光(物理光学)

1.物理光学基础知识

五、光的反射 1、光源：能够发光的物体叫光源 2、光在均匀介质中是沿直线传播的 大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折 3、光速 光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快， 光在真空中的传播速度：C = 3*108 m/s，在空气中的速度接近于这个速度，水中的速度为3/4C，玻璃中为2/3C 4、光直线传播的应用 可解释许多光学现象：激光准直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等 5、光线 光线：表示光传播方向的直线，即沿光的传播路线画一直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向（光线是假想的，实际并不存在） 6、光的反射 光从一种介质射向另一种介质的交界面时，一部分光返回原来介质中，使光的传播方向发生了改变，这种现象称为光的反射 7、光的反射定律 反射光线与入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角 可归纳为：“三线一面，两线分居，两角相等” 理解： （1） 由入射光线决定反射光线，叙述时要“反”字当头 （2） 发生反射的条件：两种介质的交界处；发生处：入射点；结果：返回原介质中 （3） 反射角随入射角的增大而增大，减小而减小，当入射角为零时，反射角也变为零度 8、两种反射现象 （1） 镜面反射：平行光线经界面反射后沿某一方向平行射出，只能在某一方向接收到反射光线 （2） 漫反射：平行光经界面反射后向各个不同的方向反射出去，即在各个不同的方向都能接收到反射光线 注意：无论是镜面反射，还是漫反射都遵循光的反射定律 9、在光的反射中光路可逆 10、平面镜对光的作用 （1）成像 （2）改变光的传播方向 11、平面镜成像的特点 （1）成的像是正立的虚像 （2）像和物的大小 （3）像和物的连线与镜面垂直，像和物到镜的距离相等 理解：平面镜所成的像与物是以镜面为轴的对称图形 12、实像与虚像的区别 实像是实际光线会聚而成的，可以用屏接到，当然也能用眼看到。

虚像不是由实际光线会聚成的，而是实际光线反向延长线相交而成的，只能用眼看到，不能用屏接收。 13、平面镜的应用 （1）水中的倒影 （2）平面镜成像 （3）潜望镜 六、光的折射 1、光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射 理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。

注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射 2、光的折射规律 光从空气斜射入水或其他介抽中时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光线和入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变，在折射中光路可逆。 理解：折射规律分三点：（1）三线一面 （2）两线分居（3）两角关系分三种情况：①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；②光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角；③光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角 3、在光的折射中光路是可逆的 4、透镜及分类 透镜：透明物质制成（一般是玻璃），至少有一个表面是球面的一部分，且透镜厚度远比其球面半径小的多。

分类：凸透镜：边缘薄，中央厚 凹透镜：边缘厚，中央薄 5、主光轴，光心、焦点、焦距 主光轴：通过两个球心的直线 光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不变。（透镜中心可认为是光心） 焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示 虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。

焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“f”表示。 每个透镜都有两个焦点、焦距和一个光心。

如图 6、透镜对光的作用 凸透镜：对光起会聚作用（如图） 凹透镜：对光起发散作用（如图） 7、凸透镜成像规律 物 距 （u） 成像 大小 像的 虚实 像物位置 像 距 （ v ） 应 用 u > 2f 缩小 实像 透镜两侧 f < v <2f 照相机 u = 2f 等大 实像 透镜两侧 v = 2f f < u 2f 幻灯机 u = f 不 成 像 u u 放大镜 凸透镜成像规律口决记忆法 口决一： “一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正；实像异侧倒，物运像变小” 口决二： 三物距、三界限，成像随着物距变； 物远实像小而近，物近实像大而远。 如果物放焦点内，正立放大虚像现； 幻灯放像像好大，物处一焦二焦间； 相机缩你小不点，物处二倍焦距远。

口决三： 凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大； 二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大； 若是物放焦点内，像物同侧虚像大； 一条规律记在心，物近像远像变大。 8、为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。

9、照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是调镜头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。

2.物理光学基础知识

五、光的反射 1、光源：能够发光的物体叫光源 2、光在均匀介质中是沿直线传播的 大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折 3、光速 光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快， 光在真空中的传播速度：C = 3*108 m/s，在空气中的速度接近于这个速度，水中的速度为3/4C，玻璃中为2/3C 4、光直线传播的应用 可解释许多光学现象：激光准直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等 5、光线 光线：表示光传播方向的直线，即沿光的传播路线画一直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向（光线是假想的，实际并不存在） 6、光的反射 光从一种介质射向另一种介质的交界面时，一部分光返回原来介质中，使光的传播方向发生了改变，这种现象称为光的反射 7、光的反射定律 反射光线与入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角 可归纳为：“三线一面，两线分居，两角相等” 理解： （1） 由入射光线决定反射光线，叙述时要“反”字当头 （2） 发生反射的条件：两种介质的交界处；发生处：入射点；结果：返回原介质中 （3） 反射角随入射角的增大而增大，减小而减小，当入射角为零时，反射角也变为零度 8、两种反射现象 （1） 镜面反射：平行光线经界面反射后沿某一方向平行射出，只能在某一方向接收到反射光线 （2） 漫反射：平行光经界面反射后向各个不同的方向反射出去，即在各个不同的方向都能接收到反射光线 注意：无论是镜面反射，还是漫反射都遵循光的反射定律 9、在光的反射中光路可逆 10、平面镜对光的作用 （1）成像 （2）改变光的传播方向 11、平面镜成像的特点 （1）成的像是正立的虚像 （2）像和物的大小 （3）像和物的连线与镜面垂直，像和物到镜的距离相等 理解：平面镜所成的像与物是以镜面为轴的对称图形 12、实像与虚像的区别 实像是实际光线会聚而成的，可以用屏接到，当然也能用眼看到。

虚像不是由实际光线会聚成的，而是实际光线反向延长线相交而成的，只能用眼看到，不能用屏接收。 13、平面镜的应用 （1）水中的倒影 （2）平面镜成像 （3）潜望镜 六、光的折射 1、光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射 理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。

注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射 2、光的折射规律 光从空气斜射入水或其他介抽中时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光线和入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变，在折射中光路可逆。 理解：折射规律分三点：（1）三线一面 （2）两线分居（3）两角关系分三种情况：①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；②光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角；③光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角 3、在光的折射中光路是可逆的 4、透镜及分类 透镜：透明物质制成（一般是玻璃），至少有一个表面是球面的一部分，且透镜厚度远比其球面半径小的多。

分类：凸透镜：边缘薄，中央厚 凹透镜：边缘厚，中央薄 5、主光轴，光心、焦点、焦距 主光轴：通过两个球心的直线 光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不变。（透镜中心可认为是光心） 焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示 虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。

焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“f”表示。 每个透镜都有两个焦点、焦距和一个光心。

如图 6、透镜对光的作用 凸透镜：对光起会聚作用（如图） 凹透镜：对光起发散作用（如图） 7、凸透镜成像规律 物 距 （u） 成像 大小 像的 虚实 像物位置 像 距 （ v ） 应 用 u > 2f 缩小 实像 透镜两侧 f < v <2f 照相机 u = 2f 等大 实像 透镜两侧 v = 2f f < u 2f 幻灯机 u = f 不 成 像 u u 放大镜 凸透镜成像规律口决记忆法 口决一： “一焦分虚实，二焦分大小；虚像同侧正；实像异侧倒，物运像变小” 口决二： 三物距、三界限，成像随着物距变； 物远实像小而近，物近实像大而远。 如果物放焦点内，正立放大虚像现； 幻灯放像像好大，物处一焦二焦间； 相机缩你小不点，物处二倍焦距远。

口决三： 凸透镜，本领大，照相、幻灯和放大； 二倍焦外倒实小，二倍焦内倒实大； 若是物放焦点内，像物同侧虚像大； 一条规律记在心，物近像远像变大。 8、为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。

9、照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是调镜头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。

3.光的知识点总结

（一）光的传播 1.光在同种均匀介质中沿直线传播. 2.真空中光速：c=3.00*108米/秒. 3.表现： （1）小孔成像： （2）影的产生（本影、伪本影、半影），如图6-1所示. （3）同种介质中，两眼可确定光源位置. 光的传播规律是物体成像作图的基础，也是整个几何光学的理论基础. （二）光的反射现象 1.反射定律：反射光线跟入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分别位于法线两则，反射角等于入射角. 2.反射现象中光路可逆. 3.应用： （1）平面镜成像. 1）成像光路图，如图6-2所示； 2）成像特点：像和物与镜面对称，成等大、正立、虚像. （为作图准确，可先根据对称性确定像的位置，再画反射光线） 注意 （i）平面镜不改变光束性质. （ii）入射光线不变，当镜面转过α角，则反射光线转过2α角. （2）球面镜对光线的作用及成像. 1）凸面镜成缩小、正立虚像； 2）凹面镜成像规律（不做要求）. 特点 凸面镜使光束发散，四面镜使光束会聚. （三）光的折射 1.折射定律 折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦值成正比，即 i是入射角，r是折射角. 2.折射率 i为真空（或空气）中光线的入射角，r为介质中光线的折射角，n为该介质的折射率. （1）其物理意义为反射光线在两介质界面上发生偏折程度的物理量（n越大、折射线偏离原来方向越厉害）. （2）两种介质比较：n大，光密介质；n小，光疏介质. （3）折射率（n）和光的频率（f）有关（在介质中f大则n大）. 注意，光线在界面上同时发生反射、折射时，反射光线能量随入射角增大而增大，折射光线能量随入射角增大而减小. 3.全反射 （1）条件： 1）光从光密介质射向光疏介质； （2）发生全反射时，光线遵守反射定律. 4.应用 （1）平行玻璃板. 光线在两个界面上发生两次折射，出射光线发生了侧移，光束性质不变. （2）棱镜. 作用： 1）色散，即一束白光通过三棱镜后，形成彩色光带的现象（色散后，红光偏折小、紫光偏折大）. 2）偏折：光线通过三棱镜后发生偏折. （3）全反射棱镜：用临界角小于45°的介质制成直角三棱镜，可使光线发生全反射，可以控制光路. （四）透镜成像 透镜是利用光的折射现象控制光路和成像的光学器件，透镜有凸透镜、凹透镜两种.凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜使光线发散，且透镜光路可逆. 1.透镜成像作图 三条典型光线是透镜成像作图的基础： （1）凸透镜成像光路图（图6-5）; (2)凹透镜成像光路图（图6-6）. 注意 1）入射、反射、折射光线用带箭头实线表示，反向延长线用虚线. 2）实像用实线，虚像用虚线，箭头表示像的倒正. （3）成像规律和特点如下： （4）成像作图类型. 1）已知物、透镜，确定像； 2）已知像、透镜，确定物； 3）已知物、像，确定透镜. （5）透镜的遮挡与拆合. 1）遮挡：凸透镜部分被遮挡，仍然成完整像，但像变暗； 2）拆开：凸透镜切成两部分，相当于两个透镜分别成像. 2.透镜成像公式. （1）公式 （2）符号： 注意，当凸透镜成实像时： 2)v≥2f，物距和像距之和随v增大而增大，即物越靠近焦点，物和像的距离越大. （3）放大率： l为物长，l'为像长.。

4.光纤的基础知识有哪些

单模光纤（Single-mode Fiber）：一般光纤跳线用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。

多模光纤（Multi-mode Fiber）：一般光纤跳线用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。 SC SC-ST LC 光纤使用注意！ 光纤跳线两端的光模块的收发波长必须一致，也就是说光纤的两端必须是相同波长的光模块，简单的区分方法是光模块的颜色要一致。

一般的情况下，短波光模块使用多模光纤（橙色 的光纤），长波光模块使用单模光纤（黄色光纤），以保证数据传输的准确性。 光纤在使用中不要过度弯曲和绕环，这样会增加光在传输过程的衰减。

光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来，灰尘和油污会损害光纤的耦合。 术语缩写 SFP: Small Form Factor Pluggable SFF: Small Form Factor XFP: 10 Gigabit Small Form Factor Pluggable MU: Miniature Unit LC: Lucent Connector SC: Subscriber Connector FC: Fiber Connector MTRJ: 'MT' ferrule, Register Jack latch ST: Straight TipFCMT-RJ。

5.学习光信息 要学好哪些基础知识

你好，我是光学工程硕士研究生，希望我能给你帮助。

学习光信息，要学好高等数学、概率论与数理统计、线性代数、复变函数，这是数学基础，包括积分微分统计等等。

光学基础包括电动力学，数学物理方法，量子力学，这是光学的基础。包括麦克斯韦方程，这是基础。

光学专业知识包括：光学、信息光学、导波光学、红外光学、激光原理、光电子。

另外光电不分家的，电学也要学习，包括电路基础、模拟电路、数字电路等。

软件方面有MATLAB、zmax、beamprop等。

希望对你有帮助，还有什么问题可以直接问我。

加油↖（^ω^）↗