解釋光電效應(yīng)時，光的粒子性表現(xiàn)得非常明顯。波粒二象性是量子力學(xué)的基本概念之一，它表明微觀粒子具有波粒二象性，即既具有波的性質(zhì)，又具有粒子的性質(zhì)。光的波動性3楊氏雙縫干涉實驗詳解楊氏雙縫干涉實驗裝置圖實驗裝置包括光源、雙縫和屏幕干涉條紋圖屏幕上形成明暗相間的條紋干涉條紋計算公式Δx=λL/d，其中Δx是條紋間距，λ是光的波長，L是狹縫到屏幕的距離，d是狹縫之間的距離4光電效應(yīng)實驗數(shù)據(jù)對比實驗裝置包括光源、金屬板和電流計光電效應(yīng)實驗數(shù)據(jù)表記錄不同頻率的光照射金屬板時的截止電壓光電效應(yīng)實驗數(shù)據(jù)分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證愛因斯坦的光子說，即光的頻率越高，發(fā)射出的電子的能量就越大光電效應(yīng)實驗裝置圖502第二章光的折射與全反射光的折射定律實驗驗證光的折射定律實驗裝置圖實驗裝置包括光源、玻璃磚和屏幕光的折射定律實驗數(shù)據(jù)表記錄不同入射角時的折射角光的折射定律實驗數(shù)據(jù)分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證光的折射定律，即sin?/sin?=常數(shù)7全反射條件與臨界角計算全反射實驗裝置圖實驗裝置包括光源、玻璃磚和屏幕臨界角計算公式圖sinθ_c=1/n?/n?，其中θ_c是臨界角，n?是光密介質(zhì)的折射率，n?是光疏介質(zhì)的折射率全反射實驗現(xiàn)象圖當(dāng)入射角大于臨界角時，光將全部反射回來8光導(dǎo)纖維原理與應(yīng)用光導(dǎo)纖維結(jié)構(gòu)圖光導(dǎo)纖維由核心和包層兩部分組成，光在核心中傳播時會發(fā)生全反射光導(dǎo)纖維傳輸原理圖光在光纖中傳播時會發(fā)生全反射，從而能夠沿著光纖傳輸很遠的距離光導(dǎo)纖維應(yīng)用場景圖光導(dǎo)纖維在通信、醫(yī)療、防務(wù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用903第三章透鏡成像規(guī)律凸透鏡成像規(guī)律實驗凸透鏡成像實驗裝置圖實驗裝置包括光源、凸透鏡和屏幕凸透鏡成像實驗數(shù)據(jù)表記錄不同物距時的像距和成像性質(zhì)凸透鏡成像規(guī)律分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證凸透鏡成像規(guī)律，即物距、像距、成像性質(zhì)之間的關(guān)系11凸透鏡成像規(guī)律實驗詳解凸透鏡成像實驗裝置圖實驗裝置包括光源、凸透鏡和屏幕凸透鏡成像實驗數(shù)據(jù)表記錄不同物距時的像距和成像性質(zhì)凸透鏡成像規(guī)律分析圖根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證凸透鏡成像規(guī)律，即物距、像距、成像性質(zhì)之間的關(guān)系12凹透鏡成像規(guī)律實驗裝置包括光源、凹透鏡和屏幕凹透鏡成像實驗數(shù)據(jù)表記錄不同物距時的像距和成像性質(zhì)凹透鏡成像規(guī)律分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證凹透鏡成像規(guī)律，即物距、像距、成像性質(zhì)之間的關(guān)系凹透鏡成像實驗裝置圖1304第四章光學(xué)儀器原理顯微鏡成像過程實驗裝置包括光源、物鏡、目鏡和載物臺顯微鏡成像實驗數(shù)據(jù)表記錄不同物距時的像距和成像性質(zhì)顯微鏡成像規(guī)律分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證顯微鏡成像規(guī)律，即物距、像距、成像性質(zhì)之間的關(guān)系顯微鏡成像實驗裝置圖15望遠鏡成像過程望遠鏡成像實驗裝置圖實驗裝置包括光源、物鏡、目鏡和支架望遠鏡成像實驗數(shù)據(jù)表記錄不同物距時的像距和成像性質(zhì)望遠鏡成像規(guī)律分析圖根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證望遠鏡成像規(guī)律，即物距、像距、成像性質(zhì)之間的關(guān)系16照相機成像原理照相機成像實驗裝置圖實驗裝置包括光源、鏡頭、快門和感光元件照相機成像實驗數(shù)據(jù)表記錄不同物距時的像距和成像性質(zhì)照相機成像規(guī)律分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證照相機成像規(guī)律，即物距、像距、成像性質(zhì)之間的關(guān)系1705第五章光的色散與偏振光的色散現(xiàn)象光的色散實驗裝置圖實驗裝置包括光源、三棱鏡和屏幕光的色散實驗數(shù)據(jù)表記錄不同色光的折射率光的色散規(guī)律分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證光的色散規(guī)律，即不同色光在通過不同介質(zhì)時發(fā)生色散的現(xiàn)象19色差與消色差透鏡色差實驗裝置圖實驗裝置包括光源、透鏡和屏幕消色差透鏡結(jié)構(gòu)圖消色差透鏡由兩個不同折射率的透鏡組合而成色差校正效果圖消色差透鏡能夠消除色差，使成像更加清晰20偏振現(xiàn)象與檢驗偏振實驗裝置圖實驗裝置包括光源、偏振片和屏幕偏振實驗數(shù)據(jù)表記錄不同偏振角度時的透射光強偏振規(guī)律分析根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以驗證偏振規(guī)律，即光在通過某些介質(zhì)時發(fā)生偏振的現(xiàn)象21偏振現(xiàn)象應(yīng)用3D眼鏡結(jié)構(gòu)圖3D眼鏡利用偏振現(xiàn)象實現(xiàn)立體視覺效果液晶顯示器結(jié)構(gòu)圖液晶顯示器利用偏振現(xiàn)象控制液晶分子的排列偏振濾鏡應(yīng)用場景圖偏振濾鏡可以用于減少眩光，提高圖像質(zhì)量2206第六章光學(xué)前沿技術(shù)全息照相技術(shù)實驗裝置包括光源、全息底片和記錄介質(zhì)全息照相實驗數(shù)據(jù)表記錄不同物體在全息底片上的干涉條紋全息照相成像效果圖全息照相能夠記錄和再現(xiàn)物體的三維圖像全息照相實驗裝置圖24全息照相技術(shù)原理全息照相原理圖全息照相利用光的干涉和衍射原理記錄物體的光波信息全息顯示設(shè)備圖全息顯示設(shè)備能夠再現(xiàn)物體的三維圖像全息照相應(yīng)用場景圖全息照相技術(shù)在醫(yī)療、藝術(shù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用25激光技術(shù)進展激光器結(jié)構(gòu)圖激光器利用光的波動性原理產(chǎn)生相干光束激光技術(shù)應(yīng)用場景圖激光技術(shù)在通信、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用激光技術(shù)發(fā)展趨勢激光技術(shù)正在向高功率、高亮度、高穩(wěn)定性方向發(fā)展26激光技術(shù)進展激光器結(jié)構(gòu)圖激光器利用光的波動性原理產(chǎn)生相干光束激光技術(shù)應(yīng)用場景圖激光技術(shù)在通信、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用激光技術(shù)發(fā)展趨勢激光技術(shù)正在向高功率、高亮度、高穩(wěn)定性方向發(fā)展27光纖傳感技術(shù)光纖傳感原理圖光纖傳感技術(shù)利用光纖的光學(xué)特性來測量物理量光纖傳感技術(shù)應(yīng)用場景圖光纖傳感技術(shù)在醫(yī)療、工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用光纖傳感技術(shù)發(fā)展趨勢光纖傳感技術(shù)正在向高精度、高靈敏度、智能化方向發(fā)展28光纖傳感技術(shù)原理光纖傳感原理圖光纖傳感技術(shù)利用光纖的光學(xué)特性來測量物理量光纖傳感技術(shù)應(yīng)用場景圖光纖傳感技術(shù)在醫(yī)療、工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用光纖傳感技術(shù)發(fā)展趨勢光纖傳感技術(shù)正在向高精度、高靈敏度、智能化方向發(fā)展29光場成像技術(shù)光場成像技術(shù)利用光的波動性原理記錄物體的光波信息光場成像技術(shù)應(yīng)用場景圖光場成像技術(shù)在醫(yī)療、工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用光場成像技術(shù)