第一篇：杜呵呵光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)

杜呵呵光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)

光學(xué)基本定律：

– 光學(xué)三大定律：折射、反射、直線傳播

–光圈 景深 數(shù)值孔徑NA 色散 EFL、FNO.、BFL、FFL、光闌、FOV、相對(duì)照度、MTF 阿貝爾數(shù) MTF、空間頻率 子午平面(meridional)弧失平面 – MTF曲線、離焦曲線，理解空間頻率 – MTF、空間頻率、TV分辨率三者關(guān)系

–費(fèi)馬原理 斯涅爾定律 惠更斯定律 惠更斯-菲涅耳原理 夫瑯禾費(fèi)衍射 – 光通量 光強(qiáng) 光照度 輝度

–球差，慧差 像散 場(chǎng)曲 畸變 垂軸色差 軸向色差 –對(duì)焦 調(diào)焦 成像公式 物像公式 幾何公式

光學(xué)(optics)是研究 光（電磁波）的 行為 和 性質(zhì)，以及 光和物質(zhì)相互作用 的物理學(xué)科

光圈：是照相機(jī)上用來(lái)控制鏡頭孔徑大小的部件，以控制景深、鏡頭成像質(zhì)素、以及和快門(mén)協(xié)同控制進(jìn)光量，在快門(mén)不變的情況下，光圈越大，進(jìn)光量越多，畫(huà)面比較亮；光圈越小，畫(huà)面比較暗。

景深：是指在攝影機(jī)鏡頭或其他成像器前沿能夠取得清晰圖像的成像所測(cè)定的被攝物體前后距離范圍。

(1)、鏡頭光圈：光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大；(2)、鏡頭焦距越長(zhǎng)，景深越小；焦距越短，景深越大； 3)、拍攝距離:距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越小。

數(shù)值孔徑(NA)：NA = n * sin α，其中 n 是被觀察物體與物鏡之間介質(zhì)的折射率;α 是物鏡孔徑角(2α)的一半。數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù)，是判斷兩者(尤其對(duì)物鏡而言)性能高低(即消位置色差的能力。

色散：材料的折射率隨入射光頻率的減?。ɑ虿ㄩL(zhǎng)的增大）而減小的性質(zhì)。七色光。對(duì)于一枚鏡頭而言，不同色光的焦點(diǎn)位置實(shí)際上是不一樣。

阿貝數(shù)：用以表示透明物質(zhì)色散能力的反比例指數(shù)，數(shù)值越小色散現(xiàn)象越厲害。材料的折射率越大，色散越厲害，即阿貝數(shù)越低。

費(fèi)馬原理：光在任意介質(zhì)中從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)時(shí)，沿所需時(shí)間最短的路徑傳播。又稱(chēng)最小時(shí)間原理或極短光程原理。

斯涅爾定律 Snell's Law(光的折射定律）:光入射到不同介質(zhì)的界面上會(huì)發(fā)生反射和折射。n1sinθ1 = n2sinθ2叫斯涅爾公式?；莞乖恚呵蛐尾嫔系拿恳稽c(diǎn)（面源）都是一個(gè)次級(jí)球面波的子波源，子波的波速與頻率等于初級(jí)波的波速和頻率，此后每一時(shí)刻的子波波面的包絡(luò)就是該時(shí)刻總的波動(dòng)的波面。其核心思想是：介質(zhì)中任一處的波動(dòng)狀態(tài)是由各處的波動(dòng)決定的。

惠更斯-菲涅耳原理 Huggens-Fresnel principle：行進(jìn)中的波陣面上任一點(diǎn)都可看作是新的次波源，而從波陣面上各點(diǎn)發(fā)出的許多次波所形成的包絡(luò)面，就是原波面在一定時(shí)間內(nèi)所傳播到的新波面。

夫瑯禾費(fèi)衍射 ：把單色點(diǎn)光源放在透鏡的焦點(diǎn)上，經(jīng)過(guò)透鏡后的單色平行光垂直照射衍射屏?xí)r，在屏后面不同距離上會(huì)觀察到一些衍射現(xiàn)象，其中當(dāng)屏遠(yuǎn)離到足夠大的距離后，光斑中心出現(xiàn)一個(gè)較大的亮斑，外圍是一些較弱的明暗相間的同心圓環(huán)，此后再往外移動(dòng)，衍射花樣出現(xiàn)穩(wěn)定分布，中心處總是亮的，只是半徑不斷擴(kuò)大而已，這種衍射稱(chēng)為夫瑯禾費(fèi)衍射，又稱(chēng)遠(yuǎn)場(chǎng)衍射。

光通量Φ： 單位：流明[lm]，光源發(fā)射并被人的眼睛接收的能量之總和即為光通量（Φ）。光強(qiáng)；單位：坎德拉[cd]：一般來(lái)講，光線都是向不同方向發(fā)射的，并且強(qiáng)度各異?？梢?jiàn)光在某一特定方向角內(nèi)所發(fā)射的強(qiáng)度就叫做光強(qiáng)（l）。

照度E:單位：勒克司[lx],照度（E）是光通量與被照射面積之間的比例系數(shù)。1 lx即指1 lm的光通量平均分布在面積lm2平面上的明亮度。

輝度L：?jiǎn)挝唬嚎驳吕?平方米[cd/m2]：輝度（L）是表示眼睛從某一方向所看到物體反射光的強(qiáng)度

色溫:單位開(kāi)爾文[K]:,當(dāng)光源所發(fā)出的顏色與“黑體”在某一溫度下輻射的顏色相同時(shí)，“黑體”的溫度就稱(chēng)為該光源的色溫?！昂隗w”的溫度越高，EFL 與FOV 焦距越短，視場(chǎng)角越大，放大倍率越小，監(jiān)控范圍越大，反之視場(chǎng)角越小，放大倍率越大，監(jiān)控畫(huà)面中人越大。

FNO=EFL(焦距)/D(光圈直徑)： 對(duì)于定焦鏡頭（光圈直徑）越大，通光量就越大； MB---機(jī)械后焦，指鏡頭最后的機(jī)械面到像面的距離，BF---光學(xué)后焦，指鏡頭最后一片鏡片最后一面中心點(diǎn) 到像面的距離。

FB---法蘭后焦，鏡頭法蘭面到像面的距離。MTF可以近似理解為黑白線條的對(duì)比度，最大值為1； 芯片的極限分辨率=2倍的pixel size分之一，單位為lp/mm 焦深越大，鏡頭聚焦越容易。

子午平面(meridional)： 軸外物點(diǎn)與光軸所確定的平面 弧矢平面(sagittal)：過(guò) 主光線 且與子午面垂直

像差：

球差，慧差，像散，場(chǎng)曲，畸變，軸向色差，垂軸色差。產(chǎn)生的原因： 1.球面折射系統(tǒng)的特性

2.不同孔徑入射光線像的位置不同 3.不同視場(chǎng)的成像倍率不同 4.子午、弧矢面成像性質(zhì)不同 5.相同光學(xué)介質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的色光折射率不同

只考慮球差展開(kāi)式前 2項(xiàng)的系統(tǒng)，當(dāng)邊緣球差為零時(shí)，在0.707 位置殘余球差最大 為高級(jí)球差的-1/4。

球差：是高度 或者孔徑角 的函數(shù) 1.球差的對(duì)稱(chēng)性－函數(shù)不含奇次項(xiàng) 2.孔徑小－初級(jí)球差為主要影響 3.孔徑大－高級(jí)球差為主要影響

4.正單透鏡產(chǎn)生負(fù)球差，負(fù)單透鏡產(chǎn)生正球差 三對(duì)不產(chǎn)生像差的共軛點(diǎn)稱(chēng)為 不暈點(diǎn) 或者 齊明點(diǎn)

彗差（coma）：彗差是孔徑和視場(chǎng)的函數(shù)

1.在子午面和弧矢面內(nèi)用不同孔徑的光線對(duì)在像空間的交點(diǎn)到主光線的垂直距離。子午彗差：子午面內(nèi)的光線對(duì)交點(diǎn)到主光線的垂直距離 弧矢彗差：弧矢面內(nèi)的光線對(duì)交點(diǎn)到主光線的垂直距離

在實(shí)際光學(xué)設(shè)計(jì)中，一般物點(diǎn)所成像偏離對(duì)稱(chēng)光斑的情況都是光學(xué)系統(tǒng)的彗差（正弦差）造成 像散：

由于軸外物點(diǎn)偏離軸對(duì)稱(chēng)位置，細(xì)光束中也會(huì)表現(xiàn)出子午和弧矢的成像差別，使得子午像點(diǎn)與弧矢像點(diǎn)不重合。即一個(gè)物點(diǎn)的成像將被聚焦為子午和弧矢兩個(gè)焦線，這種像差我們稱(chēng)為——像散。

場(chǎng)曲：像場(chǎng)彎曲的簡(jiǎn)稱(chēng)，是平面物形成曲面像的一種像差

畸變（distortion）:垂軸放大率隨視場(chǎng)增大而變化, 枕形畸變（pincushion）－正畸變,桶形畸變（barrel）－負(fù)畸變, 畸變僅由主光線光路決定，引起像的變形，不影響成像清晰度,光闌位置影響畸變,透鏡之前產(chǎn)生負(fù)畸變,透鏡之后產(chǎn)生正畸變。

色差－軸向色差:沿光軸度量的色差

色差同時(shí)存在于近軸和遠(yuǎn)軸區(qū)域，一般情況下，正透鏡產(chǎn)生負(fù)色差，負(fù)透鏡產(chǎn)生正 色差，所以，光學(xué)系統(tǒng)校正色差須用正負(fù)透鏡組合。

色差－垂軸色差:波長(zhǎng) → 折射率 → 焦距 → 放大倍數(shù) → 垂軸色差（倍率色差）兩種色光的主光線在高斯面上的交點(diǎn)高度之差。

變焦（zoom）：改變焦距f也改變了鏡頭的視場(chǎng)，原理是在鏡頭中加一組活動(dòng)的透鏡。調(diào)焦（Focus）改變像距v，即改變鏡頭光心到sensor平面的距離。變焦鏡頭原理圖：

成像公式：1/u+1/v=1/f, 其中u是物距，v是像距，f是焦距。物像計(jì)算公式：f=h D/H，D：物距 h：象高 H：物高。

電視線：TV Line = lp/mm x 2 x 傳感器的靶面高度 = lp/mm x 2 x 傳感器垂直分辨率 x 像素點(diǎn)尺寸 幾何光學(xué)公式：

幾何光學(xué)公式.pdf

第二篇：光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

物理學(xué)的一個(gè)部門(mén)。光學(xué)的任務(wù)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(zhì)的相互作用（如物質(zhì)對(duì)光的吸收、散射、光的

機(jī)械作用和光的熱、電、化學(xué)、生理效應(yīng)等）以及光學(xué)在科學(xué)技術(shù)等方面的應(yīng)用。

17世紀(jì)末，牛頓倡立“光的微粒說(shuō)”。當(dāng)時(shí)，他用微粒說(shuō)解釋觀察到的許多光 學(xué)現(xiàn)象，如光的直線性傳播，反射與折射等，后經(jīng)證明微粒說(shuō)并不正確。1678 年惠更斯創(chuàng)建了“光的波動(dòng)說(shuō)”。波動(dòng)說(shuō)歷時(shí)一世紀(jì)以上，都不被人們所重視，完全是人們受了牛頓在學(xué)術(shù)上威望的影響所致。當(dāng)時(shí)的波動(dòng)說(shuō)，只知道光線會(huì)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(shí)驗(yàn)（詳見(jiàn)詞條：楊氏干涉實(shí)驗(yàn)）。他讓光源S的光照亮一個(gè)狹長(zhǎng)的縫隙S，這個(gè)狹縫就可以看成是一條細(xì)長(zhǎng)的光源，從這個(gè)光源射出的光線再通1 過(guò)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(shuō)

光線通過(guò)雙縫以后，在每個(gè)縫上形成一新的光源。由這兩個(gè)新光源發(fā)出的光波在

抵達(dá)屏幕時(shí)，若二光波波動(dòng)的位相相同時(shí)，則互相疊加而出現(xiàn)增強(qiáng)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(shí)驗(yàn)說(shuō)明了惠更斯的波動(dòng)說(shuō)，也確 定了惠更斯的波動(dòng)說(shuō)。同樣地，19世紀(jì)有關(guān)光線繞射現(xiàn)象之發(fā)現(xiàn)，又支持了波 動(dòng)說(shuō)的真實(shí)性。繞射現(xiàn)象只能借波動(dòng)說(shuō)來(lái)作滿意的說(shuō)明，而不可能用微粒說(shuō)解釋。

20世紀(jì)初，又發(fā)現(xiàn)光線在投到某些金屬表面時(shí)，會(huì)使金屬表面釋放電子，這種 現(xiàn)象稱(chēng)為“光電效應(yīng)”。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(qiáng)度

成正比。但是如果用不同波長(zhǎng)的光照射金屬表面時(shí)，照射光的波長(zhǎng)增加到一定限

度時(shí)，既使照射光的強(qiáng)度再?gòu)?qiáng)也無(wú)法從金屬表面釋放出電子。這是無(wú)法用波動(dòng)說(shuō)

解釋的，因?yàn)楦鶕?jù)波動(dòng)說(shuō)，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(qiáng)而加大，或者說(shuō)振蕩電子的能量與光波的振

幅成正比。光越強(qiáng)振幅也越大，只要有足夠強(qiáng)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(lái)，因此光電子的釋放不應(yīng)與光的波長(zhǎng)有關(guān)。

但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻違反這種波動(dòng)說(shuō)的解釋。愛(ài)因斯坦通過(guò)光電效應(yīng)建立了他的光子學(xué)

說(shuō)，他認(rèn)為光波的能量應(yīng)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(chēng)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

-34h=普朗光常數(shù)，等于6.624?10焦耳?秒

ν=頻率。即每秒振動(dòng)數(shù)。ν=c／λ，c為光線的速度，λ為光的波長(zhǎng)。現(xiàn)代的觀念，則認(rèn)為光具有微粒與波動(dòng)的雙重性格，這就是“量子力學(xué)”的基礎(chǔ)。

在研究和應(yīng)用光的知識(shí)時(shí)，常把它分為“幾何光學(xué)”和“物理光學(xué)”兩部分。適

應(yīng)不同的研究對(duì)象和實(shí)際需要，還建立了不同的分支。如光譜學(xué)，發(fā)光學(xué)、光度

學(xué)，分子光學(xué)、晶體光學(xué)，大氣光學(xué)、生理光學(xué)和主要研究光學(xué)儀器設(shè)計(jì)和光學(xué)

技術(shù)的應(yīng)用光學(xué)等等。

嚴(yán)格地說(shuō)，光是人類(lèi)眼睛所能觀察到的一種輻射。由實(shí)驗(yàn)證明光就

是電磁輻射，這部分電磁波的波長(zhǎng)范圍約在紅光的0.77微米到紫光的0.39微米

之間。波長(zhǎng)在0.77微米以上到1000微米左右的電磁波稱(chēng)為“紅外線”。在0.39 微米以下到0.04微米左右的稱(chēng)“紫外線”。紅外線和紫外線不能引起視覺(jué)，但

可以用光學(xué)儀器或攝影方法去量度和探測(cè)這種發(fā)光物體的存在。所以在光學(xué)中光 的概念也可以延伸到紅外線和紫外線領(lǐng)域，甚至X射線均被認(rèn)為是光，而可見(jiàn)光 的光譜只是電磁光譜中的一部分。

物理學(xué)上指能發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的電磁波（包括可見(jiàn)光與紫外線、紅外線和X光線等不可見(jiàn)光）的物體。通常指能發(fā)出可見(jiàn)光的發(fā)光體。凡物體自

身能發(fā)光者，稱(chēng)做光源，又稱(chēng)發(fā)光體，如太陽(yáng)、恒星、燈以及燃燒著的物質(zhì)等都

是。但像月亮表面、桌面等依靠它們反射外來(lái)光才能使人們看到它們，這樣的反

射物體不能稱(chēng)為光源。在我們的日常生活中離不開(kāi)可見(jiàn)光的光源，可見(jiàn)光以及不

可見(jiàn)光的光源還被廣泛地應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)，醫(yī)學(xué)和國(guó)防現(xiàn)代化等方面。光源主要可

分為：熱輻射光源，例如太陽(yáng)、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(diǎn)。

光學(xué)中以光的直線傳播性質(zhì)及光的反射和折射規(guī)律為基礎(chǔ)的學(xué)科。它研究一般光學(xué)儀器（如透鏡、棱鏡，顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)）的成像

與消除像差的問(wèn)題，以及專(zhuān)用光學(xué)儀器（如攝譜儀、測(cè)距儀等）的設(shè)計(jì)原理。嚴(yán)

格說(shuō)來(lái)，光的傳播是一種波動(dòng)現(xiàn)象，因而只有在儀器的尺度遠(yuǎn)大于所用的光的波

長(zhǎng)時(shí)，光的直線傳播的概念才足夠精確。由于幾何光學(xué)在處理成像問(wèn)題上比較簡(jiǎn)

單而在大多數(shù)情況下足夠精確，所以它是設(shè)計(jì)光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。光學(xué)中研究光的本性以及光在媒質(zhì)中傳播時(shí)各種性質(zhì)的學(xué)科。物理光學(xué)過(guò)去也稱(chēng)“波動(dòng)光學(xué)”，從光是一種波動(dòng)出發(fā)，能說(shuō)明光的干涉、衍射

和偏振等現(xiàn)象。而在赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光是電磁波的假說(shuō)以后，物

理光學(xué)也能在這個(gè)基礎(chǔ)上解釋光在傳播過(guò)程中與物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)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(zhì)相互作用的另一些現(xiàn)象，如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)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(jì)以來(lái)，這方面 的研究形成了物理光學(xué)的另一部門(mén)“量子光學(xué)”。

光源發(fā)出之光，通過(guò)均勻的介質(zhì)時(shí)，恒依直線進(jìn)行，叫做光的直

進(jìn)。此依直線前進(jìn)之光，代表其前進(jìn)方向的直線，稱(chēng)之為“光線”。光線在幾何

光學(xué)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(fù)用到的基本手段。應(yīng)注意的是，光線不是實(shí)際存在的實(shí)物，而是在研究光的行進(jìn)過(guò)程中細(xì)窄光束的抽象。正像我們?cè)谘芯课矬w運(yùn)動(dòng)時(shí)，用質(zhì)

點(diǎn)作為物體的抽像類(lèi)似。

指地球進(jìn)入月球的本影中，太陽(yáng)被遮蔽的情形。當(dāng)太陽(yáng)、月球和 地球在同一條直線上時(shí)便會(huì)發(fā)生。月球每月都會(huì)處于太陽(yáng)與地球之間，不過(guò)日食

并不能每月看到，這是因?yàn)榘椎溃ㄔ虑虻能壍溃┢矫鎸?duì)地球軌道有5?的傾角。月球可能時(shí)而在黃道之上或時(shí)而在黃道之下，故其陰影不能落在地球上。只有當(dāng)

太陽(yáng)、月球和地球在一直線內(nèi)，才能產(chǎn)生日蝕。如果地球的某一部分在月影之內(nèi)，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(nèi)（即在基本影之內(nèi)）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(nèi)的地方）則看到偏蝕。月球離地球較遠(yuǎn)的時(shí)候，影錐尖端達(dá)不到地面，這時(shí)從圓錐的延長(zhǎng)線中央部分看太陽(yáng)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(jiàn)十幾次，在一個(gè)小地區(qū)欲見(jiàn)環(huán)蝕者，數(shù)

百年也難得有一次機(jī)會(huì)。月影投到地面上，急速向西走，所以某一地點(diǎn)能夠看見(jiàn) 的全蝕時(shí)間非常的短，最長(zhǎng)不過(guò)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(diǎn)能夠看見(jiàn)日全蝕的機(jī)會(huì)，非常的少；平均360年只有一

次。日全蝕的機(jī)會(huì)雖少，而需要觀測(cè)和研究的問(wèn)題甚多。例如日月相切時(shí)刻的測(cè)

定。愛(ài)因斯坦引力說(shuō)的證明等等。在我國(guó)古代稱(chēng)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(zhì)量也比地球重317倍。它的自轉(zhuǎn)周期為9.842 小時(shí)，是所有行星中最快的一個(gè)。木星上的大氣分布很廣闊，其組成含氫（H）2 氮（N）、沼氣（甲烷CH）及氨氣（NH），因此，其表面完全為昏暗所籠罩著。243 木星離地球的距離為628 220 000公里，它的赤道直徑為142 804公里，比地球

要大11倍。雖然它是太陽(yáng)系最大的一顆行星，但它卻有最短的自轉(zhuǎn)周期，比起

地球的一天短了14小時(shí)6分鐘；故知它是以極其驚人的速度不停地自轉(zhuǎn)著，就

是在其赤道上的某一質(zhì)點(diǎn)最少也以時(shí)速45 000公里的速度卷旋前進(jìn)著。離心力在赤道地帶也大得驚人，結(jié)果便造成赤道的凸出，使此行星變成如一個(gè)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(yuǎn)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(dāng)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(shí)半的時(shí)間環(huán)繞木星一周。在這些木衛(wèi)環(huán)繞木星的過(guò)程

中，它們有時(shí)在木星之后所謂被掩，有時(shí)在木星的陰暗面，稱(chēng)為蝕，有時(shí)在木星

前叫作凌犯。

當(dāng)?shù)厍蛭挥谔?yáng)和月球之間而且是滿月時(shí)，進(jìn)入地影的月球，就

會(huì)發(fā)生月蝕。月球全部走到地影中的時(shí)候，叫做全蝕；只有一部分進(jìn)入本影的時(shí)

候，叫做偏蝕。月全蝕的時(shí)候可分做五象，當(dāng)月球和本影第一次外切的時(shí)候，叫

做初虧；第一次內(nèi)切的時(shí)候叫做蝕既；月心和本影中心距離最近的時(shí)候，叫做蝕

甚；當(dāng)月球和本影第二次內(nèi)切的時(shí)候，叫做生光；第二次外切的時(shí)候叫做復(fù)圓。

偏蝕時(shí)，只有初虧、蝕甚、復(fù)圓三種現(xiàn)象。月蝕現(xiàn)象一定發(fā)生于望（陰歷十五）的時(shí)候；但是望的時(shí)候，未必發(fā)生月蝕。這是因?yàn)榘椎溃ㄔ虑蜻\(yùn)行軌道）和黃道

（地球運(yùn)行的軌道）不相一致的緣故。但望時(shí)的月球如果距離交點(diǎn)太遠(yuǎn)，將不能

發(fā)生月蝕；必須在某一定距離之內(nèi)，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(dòng)，最大值為 12.2?，最小值為9.5?。月蝕最長(zhǎng)時(shí)共維持3小時(shí)40分，其中1時(shí)40分為全 蝕，其余兩小時(shí)為偏蝕。月蝕如在地平以上發(fā)生，則因地球自轉(zhuǎn)，故可見(jiàn)地區(qū)超

過(guò)半個(gè)地球。月全蝕時(shí)因地球大氣反射紅光進(jìn)入地影，故可見(jiàn)古銅色微光之月面。

月蝕次數(shù)雖較少，但見(jiàn)蝕帶極廣，而日蝕帶狹窄，故同一地區(qū)之居民，看見(jiàn)月蝕

之次數(shù)較日蝕多。

一般指光在真空中的傳播速度。真空中的光速是物理學(xué)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(wú)關(guān)；（2）無(wú)論在真空中還是在其他物質(zhì)媒質(zhì)中，無(wú)論用什么方法也不能使

一個(gè)信號(hào)以大于光速c的速率傳播；（3）真空中光速與用以進(jìn)行觀測(cè)的參照系

10無(wú)關(guān)。如果在一伽利略參照系中觀察到某一光信號(hào)的速率為c=2.99793?10厘米／秒，那么，在相對(duì)此參照系以速度v平行于光信號(hào)運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)伽利略參照

系中，所觀測(cè)到的光信號(hào)一定也是c，而不是c＋v（或c-v），這就是相對(duì)論的基礎(chǔ)；（4）電磁學(xué)理論中的麥克斯韋方程和羅倫茲方程中都含有光速。當(dāng)用高

斯單位來(lái)寫(xiě)出這兩個(gè)方程時(shí)，這一點(diǎn)特別明顯。光在真空中的速度為c，在其他媒質(zhì)中，光的速度均小于c，且隨媒質(zhì)的性質(zhì)和光波的波長(zhǎng)而不同。

伽利略曾經(jīng)建議，使光行一段7.5千米的路程以測(cè)定其速度，但因所用的設(shè)備不完善而未成功。此后，直到1675年，丹麥學(xué)者羅默在巴黎求得光速之可用數(shù)值。羅默把他的觀察擴(kuò)展到宇宙之間，而其所用的研究對(duì)象

則為木星衛(wèi)星的成蝕。這些衛(wèi)星之中最內(nèi)層的

因此，每經(jīng)過(guò)此一周期之間隔，M便再次進(jìn)入木星J之陰影中，而使地球上的觀察者暫時(shí)無(wú)法看到它。羅默發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)厍駿環(huán)繞太陽(yáng)S作公轉(zhuǎn)

木星衛(wèi)星的成蝕要遲14秒鐘會(huì)才發(fā)生；又當(dāng)?shù)厍蛟谕粫r(shí)間（即

至于木星衛(wèi)星的實(shí)際繞轉(zhuǎn)周期，則可根據(jù)地球公轉(zhuǎn)到E或E時(shí)所作之觀測(cè)58 2求得。羅默認(rèn)為此一現(xiàn)象，確實(shí)是由于地球從E運(yùn)行到W之時(shí)，光之進(jìn)行必須1 跟在地球后面追趕上去，而當(dāng)?shù)厍蛴蒃運(yùn)行到E時(shí)，則光之進(jìn)行可對(duì)著地球迎67 著趕上所致。由此可知，E與E或E與E之間的距離，與地球在木星的衛(wèi)星繞木1267 星一周所需要的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行的路程相符合。因?yàn)榈厍蚬D(zhuǎn)速度為30千米／秒，所以此二距離都是等于42.5?60?60?30（千米），約為，4 600 000千米。這說(shuō)明光需要多走14秒鐘始能趕上地球由E至E的這一段距離；另一方面它在地12 球由E至E向光迎頭趕上的這段距離中，光之行進(jìn)卻能省下14秒鐘。由此得到67 光速約稍大于300 000千米／秒（4 600 000／14?328 000千米／秒）。當(dāng)?shù)厍蛴蒃遠(yuǎn)離木星而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)至E、E?等處時(shí)，那么當(dāng)靠近E時(shí)，則每次成蝕延2345遲之時(shí)間相繼地累積起來(lái)，直到地球漸近于E時(shí)成蝕延遲時(shí)間逐漸減少為零了5（此乃由于木星與地球間的距離之增加，由于接近E而漸漸減少，終于抵達(dá)E55而趨于零所致）。故成蝕延遲之時(shí)間，當(dāng)?shù)厍蛟诎肽曛杏蒃運(yùn)轉(zhuǎn)至E時(shí)，每85次成蝕延遲時(shí)間相加起約等于1000秒。這也就是光從木星到達(dá)E和光從木星到5達(dá)E8這兩段行程所需的時(shí)間差（亦即光行經(jīng)地球公轉(zhuǎn)軌道直徑EE所需之時(shí)間）。58由天文學(xué)上可知地球公轉(zhuǎn)的軌道這直徑為d=300 000 000千米；利用此數(shù)值計(jì)算出的光速為

這一數(shù)值要比根據(jù)每連續(xù)兩次木星衛(wèi)星成蝕之時(shí)差所求得的光速更可靠一 些。羅默測(cè)出的光速c=315 000千米／秒，和現(xiàn)在科學(xué)家采用更較精細(xì)的量度方

法在真空中求得之光速的數(shù)值c=299 696?4千米／秒，實(shí)極接近。c=299 796 這個(gè)數(shù)值是美國(guó)物理學(xué)家邁克耳孫測(cè)出的。在激光得以廣泛應(yīng)用以后，開(kāi)始利用

激光測(cè)量光速。其方法是測(cè)出激光的頻率和波長(zhǎng)，應(yīng)用 c=λν

計(jì)算出光速c，目前這種方法測(cè)出的光速是最精確的。根據(jù)1975年第15屆 國(guó)際計(jì)量大會(huì)決議，把真空中光速值定為 c＝299 792 458米／秒。

8在通常應(yīng)用多取c=3?10米／秒。

Michelson（1852～1931年）美國(guó)物理學(xué)家。他創(chuàng)造的邁克耳孫干涉儀對(duì)光學(xué)和近代物理學(xué)是一巨大的貢獻(xiàn)。它不但可用來(lái)測(cè)定微小長(zhǎng)度、折射率和光波波長(zhǎng)等，也是現(xiàn)代光學(xué)儀器如付立葉光譜儀等儀器的重要組成部 分。他與美國(guó)化學(xué)家莫雷（1838～1923年）在1887年利用這種干涉儀，作了著名的“邁克耳孫—莫雷實(shí)驗(yàn)，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了以太的存在，從而奠定了相對(duì) 論的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。1926年用多面旋鏡法比較精密地測(cè)定了光的速度。光在均勻媒質(zhì)中是沿著直線傳播的。因此，在點(diǎn)光

源（即其線度和它到物體的距離相比很小的光源）的照明下，物體的輪廓和它的

影子之間的關(guān)系，相當(dāng)于用直線所做的幾何投影。光的直線傳播定律是人們從實(shí)

踐中總結(jié)出來(lái)的。而直線這一概念本身，顯然也是由光學(xué)的觀察而產(chǎn)生的。作為

兩點(diǎn)間的最短距離是直線這一幾何概念，也就是光在均勻媒質(zhì)中沿著它傳播的那

條線的概念。所以自古以來(lái)，在實(shí)驗(yàn)上檢查產(chǎn)品的平直程度，均以視線為準(zhǔn)。但

是，光的直線傳播定律并不是在任何情況下都是適用的。如果我們使光通過(guò)很小 的小孔，則

我們只能得到一個(gè)輪廓有些模糊的小孔的像?？自叫?，像越模糊。當(dāng)孔

而引起的。

光遇到物體或遇到不同介質(zhì)的交界面（如從空氣射入水面）

時(shí)，光的一部分或全部被表面反射回去，這種現(xiàn)象叫做光的反射，由于反射面的

平坦程度，有單向反射及漫反射之分。人能夠看到物體正是由于物體能把光“反 射”到人的眼睛里，沒(méi)有光照明物體，人也就無(wú)法看到它。在光的反射過(guò)程中所遵守的規(guī)律：（1）入射光線、反射

光線與法線（即通過(guò)入射點(diǎn)且垂直于入射面的線）同在一平面內(nèi)，且入射光線和

反射光線在法線的兩側(cè)；（2）反射角等于入射角（其中反射角是法線與反射線 的夾角。入射角是入射線與法線的夾角）。在同一條件下，如果光沿原來(lái)的反射

線的逆方向射到界面上，這時(shí)的反射線一定沿原來(lái)的入射線的反方向射出。這一

點(diǎn)謂之為“光的可逆性”。

當(dāng)一束平行的入射光線射到粗糙的表面時(shí)，因面上凹凸不平，所以入射線雖然互相平行，由于各點(diǎn)的法線方向不一致，造成反射光線向不同的

方向無(wú)規(guī)則地反射，這種反射稱(chēng)之為“漫反射”或“漫射”。這種反射的光稱(chēng)為

漫射光。很多物體，如植物、墻壁、衣服等，其表面粗看起來(lái)似乎是平滑，但用

放大鏡仔細(xì)觀察，就會(huì)看到其表面是凹凸不平的，所以本來(lái)是平行的太陽(yáng)光被這

些表面反射后，彌漫地射向不同方向。

鏡的反射面是光滑平坦的面，叫做平面鏡。普通使用的鏡是在

磨平后的玻璃背面涂有銀，或涂錫和水銀的合金。物體放在鏡前時(shí)，物體即映于 鏡中而可以看見(jiàn)。這是由于物體反射出的光，于鏡面反射后進(jìn)入眼睛所致。平面

鏡成像，并非光線實(shí)際的集合點(diǎn)，所以叫做虛像。平面鏡所成之像的大小和原物

體相同，其位置和原物體成對(duì)稱(chēng)，因?yàn)橄窈顽R面的距離，恒與物體和鏡面的距離

相等。實(shí)物在兩平面鏡間可引起多次反射而形成復(fù)像，其在每鏡中除由原物各成

一像小，余皆互以他鏡之像為物而形成。

從海面下伸出海面或從低洼坑道伸出地面，用以窺探海面或地

面上活動(dòng)的裝置，其構(gòu)造與普通的望遠(yuǎn)鏡相同，唯另加兩個(gè)反射鏡使物光經(jīng)兩次

反射而折向眼中。潛望鏡常用于潛水艇，坑道和坦克內(nèi)用以觀察敵情。反射面為球面的鏡，可用以成像。球面鏡有凹、凸兩種，反射

面為凹面的稱(chēng)“凹面鏡”，反射面為凸面的稱(chēng)“凸面鏡”。連接鏡面頂點(diǎn)與其球

心的直線稱(chēng)為“主軸”。與主軸相近而與它平行的一束光線，被鏡面反射后，反

射光線（或其延長(zhǎng)線）與主軸相交，其交點(diǎn)稱(chēng)為“焦點(diǎn)”。鏡面頂點(diǎn)和焦點(diǎn)之間 的距離稱(chēng)為“焦距”，等于球半徑的一半。凹鏡的球心和焦點(diǎn)（實(shí)焦點(diǎn)）都在鏡

前，凸鏡的球心和焦點(diǎn)（虛焦點(diǎn)）都在鏡后。凹鏡有使入射光線會(huì)聚的作用，所 以也稱(chēng)“會(huì)聚鏡”，凸鏡有使入射光線發(fā)散的作用，所以也稱(chēng)“發(fā)散鏡”。在反

射望遠(yuǎn)鏡中用到凹鏡；在汽車(chē)前面供駕駛員看后面車(chē)輛情況的鏡子，則是凸鏡。

又稱(chēng)“反射本領(lǐng)”。是反射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值。不同

材料的表面具有不同的反射率，其數(shù)值多以百分?jǐn)?shù)表示。同一材料對(duì)不同波長(zhǎng)的

光可有不同的反射率，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為“選擇反射”。所以，凡列舉一材料的反射

率均應(yīng)注明其波長(zhǎng)。例如玻璃對(duì)可見(jiàn)光的反射率約為4％，鍺對(duì)波長(zhǎng)為4微米紅外光的反射率為36％，鋁從紫外光到紅外光的反射率均可達(dá)90％左右，金的選擇性很強(qiáng)，在綠光附近的反射率為50％，而在紅外光的反射率可達(dá)96％以上。此外，反射率還與反射材料周?chē)慕橘|(zhì)及光的入射角有關(guān)。上面談及的均是指光

在各材料與空氣分界面上的反射率，并限于正入射的情況。

對(duì)于凸面鏡只能使特成正立、縮小的虛像。如圖4－2（a）所示。由物A點(diǎn)出發(fā)的平行于光軸的光線，達(dá)到鏡面后將反射，其反射光的延長(zhǎng)

線必交球面鏡的焦點(diǎn)F上。而從A射向F的光線被球面反射后將平行于光軸。這

兩條反射線，沒(méi)有實(shí)交點(diǎn)，只有虛交點(diǎn)A′，也就是說(shuō)視覺(jué)認(rèn)為這兩條光線是從

A′發(fā)出的。物體上的B點(diǎn)發(fā)出的沿光軸的光線，即平行于光軸，又過(guò)焦點(diǎn)，故 B′為B點(diǎn)的像。在物體AB上的各點(diǎn)，接照前述辦法作圖，其各點(diǎn)的像點(diǎn)都在A′B′上，故A′B′即為AB的像。無(wú)論物AB在何處，它所發(fā)出的光射到球面鏡后

而反射的光，沒(méi)有實(shí)交點(diǎn)，因此所成之像必為虛像。由圖中可以看出，物體在軸 的上方，所成的虛像也在軸的上方，故所成之像為正立。無(wú)論AB在什么位置，從A點(diǎn)出發(fā)的平行于軸的光線一定在AF方向的光線的上方。此兩線的交點(diǎn)A′必比A點(diǎn)更靠近軸，所以像是縮小的。根據(jù)上述方法作圖可知凹透鏡成像可有三

種情況：（1）物在凹鏡前二倍焦距以外時(shí)，是倒立縮小的實(shí)像，見(jiàn)圖4－2（b）。（2）物在兩倍焦距以內(nèi)，焦點(diǎn)以外時(shí)，則成倒立放大的實(shí)像，見(jiàn)圖4－2（c）。（3）當(dāng)物位于焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，則成正立的放大的虛像，見(jiàn)圖4－2（c）。

凡光線在通過(guò)疏密不同介質(zhì)交界面時(shí)改變方向的現(xiàn)象，稱(chēng)為

光之折射。如圖4－3所示，光線AB由空氣內(nèi)斜向射至水面，自入射點(diǎn)B起，就向這點(diǎn)的法線EE′偏折而取BM的方向。若在水底置一平面鏡M，使反射線MC再由水中透入空氣，則自入射點(diǎn)C起，離開(kāi)法線FF′偏折，而取CD的方向。偏折后的光線BM和CD，稱(chēng)為折射線，折射線和法線所成的角，如?E′BM和?FCD，稱(chēng)為折射角。由此可知光線由稀的介質(zhì)入射到密的介質(zhì)時(shí)，折射線常向法線偏向，故折射角常比入射角??；若由密的介質(zhì)透入稀的介質(zhì)時(shí)，折射線常離法線而偏向，折射角常比入射角大。當(dāng)光線通過(guò)介質(zhì)的密度在不斷變化時(shí)，光線前進(jìn)的方向也

隨之而改變，因此我們隔著火盆上的熱空氣看對(duì)面的東西時(shí)，會(huì)覺(jué)得那東西不停

地在閃動(dòng)著。這是由于火盆上面的空氣因受熱很快地上升，這部分空氣的密度便

和周?chē)諝獾拿芏炔煌?，而且熱度還不斷在變化，當(dāng)由物體射來(lái)的光線通過(guò)這樣 的空氣，其折射光線的路徑不斷發(fā)生變化，就會(huì)使物體變成了閃動(dòng)的形狀。在炎

夏中午時(shí)分，假使躺在地上來(lái)看樹(shù)木、房屋和人物，它們的輪廓好像是透過(guò)一層

流動(dòng)的水一樣，而且動(dòng)搖不定。這是因?yàn)槟菚r(shí)十分炎熱，地面的輻射熱很多，溫

度高，接近地面的空氣受熱，密度變小，因而上升，成為向上流動(dòng)的氣流，由物

體射來(lái)的光線通過(guò)這種變動(dòng)著的氣流折射光線的路徑就不斷改變，因此所看到的

物便都動(dòng)搖不定。我們?cè)谝估锟吹教炜罩泻阈堑拈W動(dòng)，也是這個(gè)道理。大氣里經(jīng) 常存在著密度不同的氣流和旋渦，當(dāng)恒星的光線通過(guò)這種氣流時(shí)，就會(huì)使它原來(lái)

折射的路徑發(fā)生變化，一會(huì)兒到左，一會(huì)兒到右，恒星是不會(huì)閃動(dòng)的，都是這折

射光造成的。又如太陽(yáng)位于地平線附近時(shí)，光之折射作用尤大。在地平線下的太

陽(yáng)，陽(yáng)光從太空（真空）平射至逐漸變化的光密媒質(zhì)空氣中而發(fā)生的折射，光線

傳到地面是一曲線，因?yàn)楣庵凵涞年P(guān)系，太陽(yáng)看上去就如同剛剛接觸到地平線 的下緣一樣，其實(shí)它業(yè)已落至地平線以下了。同理，當(dāng)太陽(yáng)剛剛還在地平線下的

時(shí)候，看上去它已升起來(lái)了。所以我們可以說(shuō)：太陽(yáng)實(shí)際上比我們?nèi)庋鬯?jiàn)的要

落得早些而起的遲些；這等于說(shuō)，光之折射將我們的白天稍稍加長(zhǎng)了一點(diǎn)。

在光的折射現(xiàn)象中，確定折射光線方向的定律。當(dāng)光由第一

媒質(zhì)（折射率n）射入第二媒質(zhì)（折射率n）時(shí)，在平滑界面上，部分光由第一12 媒質(zhì)進(jìn)入第二媒質(zhì)后即發(fā)生折射。實(shí)驗(yàn)指出：（1）折射光線位于入射光線和界 面法線所決定的平面內(nèi)；（2）折射線和入射線分別在法線的兩側(cè)；（3）入射角i的正弦和折射角i′的正弦的比值，對(duì)折射率一定的兩種媒質(zhì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)常數(shù)，即

此定律是幾何光學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)定律。它適用于均勻的各向同性的媒質(zhì)。用來(lái) 控制光路和用來(lái)成象的各種光學(xué)儀器，其光路結(jié)構(gòu)原理主要是根據(jù)光的折射和反

射定律。此定律也可根據(jù)光的波動(dòng)概念導(dǎo)出，所以它也可應(yīng)用于無(wú)線電波和聲波

等的折射現(xiàn)象。

表示在兩種（各向同性）媒質(zhì)中光速比值的物理量。光從第一

媒質(zhì)進(jìn)入第二媒質(zhì)時(shí)（除垂直入射外），任一入射角的正弦和折射角的正弦之比

對(duì)于折射率一定的兩種媒質(zhì)是一個(gè)常數(shù)。這常數(shù)稱(chēng)為“第二媒質(zhì)對(duì)第一媒質(zhì)的相），并等于第一媒質(zhì)中的 對(duì)折射率”。（n12

第一媒質(zhì)）的折射率稱(chēng)為這媒質(zhì)的“絕對(duì)折射率”，簡(jiǎn)稱(chēng)“折射率”。由于 光在真空中傳播的速度最大，故其他媒質(zhì)的折射率都大于1。同一媒質(zhì)對(duì)不同波

長(zhǎng)的光，具有不同的折射率；在對(duì)可見(jiàn)光為透明的媒質(zhì)內(nèi)，折射率常隨波長(zhǎng)的減 小而增大，即紅光的折射率最小，紫光的折射率最大。通常所說(shuō)某物體的折射率

數(shù)值多少（例如水為1.33，玻璃按成分不同而為1.5～1.9），是指對(duì)鈉黃光（波

-10長(zhǎng)5893?10米）而言的。

折射率較大的媒質(zhì)（光在其中速度較?。┡c折射率較小的媒質(zhì)（光在其中速度較大）相比較，前者稱(chēng)“光密媒質(zhì)”，后者稱(chēng)“光疏媒

質(zhì)”。如水對(duì)空氣為光密，空氣對(duì)水為光疏。光從光疏媒質(zhì)進(jìn)入光密媒質(zhì)時(shí)，要

向接近法線方向折射，即折射角小于入射角；光從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)時(shí)，要

離開(kāi)法線折射，即折射角大于入射角。

折射定律的解釋?zhuān)抢迷夹螒B(tài)的惠更斯原理。這種形式的惠更斯原理，實(shí)質(zhì)上是幾何光學(xué)的原理，并且嚴(yán)格地說(shuō)，只有在幾何光

學(xué)適用的條件下，也即在光波的波長(zhǎng)和波陣面的線度相比為無(wú)窮小時(shí)，才能夠加

以應(yīng)用。在這些條件下，它使我們能夠?qū)С鰩缀喂鈱W(xué)的折射定律。假設(shè)以v表示1 第一種媒質(zhì)中的光波速度，以v表示第二種媒質(zhì)中的波速。設(shè)i是波陣面的法線2 OC與折射媒質(zhì)表面的法線OD之間的夾角，見(jiàn)圖4－4。設(shè)在時(shí)刻t=0，波陣面的C點(diǎn)到達(dá)媒質(zhì)表面時(shí)，和點(diǎn)O重合，則在波陣面從A′點(diǎn)到達(dá)第二種媒質(zhì)（點(diǎn)B）所需的時(shí)間為τ，次波便從作為中心的點(diǎn)O出發(fā)，傳播到某一個(gè)距離Of。以點(diǎn)O，O等為中心的各個(gè)次波，到指定時(shí)刻都傳播到相應(yīng)的距離，在第二種媒質(zhì)中12 給出許多元球面波f、f??。按照惠更斯原理，諸元波的包絡(luò)面，即平面Bfff，1221指出波陣面的實(shí)在位置。顯然

將數(shù)值A(chǔ)′B=vτ和Of=vτ代入式中，得到： 12 vτsinr=vτsini 12 或

由此看到，惠更斯的理論解釋了折射定律，并且很容易使折射率的數(shù)值和傅 科在150多年以后所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。應(yīng)當(dāng)注意，在折射現(xiàn)象中，光經(jīng)過(guò)兩種

媒質(zhì)，所以折射率與兩種媒質(zhì)有關(guān)，當(dāng)光由媒質(zhì)?射入媒質(zhì)?，這個(gè)折射率是指 媒質(zhì)?對(duì)媒質(zhì)?的相對(duì)折射率，通常記作

折射率，通常用n來(lái)表示，顯然

光由光密（即光在其中傳播速度較小的）媒質(zhì)射到光疏（即光

在其中傳播速度較大的）媒質(zhì)的界面時(shí)，全部被反射回原媒質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象。光由光 密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)時(shí)，要離開(kāi)法線折射，如圖4－5所示。當(dāng)入射角θ增加到某種情形（圖中的e射線）時(shí)，折射線延表面進(jìn)行，即折射角為90?，該入射角θ稱(chēng)為臨界角。若入射角大于臨界角，則無(wú)折射，全部光線均反回光密媒質(zhì)c（如圖f、g射線），此現(xiàn)象稱(chēng)為全反射。當(dāng)光線由光疏媒質(zhì)射到光密媒質(zhì)時(shí)，因?yàn)楣饩€靠近法線而折射，故這時(shí)不會(huì)發(fā)生全反射。

光從光密媒質(zhì)射到光疏媒質(zhì)的界面時(shí)，折射角大于入射角。當(dāng)

折射角為90?時(shí)，折射光線沿媒質(zhì)界面進(jìn)行，這時(shí)的入射角稱(chēng)為“臨界角”。當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，折射定律就無(wú)法適用了，而只會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。光由

水進(jìn)入空氣的臨界角約為48.5?，從玻璃進(jìn)入空氣的臨界角，隨玻璃的成分不 同而異，約在30?～42?之間。利用光的折射定律可以求出其臨界角。應(yīng)注意，這時(shí)光是由光密媒質(zhì)射向光疏

如果光是由某種媒質(zhì)射向空氣界面，則n是該媒質(zhì)對(duì)空氣的折射率，光導(dǎo)纖維是利用全反射規(guī)律而使光沿著彎曲途徑傳播的光學(xué)

元件。它是由非常細(xì)的玻璃纖維組成束，每束約有幾萬(wàn)根，其中每根通常都是一 種帶套層的圓柱形透明細(xì)絲，直徑約為5～10微米，可用玻璃、石英、塑料等材料在高溫下控制而成。它已被廣泛地應(yīng)用于光學(xué)窺視（傳光、傳像）和光通訊。

光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖4－6所示，內(nèi)層材料選取的折射率大，外層材料的折射率

低，就是要在內(nèi)外層之間的界面上產(chǎn)生全反射，以保證光的傳輸效率。如圖4－

7所示，單箭頭線表示臨界光線，它在內(nèi)外層分界面上的入射角等于或小于臨界

角A。若在折射率為n的媒質(zhì)中入射角大于i的那些光線（以雙箭頭表示），在00n、n分界面上的入射角就小于A，這些光線無(wú)法通過(guò)纖維而在其中傳播。只有12 在媒質(zhì)n中其頂角為2i的錐體內(nèi)的全部光線才能在光學(xué)纖維中傳播，根據(jù)臨界00 角的定義。

和折射定律 sini=nsini n0011 可得

所以對(duì)于一定的n和n，i的值是固定的，纖維所容許傳播的光線所占的范120 圍是一定的。要使更大范圍內(nèi)的光束能在光學(xué)纖維中傳播，應(yīng)該選擇n和n的12 差值較大的材料。通常把nsini的值叫做光導(dǎo)纖維的數(shù)值孔徑。光導(dǎo)纖維可用00于潛望鏡和內(nèi)窺視系統(tǒng)，它可以窺視人眼所觀察不到的或有損于人體健康的地

方。國(guó)防上可以制成各種坦克、飛機(jī)或艦艇上的潛望鏡。醫(yī)學(xué)上可以用來(lái)制作胃、食道、膀胱等內(nèi)腔部位進(jìn)行檢查和依斷的各種醫(yī)用窺鏡。如果配有大功率激光傳

輸?shù)墓鈱W(xué)纖維，還可進(jìn)行內(nèi)腔激光治療。由于光纖通訊與電通訊相比具有許多優(yōu)

點(diǎn)，諸如抗電磁干擾性強(qiáng)、頻帶寬和保密性好、通訊容量大，設(shè)備輕巧，制取纖

維的二氧化硅的資源又十分豐富。近年來(lái)已有數(shù)百條光纖通訊線路在世界各地進(jìn)

行試驗(yàn)或正式運(yùn)動(dòng)。光導(dǎo)纖維的問(wèn)世，為光能的應(yīng)用開(kāi)辟了更廣闊的天地。透明材料（如玻璃、水晶等）做成的多面體。在光學(xué)儀器中應(yīng)用

很廣。棱鏡按其性質(zhì)和用途可分為若干種。例如，在光譜儀器中把復(fù)合光分解為

光譜的“色散棱鏡”，較常用的是等邊三棱鏡；在潛望鏡、雙目望遠(yuǎn)鏡等儀器中

改變光的進(jìn)行方向，從而調(diào)整其成像位置的稱(chēng)“全反射棱鏡”，一般都采用直角

棱鏡。

光通過(guò)一三棱鏡的偏向角等于入射角與出射角之和減去

棱鏡的折射棱角。如圖4－8所示。a為棱鏡的折射棱角，當(dāng)光束SB入射到棱鏡時(shí)，經(jīng)連續(xù)發(fā)生兩次折射，出射光線（CS′和入射光線SB之間的夾角，叫做偏向角“δ”。由圖不難看出：

-i）+（i′-i′）=（i+i′）-（i+i′）=i+i′-a δ=（i1212112211 如果保持入射線的方向不變，而將棱鏡繞垂直于圖面的軸線旋轉(zhuǎn)，則偏向角 必然隨之而改變?？梢宰C明，如果入射角等于出射角時(shí)，即在i=i′時(shí)，則偏11向角最小，稱(chēng)為最小偏向角。用δ表示。min δ=2i-α min1 由此可得

又當(dāng)i=i′時(shí)，折射角 12

利用這兩個(gè)特殊的入射角和折射角，可以計(jì)算棱鏡材料的折射率

利用最小偏向角測(cè)折射率，非常方便也很精確。折射棱角a很小的棱鏡，光線通過(guò)它時(shí)產(chǎn)生的偏向角可按下列方法推出。即由折射定律可知 sini＝nsini，sinii′=nsini′。1212 在折射棱角a很小和近軸光線的條件下，?BEC的底角i，i′很小，所以 22 i?ni,i′?ni′ 1212 則有

δ=ni+ni′-α=n(i+i′)-α=(n-1)α 2222 運(yùn)用這個(gè)近似關(guān)系，可以推導(dǎo)出薄透鏡的物像關(guān)系式。復(fù)色光被分解為單色光，而形成光譜的現(xiàn)象，稱(chēng)之為“色散”。

色散可通過(guò)棱鏡或光柵等作為“色散系統(tǒng)”的儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，白色光線射于

三棱鏡，則通過(guò)棱鏡之后，光線被分散為由不同顏色光組成的色彩光譜。如一細(xì)

束陽(yáng)光可被棱鏡分為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七色光。這是由于復(fù)色光中的

各種色光的折射率不相同。當(dāng)它們通過(guò)棱鏡時(shí)，傳播方向有不同程度的偏折，因

而在離開(kāi)棱鏡則便各自分散。折射率較大的紫色光偏向大，而折射率較小的紅光

則偏向小。由于各色光的折射率有大小之分（這是由于各色光的頻率不同造成的，頻率高的折射率大），所以非單色光才會(huì)發(fā)生色散。當(dāng)一白光由空氣射入水或玻

璃時(shí)，折射后分成各色的光，若玻璃為兩面平行的平板，則光從玻璃射出的線平行，不同色光再行重疊，并未發(fā)現(xiàn)色散現(xiàn)象。若光通過(guò)棱鏡，不同色光之出射線

不平行，色散現(xiàn)象較易觀察。

復(fù)色光經(jīng)過(guò)色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，被色散開(kāi)的單色

光按波長(zhǎng)（或頻率）大小而依次排列的圖案。例如，太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)三棱鏡后形成按

紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫次序連續(xù)分布的彩色光譜。紅色到紫色，相應(yīng)于波

10長(zhǎng)由7，700～3800?10米的區(qū)域，是為人眼能感覺(jué)的可見(jiàn)部分。紅端之外為波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外光，紫端之外則為波長(zhǎng)更短的紫外光，都不能為肉眼所覺(jué)察，但能

用儀器記錄。因此，按波長(zhǎng)區(qū)域不同，光譜可分為紅外光譜，可見(jiàn)光譜和紫外光

譜；按產(chǎn)生的本質(zhì)不同，可分為原子光譜、分子光譜；按產(chǎn)生的方式不同，可分

為發(fā)射光譜、吸收光譜和散射光譜；按光譜表觀形態(tài)不同，可分為線光譜、帶光

譜和連續(xù)光譜。光譜的研究已成為一門(mén)專(zhuān)門(mén)的學(xué)科，即光譜學(xué)。光譜學(xué)是研究原

子和分子結(jié)構(gòu)的重要學(xué)科。

光學(xué)儀器的一種重要元件，由透明物質(zhì)（如玻璃、水晶等）制成。

光線通過(guò)透鏡折射后可以成像。按照其形狀或成像要求的不同，透鏡可分為許多

種類(lèi)，如兩面都磨成球面，或一面是球面另一面是平面的稱(chēng)“球面透鏡”；兩面 都磨成圓柱面，或一面是圓柱面一面是平面的稱(chēng)“柱面透鏡”。透鏡一般可分為

凸透鏡和凹透鏡兩大類(lèi)。

凸透鏡是中央部分較厚的透鏡。凸透鏡分為雙凸、平凸和凹凸

（或正彎月形）等形式，如圖4－9所示。薄凸透鏡有會(huì)聚作用故又稱(chēng)聚光透鏡，較厚的凸透鏡則有望遠(yuǎn)、發(fā)散或會(huì)聚等作用，這與透鏡的厚度有關(guān)。將平行光線

（如陽(yáng)光）平行于軸（凸透鏡兩個(gè)球面的球心的連線稱(chēng)為此透鏡的主光軸）射入

凸透鏡，光在透鏡的兩面經(jīng)過(guò)兩次折射后，集中在軸上的一點(diǎn)，此點(diǎn)叫做凸透鏡 的焦點(diǎn)（記號(hào)為F），凸透鏡在鏡的兩側(cè)各有一焦點(diǎn)，如為薄透鏡時(shí)，此兩焦點(diǎn)

至透鏡中心的距離大致相等。凸透鏡之焦距如圖4－10所示，是指焦點(diǎn)到透鏡中心的距離，通常以f表示。凸透鏡球面半徑越小，焦距越短，凸透鏡可用于放大

鏡、老花眼及遠(yuǎn)視的人戴的眼鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡的透鏡等。

兩側(cè)面均為球面或一側(cè)是球面另一側(cè)是平面的透明體，中間部

分較薄，稱(chēng)為四透鏡。分為雙凹、平凹及凸凹透鏡三種，如圖4－11a所示之A、H，稱(chēng)為主軸，其中央之點(diǎn)O稱(chēng)B、C。其兩面曲率中心之連線圖4－11b所示之G1 為光心。通過(guò)光心的光線，無(wú)論來(lái)自何方均不折射。圖4－11c表示，平行主軸之光束，照于凹透鏡上折射后向四方發(fā)散，逆其發(fā)散方向的延長(zhǎng)線，則均會(huì)于與

光源同側(cè)之一點(diǎn)F，其折射光線恰如從F點(diǎn)發(fā)出，此點(diǎn)稱(chēng)為虛焦點(diǎn)。在透鏡兩側(cè)

各有一個(gè)。凹透鏡又稱(chēng)為發(fā)散透鏡。四透鏡的焦距，如圖4-12所示。是指由焦點(diǎn)到透鏡中心的距離。透鏡的球面曲率半徑越大其焦距越長(zhǎng)，如為薄透鏡，則其

兩側(cè)之焦距相等。

人們能感覺(jué)到物，是由于物體各點(diǎn)所反射的光，經(jīng)過(guò)人眼這個(gè)

光學(xué)系統(tǒng)（相當(dāng)一個(gè)焦距可調(diào)的凸透鏡）成像于視網(wǎng)膜上，再由視神經(jīng)傳到大腦

而造成視覺(jué)，從光學(xué)的角度講，物點(diǎn)是發(fā)散光束的頂點(diǎn)，所以物就是由這些發(fā)散

光束頂點(diǎn)的組合而成。如果光束經(jīng)不同媒質(zhì)的界面反射或折射以后，光線的方向

雖然改變了，但反射光線或折射光線所構(gòu)成的光束仍然有一個(gè)頂點(diǎn)“P′”，這 個(gè)頂點(diǎn)P′就叫做像點(diǎn)，在這種情況下，每個(gè)像點(diǎn)和物點(diǎn)間建立了一一對(duì)應(yīng)的關(guān)

系。這些像點(diǎn)的組合就是像。如果光束中各光線確實(shí)在某點(diǎn)會(huì)聚，那么該會(huì)聚光

束的頂點(diǎn)叫做實(shí)像；如果光束經(jīng)界面反射或折射后是發(fā)散的，但這些光線反向延

長(zhǎng)后，能夠找到光束的頂點(diǎn)，則該發(fā)散發(fā)束的頂點(diǎn)叫做虛像。物和像則是這些光

束頂點(diǎn)的集合。在空間中的物，它向所有方向反光，眼睛無(wú)論在何處，只要找對(duì)

方向都可以看到物。像則不然，因?yàn)槠矫骁R或透鏡的反射或折射的光束不是向所

有方向，光束總是局限在一定的范圍內(nèi)。如果人眼恰處于光束所在的范圍內(nèi)，便

可看到像，但是當(dāng)眼睛位于反射或折射光束的范圍之外時(shí)，眼睛是看不到像的。

因?yàn)檫@些光束不能進(jìn)入人的眼睛。

物體發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)光具組（如反射鏡、透鏡組等）反射

或折射后，重新會(huì)聚而造成的與原物相似的圖景，實(shí)像可以顯映在屏幕上，能使

照像底片感光。攝影或放映電影都必須利用實(shí)像。若物體發(fā)出的光線經(jīng)光具組反

射或折射后，如為發(fā)散光線，則它們反向的延長(zhǎng)線（虛光線）相交時(shí)所形成的像 稱(chēng)為“虛像”。虛像不能顯映在屏幕上，也不能使照像底片感光，只能用人眼觀

察到。在放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器中觀察到的像都是虛像。在光具組中，常按不同的要求使幾個(gè)透鏡來(lái)達(dá)到成像的目的，以

兩個(gè)透鏡為例，如果第一個(gè)透鏡所形成的實(shí)像位于第二個(gè)透鏡的后面，則對(duì)第二

個(gè)透鏡來(lái)說(shuō)，這像就稱(chēng)為“虛物”。

在研究透鏡成象光學(xué)中有幾個(gè)重要的特定名稱(chēng)。它們

是：（1）主光軸它是連接透鏡兩球面曲率中心的直線。（2）副光軸——通過(guò)光

心的任意直線。所以副光軸有無(wú)數(shù)條。（3）光心——透鏡主軸上的一個(gè)特殊點(diǎn)。通過(guò)光心的光線，其出射方向和入射方向互相平行，但可有旁向的平行位移，對(duì)

薄透鏡一般認(rèn)為其方向不變。薄透鏡的中心可以近似地當(dāng)作光心，射向薄透鏡中

心的光線可認(rèn)為無(wú)折射地通過(guò)。（4）焦點(diǎn)——平行光束經(jīng)透鏡折射或曲面鏡反射后的交點(diǎn)。有實(shí)焦點(diǎn)和虛焦點(diǎn)兩類(lèi)。薄透鏡兩邊的焦點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。而一般透鏡的第

一焦點(diǎn)（物方焦點(diǎn)）和第二焦點(diǎn)（像方焦點(diǎn)）不對(duì)稱(chēng)。（5）主焦點(diǎn)——平行于

透鏡的主光軸的平行光束，經(jīng)反射或折射后和主光軸相交的點(diǎn)。（6）副焦點(diǎn)—

—平行于跟主光軸夾角不大的副光軸的光線，經(jīng)透鏡折射后會(huì)聚（或發(fā)散光線的 反方向的延長(zhǎng)線）于該副光軸上的一點(diǎn)。副焦點(diǎn)都處在焦平面上。（7）焦平面——通過(guò)透鏡（球面鏡）主焦點(diǎn)并和主光軸垂直的平面。和主光軸成任意角度的

平行光線經(jīng)折射后相交的交點(diǎn)，均處于焦平面上。（8）焦距——薄透鏡的中心

到焦點(diǎn)之間的距離。（9）焦度——透鏡或透鏡組焦距的倒數(shù)。會(huì)聚透鏡的焦度

規(guī)定為正，發(fā)散透鏡的焦度規(guī)定為負(fù)。如果焦距用米作單位時(shí)，焦度的單位叫做

屈光度；而眼鏡的焦度通常用度作為單位，1度為1屈光度的百分之一。

描述物像位置以及它們和透鏡或透鏡組的特征量之一（焦距）

之間的關(guān)系式。對(duì)一個(gè)薄凸透鏡可以認(rèn)為是由底面朝向透鏡中央的許多棱鏡的集

合，而這些棱鏡的頂角是很小的，對(duì)于頂角很小的棱鏡來(lái)說(shuō)，如果構(gòu)成棱鏡的材

料的折射率為n，頂角為A，那么在近軸光線的條件下，其偏向角δ為常數(shù)（n-1）A。當(dāng)棱鏡給定后，近軸光線的偏向角δ是不變的。我們可以利用此關(guān)系來(lái)推導(dǎo)

薄透鏡的物像公式。如圖4－13a所示，設(shè)PM為平行光束所任一條光線在M點(diǎn)入射，而OM=h，則出射光線MF′必通過(guò)透鏡的焦點(diǎn)F′，OF′=f，f為透鏡的焦距。根據(jù)近軸光線的條件，即f>>h，偏向角近似為

當(dāng)主軸的物點(diǎn)P發(fā)出的任一近軸光線PM入射到透鏡的M點(diǎn)時(shí)，圖4－13b所示，在理想成像的條件下，出射光線MP′和主軸的交點(diǎn)P′為像點(diǎn)，此時(shí)偏向角也應(yīng)相同。令物距OP=u，像距OP′=v，由圖b中的幾何關(guān)系可知

ξ+η=δ

在近軸光線的條件下，可得

該式叫做高斯公式。平面鏡、球面鏡和薄透鏡所形成的像的位置，可以根據(jù) 物像關(guān)系式求得，最基本的公式有兩個(gè)，即高斯公式

其中u是物距——代表物到透鏡（或面鏡）的距離；v是像距——代表像到透鏡（或面鏡）的距離；f為透鏡的焦距。K是像的橫向放大率。此二關(guān)系式對(duì)三種光具組都適用。下表表明在三種透鏡中應(yīng)用情況。

光

具 透鏡 球面鏡平面鏡 公式

焦距 f??

物像公式

橫向放大率 用物像公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意關(guān)系式中的各項(xiàng)都是代數(shù)值。

因?yàn)橹挥腥〈鷶?shù)值，公式才具有普遍意義，否則會(huì)造成、凹球面、凸球面、凹透

鏡、凸透鏡的物像公式各不相同，把問(wèn)題變得復(fù)雜。各特定光學(xué)量的符號(hào)的采用

法則是很重要的，若符號(hào)選錯(cuò)，則所有的計(jì)算全都錯(cuò)了。下面就其應(yīng)用法則歸納

為：（1）所有距離從光心（或頂點(diǎn)）量起；（2）對(duì)于實(shí)像v取正值，對(duì)于虛像v取負(fù)值；對(duì)于實(shí)物u取正值，對(duì)于虛物u取負(fù)值；（3）凡已知量，其數(shù)值前必須冠以符號(hào)；凡未知量，必須根據(jù)求出的符號(hào)來(lái)確定物像的性質(zhì)和位置；（4）

會(huì)聚透鏡（或凹面鏡）的焦距為正（實(shí)焦點(diǎn)）；發(fā)散透鏡（或凸面鏡）的焦距為

負(fù)（虛焦點(diǎn)）。物像公式，正確運(yùn)用符號(hào)法則，只要知道物體離開(kāi)透鏡（或球面

鏡）光心的距離u和焦距f，就可以求出成像的位置、像的性質(zhì)和像的大小。應(yīng)

該注意的是，在球面反射和薄透鏡折射時(shí)，物像公式只有在近軸光線，近軸物的

情況下才適用。因此成像關(guān)系式是近似的。

表示物體與第一焦點(diǎn)的距離，而X表示光像與第二焦點(diǎn) 設(shè)X12的距離，由圖4－14可以看出，?CC′F～?MOF和?M′OF～?AA′F放大率 2211

即 XX=ff 1212 對(duì)于薄透鏡來(lái)講，f=f=f，所以有 12 XX=f 122

著，運(yùn)用時(shí)也較方便。

各種透鏡成像作圖中，應(yīng)注意，實(shí)際光線用實(shí)線畫(huà)出，在每一條光線上還必須標(biāo)明箭頭，以示光的傳播方向。其輔助線，引伸線通常不

用實(shí)線而采用虛線，以免和實(shí)際光線混淆。最后，光線作圖法的目的是確定像的

位置、性質(zhì)和大小，因此作圖可在方格紙上完成，圖中標(biāo)明比例和所有已知量及 待定量的數(shù)值。即稱(chēng)為按比例成像作圖法。（1）凸透鏡成像作圖——這一作圖

主要是三條光線。如圖4－15所示。其中PF為通過(guò)主焦點(diǎn)的入射線經(jīng)透鏡折射

后平行于主軸。而POP′為通過(guò)光心的入射線不改變方向。由P點(diǎn)出發(fā)平行于主光軸的入射線折射后通過(guò)主焦點(diǎn)。此三條線必交于同一點(diǎn)P′，P′便是P點(diǎn)的像。為了簡(jiǎn)便只要用其中的兩條線便可確定像點(diǎn)的位置；（2）凹透鏡成像作圖的三條光線，如圖4－16所示。平行于主軸的入射線，經(jīng)透鏡折射后的出射線的

反向延長(zhǎng)線通過(guò)和物同側(cè)的虛主焦點(diǎn)。由P點(diǎn)射向透鏡另一側(cè)虛主焦點(diǎn)的入射 線，折射后平行于主光軸。由P點(diǎn)射出通過(guò)光心的線不改變方向。其前兩條線的

反向延長(zhǎng)線與第三條線均交于P′點(diǎn)。P′點(diǎn)便是P點(diǎn)的虛像；（3）凸透鏡的任意光線作圖法。如果物點(diǎn)P在主軸上，則上述的三條光線便合為一條而無(wú)法作圖，此時(shí)像的位置可利用副光軸和焦平面的性質(zhì)來(lái)確定。利用第一焦平面的作圖方 法，如圖4－17所示。經(jīng)P點(diǎn)作一條入射光線PO，它沿著主軸方向穿過(guò)透鏡方 向不變；經(jīng)P點(diǎn)作一條任意光線PA，交透鏡于A點(diǎn)并與第一焦平面交于B點(diǎn)；作副光軸BO，過(guò)A點(diǎn)作和BO平行的線AP′，交主光軸的P′點(diǎn)，P′便是P的像點(diǎn)。同理，也可用第二焦平面作圖，其作法如圖4－18所示。作任意光線PA交透鏡于A點(diǎn)；過(guò)透鏡中心O作平行于PA的輔助線OB′，與第二焦平面交于B′點(diǎn)；連接A、B′兩點(diǎn)且延長(zhǎng)，與沿主軸的光線交于P′點(diǎn)，則P′點(diǎn)即為所求也像：（4）凹透鏡的任意光線作圖法。利用凹透鏡的副光軸和焦平面作圖，如圖

4－19所示。經(jīng)P點(diǎn)作任意光線PA，交透鏡于A點(diǎn)，經(jīng)透鏡的中心O作平行于PA的副光軸OB′，和第二焦平面交于B′點(diǎn)；連接A、B′兩點(diǎn)，它和延主軸的 光線交于P′，則P′點(diǎn)為所求之像點(diǎn)。

從圖4－20可以看出，隨著物和焦點(diǎn)之間的相對(duì)位置 的不同，成像的情況也不同。大致可分為6種情況說(shuō)明，如圖4－20所示。（1）物位于無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，則像距v=f，成實(shí)像，放大率K=0?？捎糜跍y(cè)定焦距；（2）當(dāng)?＞u＞2f時(shí)，像的位置f＜v＜2f，這時(shí)是倒立實(shí)像，放大率K＜1。眼睛、照像機(jī)均相當(dāng)于這種成像關(guān)系；（3）當(dāng)u=2f時(shí)，v=2f，這時(shí)是倒立實(shí)像，放大率

K=1，即物像的大小相等；（4）2f＞u＞f時(shí)，2f＜v＜?，倒立實(shí)像，K＞1，放大像?；脽魴C(jī)，顯微鏡，均是這種成像關(guān)系；（5）u=f時(shí)，則v??這時(shí)無(wú)像，這時(shí)K??放大，探照燈是這種光學(xué)關(guān)系；（6）f＞u＞0時(shí)，v＜O，正立虛像，K＞1放大，放大鏡是這種光學(xué)成像關(guān)系。圖中的2、3、4、5、6各種情況，分別代表（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）所說(shuō)之情況。

凹透鏡所成的像，無(wú)論物體的位置在焦點(diǎn)以外還是

焦點(diǎn)以內(nèi)，它經(jīng)凹透鏡折射后，所成的像，都是縮小的，正立的虛像。像和物在

透鏡的同側(cè)。因此它的成像規(guī)律，不同于凸透鏡那樣復(fù)雜。如圖4－21所示。

人的眼睛是一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。它的構(gòu)造可以簡(jiǎn)化為一個(gè)單凸透鏡和

一個(gè)屏幕。從物體的兩端反射出的兩條光線對(duì)眼睛的光心點(diǎn)所張的角，叫做視角。

物體越小或距離越遠(yuǎn)，視角越小。觀察很小或很遠(yuǎn)的物體，常使用放大鏡、顯微

鏡和望遠(yuǎn)鏡等以增大射角。不是在任何距離處的物體人眼都能看清楚。眼睛能看

清物體必要的條件是：（1）物體的像不但要落在視網(wǎng)膜上，并用要落在黃斑中

央的中央凹處；（2）像應(yīng)該有一定的照度。進(jìn)入眼中的光通量是由瞳孔自行調(diào)

節(jié)，達(dá)到一定照度。這一照度是在視網(wǎng)膜透應(yīng)機(jī)能范圍之內(nèi)；（3）視角一般不

能小于1′（長(zhǎng)1厘米的線段在距眼睛34米處的視角約為1′）。由眼睛的調(diào)節(jié)作用（或稱(chēng)調(diào)焦）所能看得清楚的最遠(yuǎn)和最近兩點(diǎn)，分別叫做遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)。正常 眼睛遠(yuǎn)點(diǎn)在無(wú)窮遠(yuǎn)處，近點(diǎn)在10厘米到15厘米處。在適當(dāng)?shù)恼斩认?，物體離開(kāi)眼睛25厘米時(shí)，在視網(wǎng)膜上造成的像最清晰，并且看起來(lái)不易感到疲勞，這個(gè)

距離叫做明視距離。人的眼睛就是一個(gè)透鏡系統(tǒng)。外界的景物通過(guò)成像在視網(wǎng)膜

上而被視覺(jué)神經(jīng)所感受。

遠(yuǎn)處物體無(wú)法成像于視網(wǎng)膜上，而在網(wǎng)膜前，這時(shí)要帶近視鏡。

這是由于近視眼的晶狀體比正常眼睛凸一些，或視網(wǎng)膜距晶狀體的距離過(guò)遠(yuǎn)，所

以造成遠(yuǎn)處的平行光不能會(huì)聚在視網(wǎng)膜上，而會(huì)聚在視網(wǎng)膜之前，這說(shuō)明近視眼 的遠(yuǎn)點(diǎn)不在遠(yuǎn)窮遠(yuǎn)處。故不能看清遠(yuǎn)處物體，只能看清一定距離內(nèi)的物體。為了

矯正近視眼，應(yīng)采用凹透鏡制成的眼鏡，使光通過(guò)眼鏡先發(fā)散，再通過(guò)晶狀體會(huì)

聚，使會(huì)聚點(diǎn)后移到視網(wǎng)膜上。

無(wú)窮遠(yuǎn)處的物體所成的像只能在視網(wǎng)膜后面。這是由于視網(wǎng)膜到

晶狀體的距離過(guò)近，或晶狀體比正常人眼扁平所致。遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)比正常人眼遠(yuǎn)，所以視力范圍比正常人眼小。矯正遠(yuǎn)視眼的方法是用凸透鏡做眼鏡，使光線在進(jìn)

入眼睛之前，先由凸透鏡會(huì)聚，以達(dá)到使會(huì)聚點(diǎn)移前而達(dá)到視網(wǎng)膜上。用以矯正視力或保護(hù)眼睛的簡(jiǎn)單光學(xué)器件。由鏡片（一般為透鏡）和鏡架組成。矯正視力的眼鏡可分為三種：（1）近視眼鏡：由凹透鏡制成，能把原先落在視網(wǎng)膜前的像移后到視網(wǎng)膜上；（2）遠(yuǎn)視眼鏡和老光眼鏡：由凸透鏡制成，能把原先落在視網(wǎng)膜后的像移前到視網(wǎng)膜上；（3）散光眼鏡：由球柱面透鏡或復(fù)曲面透鏡制成，以矯正由于角膜各方向曲率不同所引起的像散。保護(hù)

眼睛用的眼鏡有防護(hù)鏡、防風(fēng)鏡和太陽(yáng)鏡等，用以保護(hù)眼睛免受灼傷、暴風(fēng)襲擊、強(qiáng)烈紫達(dá)線輻射和紅外線的刺激，以及防止強(qiáng)光刺激等。

顯微鏡為一使微小物構(gòu)成放大虛像的透鏡系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單之顯微鏡

為單顯微鏡，系一收斂透鏡，俗稱(chēng)放大鏡。通常我們所說(shuō)的顯微鏡是指復(fù)顯微鏡 的簡(jiǎn)稱(chēng)，用以觀察極微小的物體。顯微鏡是1610年伽利略發(fā)明的。其最簡(jiǎn)單的型式只包括兩個(gè)凸透鏡，用一個(gè)直立金屬圓筒，上下兩端各裝一個(gè)焦距極短的物

鏡和一個(gè)焦距較長(zhǎng)的目鏡，為了消除像差，實(shí)際上二透鏡均已各由數(shù)個(gè)透鏡組合

所取代。圖4-22是以基本的單片透鏡構(gòu)造說(shuō)明顯微鏡的工作原理。物體置于物

鏡焦點(diǎn)稍外，得到倒立放大實(shí)像于目鏡的焦點(diǎn)稍內(nèi)處；再經(jīng)目鏡折射產(chǎn)生放大虛

像于明視距離處。顯微鏡的放大率為m，在明視距離D處的虛像對(duì)眼睛所張的視角為β，并設(shè)物體置于D距離處，直接看物的視角為α，則β與α之比值等于顯

微鏡的放大率即m=β/α。求得虛像與物體的大小之比，則可求得顯

顯微鏡的放大率是目鏡與物鏡放大率的乘積

因物鏡的放大率，通常為5～40倍，目鏡約為3～20倍，所以一般顯微鏡的放大率最大約為800倍。如果選用放大倍數(shù)更大的物鏡時(shí)，必須在物體與物鏡之

間，充以折射率與透鏡接近的油，這種鏡頭叫做油浸鏡頭，利用油浸鏡頭可使放

大倍數(shù)達(dá)2000倍。最近又發(fā)明一種激光斷層共軛掃描顯微鏡，使放大倍數(shù)又大

大地提高。

用以觀測(cè)遠(yuǎn)處物體或天體的光學(xué)儀器。通常的望遠(yuǎn)鏡是由兩組膠

合透鏡構(gòu)成。每一組膠合透鏡都相當(dāng)一個(gè)凸透鏡。簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)：可于一圓筒

一端裝一個(gè)物鏡——焦距較長(zhǎng)的凸透鏡，另一端插入一較小的圓筒，可以自由在

大筒中前后移動(dòng)，小圓筒外端裝一目鏡——焦距較短的凸透鏡，也可作成雙筒（即

由兩個(gè)裝有物鏡和目鏡的圓筒構(gòu)成）。兩目鏡間的距離可以調(diào)節(jié)，兩筒可使兩眼

同時(shí)觀察，從而獲得立體感。從遠(yuǎn)處物體來(lái)的光，經(jīng)物鏡折射后造成物體的倒像，將小圓筒伸縮調(diào)節(jié)，而由目鏡將物鏡所成的像加以放大，以便觀察。用以觀察地 上遠(yuǎn)處物體的望遠(yuǎn)鏡有伽利略望遠(yuǎn)鏡、觀劇鏡、棱鏡望遠(yuǎn)鏡等類(lèi)型，均成正像。

用以觀測(cè)天體的望遠(yuǎn)鏡稱(chēng)天文望遠(yuǎn)鏡，一般均成倒像。按光在望遠(yuǎn)鏡中的路線分，又有折射望遠(yuǎn)鏡（亦稱(chēng)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡）、反射望遠(yuǎn)鏡、雙筒望遠(yuǎn)鏡等幾種。具有

正像透鏡裝置的折射望遠(yuǎn)鏡亦稱(chēng)“地上望遠(yuǎn)鏡”。本世紀(jì)30年代發(fā)現(xiàn)天體也發(fā)

出無(wú)線電輻射。用以接收和測(cè)量天體無(wú)線電輻射的儀器稱(chēng)為射電望遠(yuǎn)鏡，也是天

文望遠(yuǎn)鏡的一種。由于開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的鏡筒較長(zhǎng)，攜帶不便；故往往在物鏡和目

鏡之間加裝一對(duì)全反射棱鏡，使入射光線在鏡筒中經(jīng)過(guò)多次全反射，以減短筒的

長(zhǎng)度，同時(shí)可以將物鏡所成的倒像再倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)而成正像。這種裝置便稱(chēng)為棱鏡望

遠(yuǎn)鏡，它的視野較大。棱鏡望遠(yuǎn)鏡常用于航海、軍事窺測(cè)和野外觀察等。開(kāi)普勒

后，在其焦望遠(yuǎn)鏡的原理如圖4-23所示。從遠(yuǎn)處物體射來(lái)的光線，經(jīng)過(guò)物鏡L1 點(diǎn)以外距焦點(diǎn)很近的地方成一倒立縮小的實(shí)像。調(diào)節(jié)目鏡L與物鏡L的距離使21 L的前焦點(diǎn)和物鏡的焦點(diǎn)重合，所以實(shí)像的A′B′位于L和它的焦點(diǎn)之間，但22 距焦點(diǎn)很近的地方，L以A′B′為物，形成放大的虛像A″B″。這時(shí)觀測(cè)者所2 看到的就是A″B″。A″B″的視角遠(yuǎn)大于直接用眼睛看遠(yuǎn)處物體的視角，因此 從望遠(yuǎn)鏡中看到的物體使人覺(jué)得離自己既近而又清楚。對(duì)于觀測(cè)天體的天文望遠(yuǎn)

鏡，它的聚光本領(lǐng)很大，能看到很遠(yuǎn)的天體。天文望遠(yuǎn)鏡分為折射式、反射式和

折反射式三種。由物鏡造成的天體實(shí)像可用目鏡觀測(cè)，天文望遠(yuǎn)鏡的口徑應(yīng)盡量

大一些，這樣進(jìn)入鏡中的光就多一些，所成的像就越明亮清晰，我國(guó)最大的天文

望遠(yuǎn)鏡口徑為2.16米。望遠(yuǎn)鏡種類(lèi)很多，但基本原理還是光的折射和反射。用

其觀察遠(yuǎn)物時(shí)，使視角變大。

又名“無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡”。專(zhuān)門(mén)用來(lái)接收由天體發(fā)來(lái)的無(wú)線電

波的儀器。主要由天線和接收機(jī)兩部分構(gòu)成。天線用來(lái)接收天體發(fā)射的無(wú)線電波，相當(dāng)于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的物鏡。天線類(lèi)型很多。由許多作為半波振子的金屬棒構(gòu)成的，稱(chēng)為“振子天線”，專(zhuān)用于米波波段無(wú)線電波的接收。有的天線則成拋物面形狀，稱(chēng)為“拋物面天線”，無(wú)線電波的探測(cè)器就裝在拋物面的焦點(diǎn)上。它主要用于分

米、厘米和毫米波波段無(wú)線電波的接收。天線和接收機(jī)用傳輸線聯(lián)接起來(lái)。接收

機(jī)先把由天線傳來(lái)的高頻信號(hào)放大，然后加以檢濾，再把高頻電信號(hào)變成可用儀

表測(cè)量和記錄的低頻電信號(hào)，或變成直接進(jìn)行照相的圖形。因?yàn)闊o(wú)線電波可以穿

過(guò)云霧和塵埃，因此用射電望遠(yuǎn)鏡能不分睛雨晝夜連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)于那些難以

用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的天體和宇宙空間，利用射電望遠(yuǎn)鏡便可進(jìn)行探測(cè)研究。關(guān)于光的本性的一種學(xué)說(shuō)。第一位提出光的波動(dòng)說(shuō)的是與牛

頓同時(shí)代的荷蘭人惠更斯。他在17世紀(jì)創(chuàng)立了光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)，與光的微粒學(xué)說(shuō)相對(duì)立。他認(rèn)為光是一種波動(dòng)，由發(fā)光體引起，和聲一樣依靠媒質(zhì)來(lái)傳播。這種

學(xué)說(shuō)直到19世紀(jì)初當(dāng)光的干涉和衍射現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)后才得到廣泛承認(rèn)。19世紀(jì)后

期，在電磁學(xué)的發(fā)展中又確定了光實(shí)際上是一種電磁波，并不是同聲波一樣的機(jī)

械波。19世紀(jì)60年代英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋在理論研究中發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)著的電荷

或迅速交變的電流都會(huì)激起其周?chē)碾姶艌?chǎng)，并以波的形式向外傳播，其傳播速 度與光速相同，從而提出光是電磁波的假說(shuō)。1888年德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，從此奠定了光的電磁理論。這一理論能夠說(shuō)明光的傳播、干射、衍射、散射、偏振等許多現(xiàn)象。但不能解釋光與物質(zhì)相互作用中的能量量

子化轉(zhuǎn)換的性質(zhì)，所以還需要近代的量子理論來(lái)補(bǔ)充。

關(guān)于光的本性的一種學(xué)說(shuō)。17世紀(jì)曾為牛頓等所提倡。這種學(xué)說(shuō)認(rèn)為光由光源發(fā)出的微粒、它從光源沿直線行進(jìn)至被照物，因此可以想像

為一束由發(fā)光體射向被照物的高速微粒。這學(xué)說(shuō)很直觀地解釋了光的直進(jìn)及反射

折射等現(xiàn)象，曾被普遍接受；直到19世紀(jì)初光的干涉等現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)后，才被波動(dòng)

說(shuō)所推翻。但在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，許多有關(guān)光和物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象，如

光電效應(yīng)，不能用波動(dòng)說(shuō)來(lái)解釋?zhuān)@促使愛(ài)因斯坦于1905年提出光是一種具有粒子性的實(shí)物（光子）。但這觀念并不摒棄光具有波動(dòng)性質(zhì)。這種關(guān)于光的波粒

二象性的認(rèn)識(shí)，是量子理論的基礎(chǔ)。

光量子之簡(jiǎn)稱(chēng)。基本粒子的一種，光子不顯電性。光子的能量是量

子化的。1905年愛(ài)因斯坦在解釋光電效應(yīng)時(shí)首次指出了光子的存在，從而揭示 了光的波粒二象性。真空中的光子在不同參照系中都以光速c運(yùn)動(dòng)。如果光的頻

2率為γ，則光子的能量為hγ（h為普朗克常數(shù)，動(dòng)量為hγ/c，質(zhì)量為hγ/c）。

但其靜止質(zhì)量為零。

發(fā)出具有相同頻率、相同振動(dòng)方向和恒定相位差的兩列（或兩列以 上）波在空間迭加時(shí)，在交迭區(qū)的不同地點(diǎn)加強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象。這是波的一個(gè)重

要特性。波在交迭的區(qū)域中，有些地方振動(dòng)被加強(qiáng)，有些地方振動(dòng)被減弱，形成

明暗相間的“干涉圖樣”。水波的干涉是常見(jiàn)的現(xiàn)象。單色光波的干涉圖樣是明

暗相間的條紋，復(fù)色光產(chǎn)生彩色條紋。利用光的干涉，可以精確地進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量，以及檢查表面的平滑程度等。利用電磁波的干涉，可作成定向發(fā)射天線。顯然聲

波也可產(chǎn)生干涉。

兩列或多列光波在空間相遇時(shí)相互迭加，在某些區(qū)域始終加強(qiáng)，在另一些區(qū)域則始終削弱，形成穩(wěn)定的強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。在一般的情況下兩個(gè)獨(dú)

立光源向空間的一個(gè)區(qū)域發(fā)出光波時(shí)不能發(fā)生干涉。不發(fā)生干涉的兩個(gè)光源，只

說(shuō)明它們沒(méi)有發(fā)出相干涉。通常的獨(dú)立光源不相干的原因是：光的輻射一般是由

原子的外層電子激發(fā)后自動(dòng)回到正常狀態(tài)以光的形式把能量放出所形成的。由于

輻射原子的能量損失，加上和周?chē)拥南嗷プ饔茫瑐€(gè)別原子的輻射過(guò)程是雜亂

無(wú)章而且常常中斷，持續(xù)時(shí)間甚短，即使在極度稀薄的氣體發(fā)光情況下，和周?chē)?3原子的相互作用已減至最弱，而單個(gè)原子輻射的持續(xù)時(shí)間也不超過(guò)10秒。當(dāng)某

個(gè)原子輻射中斷后，它自身或者其他的原子又受到激發(fā)重新輻射，但卻具有新的

初位相。這就是說(shuō)，原子輻射的光波并不是一列連續(xù)不斷、振幅和頻率都不隨時(shí)

間變化的簡(jiǎn)諧波，即不是理想的單色光。此外，不同原子輻射的光波波列的初相

位之間也是沒(méi)有一定關(guān)系和規(guī)律。這些斷續(xù)、或長(zhǎng)或短、初位相不規(guī)則的波列的

總體，構(gòu)成了非相干的光波。由于原子輻射的這種復(fù)雜性，在不同瞬時(shí)迭加所得 的干涉圖樣變化得如此之快和如此地不規(guī)則，以致這種短暫的干涉現(xiàn)象無(wú)法觀 測(cè)。從微觀上看，光子只能自己和自己干涉，不同的光子是不相干的；但是從宏

觀上看，干涉現(xiàn)象卻是大量光子各自干涉結(jié)果的統(tǒng)計(jì)平均效應(yīng)。故實(shí)際的光的干

涉對(duì)光源的要求也不是那么苛刻。由于60年代激光的問(wèn)世，使光源的相干性大大提高，同時(shí)快速光電探測(cè)儀器的出現(xiàn)，探測(cè)儀器的時(shí)間響應(yīng)常數(shù)縮短，以至可

-3－9～10以觀察到兩個(gè)獨(dú)立光源的干涉現(xiàn)象。1963年瑪格亞和慢德用時(shí)間常數(shù)10 秒的變象管拍攝了兩個(gè)獨(dú)立的紅寶石激光器發(fā)出的激光的干涉條紋?？赡恳暦直?的干涉條紋有23條。對(duì)于普通的光源，保證相位差恒定是實(shí)現(xiàn)相干的關(guān)鍵。為

了解決發(fā)光機(jī)制中初相位的無(wú)規(guī)則迅速變化和干涉條紋的形成要求相位差恒定 的矛盾，可采用把同一原子所發(fā)出的光波分解成兩列或幾列，使各分光束經(jīng)過(guò)不

同的光程，然后相遇，這樣，盡管原始光源的初相位頻繁變化，分光束之間仍然

可能有恒定的相位差，因此可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。通常用兩種方法實(shí)現(xiàn)這種分解：

（1）分波陣面法——將光源的波陣面分為兩部分，使之分別通過(guò)兩個(gè)光具組，經(jīng)反射、折射或衍射后交迭起來(lái)，在一定區(qū)域形成干涉。由于波陣面上任何一部

分都可以看成為新光源，而且同一波陣面的各個(gè)部分有相同的位相，所以這些被

分離出來(lái)的部分波陣面可作為初相位相同的光源，不論點(diǎn)光源的位相改變得如何

快，這些光源的初相位差卻是恒定的，楊氏雙縫、菲涅耳雙面鏡和洛埃鏡等都是

產(chǎn)生這類(lèi)分波陣面的干涉裝置。（2）分振幅法——當(dāng)一光束投射到兩種透明媒質(zhì)的分界面上，光能一部分反射，另一部分折射。之方法叫做分振幅法。最簡(jiǎn)單 的分振幅干涉裝置是薄膜，它是利用薄膜的上下表面對(duì)入射光反復(fù)地反射，由這 些反射光波在空間相遇而形成的干涉現(xiàn)象。由于薄膜的上下表面的反射光來(lái)自同

一入射光的兩部分，只是經(jīng)歷不同的路徑而有恒定的相位差，因此它們是相干光。

另一種重要的分振幅干涉裝置，是萬(wàn)克耳孫干涉儀。光的干涉現(xiàn)象是光的波動(dòng)性 的最直接、最有力的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。光的干涉現(xiàn)象是牛頓微粒模型根本無(wú)法解釋的，只有用波動(dòng)說(shuō)才能圓滿地解釋這一現(xiàn)象。

楊格于1801年設(shè)法穩(wěn)定兩光源之相位差，首次做出可見(jiàn)光之干涉實(shí)驗(yàn)，并由此求出可見(jiàn)光波之波長(zhǎng)。其方法是，使太陽(yáng)光通過(guò)一擋板上

之小孔使成單一光源，再使此單一光源射到另一擋板上，此板上有兩相隔很近的

小孔，且各與單光源等距離，則此兩同相位之兩光源在屏幕上形成干涉條紋。因

為通過(guò)第二擋板上兩小孔之光因來(lái)自同一光源，故其波長(zhǎng)相等，并且維持一定的 相位關(guān)系（一般均維持同相），因而能在屏幕上形成固定不變的干涉條紋。若X 為屏幕上某一明（或暗）條紋與中心點(diǎn)O的距離，D為雙孔所在面與屏幕之間的，S間之距離（通常小于1毫米），λ為S光源及副光源距離，2a為兩針孔S12 S、S所發(fā)出的光之波長(zhǎng)。兩光源發(fā)出的兩列光源必然在空間相迭加，在傳播中12 兩波各有各的波峰和波谷。當(dāng)兩列波的波峰和波峰或波谷和波谷相重疊之點(diǎn)必為

亮點(diǎn)。這些亮點(diǎn)至S與S的光程差必為波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍。在兩列波的波峰與波12 谷相重疊之點(diǎn)必為暗點(diǎn)，這些暗點(diǎn)至S與 1

涉條紋如圖4-24所示，它是以P點(diǎn)為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)而明暗相間的條紋。P點(diǎn)處的00 中央條紋是明條紋。當(dāng)用不同的單色光源作實(shí)驗(yàn)時(shí)，各明暗條紋的間距并不相同。

波長(zhǎng)較短的單色光如紫光，條紋較密；波長(zhǎng)較長(zhǎng)的單色光如紅光，條紋較稀。另

外，如果用白光作實(shí)驗(yàn)，在屏幕上只有中央條紋是白色的。在中央白色條紋的兩

側(cè)，由于各單色光的明暗條紋的位置不同，形成由紫而紅的彩色條紋。干涉明暗

第三篇：光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)

光學(xué)鏡頭基礎(chǔ)知識(shí)

這是很久以前系統(tǒng)集成時(shí)總結(jié)的一點(diǎn)心得體會(huì)與大家分享。光學(xué)鏡頭是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中必不可少的部件,直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實(shí)現(xiàn)和效果。另外爭(zhēng)取選折合適的鏡頭，降低機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)成本，才是產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達(dá)的唯一出路。光學(xué)鏡頭規(guī)格繁多，有時(shí)不免頭暈。光學(xué)鏡頭從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長(zhǎng)焦鏡頭；從視場(chǎng)大小分有廣角、標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)攝鏡頭；結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭，手動(dòng)光圈定焦鏡頭，自動(dòng)光圈定焦鏡頭，手動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)變焦鏡頭，自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭，電動(dòng)三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。根據(jù)我們使用的經(jīng)驗(yàn)，俄羅斯的光學(xué)鏡頭很便宜。分類(lèi)

結(jié)構(gòu)上分

固定光圈定焦鏡頭

簡(jiǎn)單。鏡頭只有一個(gè)可以手動(dòng)調(diào)整的對(duì)焦調(diào)整環(huán)，左右旋轉(zhuǎn)該環(huán)可使成像在CCD靶面上的圖像最清晰。沒(méi)有光圈調(diào)整環(huán)，光圈不能調(diào)整，進(jìn)入鏡頭的光通量不能通過(guò)改變鏡頭因素而改變，只能通過(guò)改變視場(chǎng)的光照度來(lái)調(diào)整。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。手動(dòng)光圈定焦鏡頭

手動(dòng)光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調(diào)整環(huán)，光圈范圍一般從F1.2或F1.4到全關(guān)閉，能方便地適應(yīng)被被攝現(xiàn)場(chǎng)地光照度，光圈調(diào)整是通過(guò)手動(dòng)人為進(jìn)行的。光照度比較均勻，價(jià)格較便宜。自動(dòng)光圈定焦鏡頭

在手動(dòng)光圈定焦鏡頭的光圈調(diào)整環(huán)上增加一個(gè)齒輪合傳動(dòng)的微型電機(jī)，并從驅(qū)動(dòng)電路引出3或4芯屏蔽線，接到攝像機(jī)自動(dòng)光圈接口座上。當(dāng)進(jìn)入鏡頭的光通量變化時(shí)，攝像機(jī)CCD靶面產(chǎn)生的電荷發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使視頻信號(hào)電平發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，傳給自動(dòng)光圈鏡頭，從而使鏡頭內(nèi)的電機(jī)做相應(yīng)的正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)整大小的任務(wù)。

4手動(dòng)光圈定焦鏡頭

焦距可變的，有一個(gè)焦距調(diào)整環(huán)，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整鏡頭的焦距，其可變比一般為2～3倍，焦距一般為3.6~8mm。實(shí)際應(yīng)用中，可通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)鏡頭的變焦環(huán)，可以方便地選擇被監(jiān)視地市場(chǎng)的市場(chǎng)角。但是當(dāng)攝像機(jī)安裝位置固定下以后，在頻繁地手動(dòng)調(diào)整變焦是很不方便的。因此，工程完工后，手動(dòng)變焦鏡頭的焦距一般很少調(diào)整。僅起定焦鏡頭的作用。

5自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭

與自動(dòng)光圈定焦鏡頭相比增加了兩個(gè)微型電機(jī)，其中一個(gè)電機(jī)與鏡頭的變焦環(huán)合，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以控制鏡頭的焦距；另一電機(jī)與鏡頭的對(duì)焦環(huán)合，當(dāng)其受控轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可完成鏡頭的對(duì)焦。但是，由于增加了兩個(gè)電機(jī)且鏡片組數(shù)增多，鏡頭的體積也相應(yīng)增大。6電動(dòng)三可變鏡頭 與自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭相比，只是將對(duì)光圈調(diào)整電機(jī)的控制由自動(dòng)控制改為由控制器來(lái)手動(dòng)控制。

場(chǎng)合上分：

按視場(chǎng)大小分為：小視場(chǎng)鏡頭，普通鏡頭（約50度左右），廣角鏡頭和特廣角鏡頭（100－120度）標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角約50度，也是人單眼在頭和眼不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下所能看到的視角，所以又稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。5mm相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距多為40mm，50mm或55mm。120相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距多為80mm或75mm。CCD芯片越大則標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距越長(zhǎng)。

２、廣角鏡頭：視角90度以上，適用於拍攝距離近且范圍大的景物，又能刻意夸大前景表現(xiàn)強(qiáng)烈遠(yuǎn)近感即透視。35mm相機(jī)的典型廣角鏡頭是焦距28mm，視角為72度。120相機(jī)的50，40mm的鏡頭便相當(dāng)于35mm相機(jī)的35，28mm的鏡頭．

３、長(zhǎng)焦距鏡頭：適于拍攝距離遠(yuǎn)的景物，景深小容易使背景模糊主體突出，但體積笨重且對(duì)動(dòng)態(tài)主體對(duì)焦不易。35mm相機(jī)長(zhǎng)焦距鏡頭通常分為三級(jí)，135mm以下稱(chēng)中焦距，135－500mm稱(chēng)長(zhǎng)焦距，500mm 以上稱(chēng)超長(zhǎng)焦距。120相機(jī)的150mm的鏡頭相當(dāng)于35mm相機(jī)的105mm鏡頭。由於長(zhǎng)焦距的鏡頭過(guò)于笨重，所以有望遠(yuǎn)鏡頭的設(shè)計(jì)，即在鏡頭后面加一負(fù)透鏡，把鏡頭的主平面前移，便可用較短的鏡體獲得鏡體獲得長(zhǎng)焦距的效果。

４、反射式望遠(yuǎn)鏡頭：是另一種超望遠(yuǎn)鏡頭的設(shè)計(jì)，利用反射鏡面來(lái)構(gòu)成影像，但因設(shè)計(jì)的關(guān)系無(wú)法裝設(shè)光圈，僅能以快門(mén)來(lái)調(diào)整曝光。

５、微距鏡頭（marco lens）：除作極近距離的微距攝影外，也可遠(yuǎn)攝。接口類(lèi)型來(lái)分C型鏡頭

法蘭焦距是安裝法蘭到入射鏡頭的平行光的匯聚點(diǎn)之間的距離。法蘭焦距為17.526mm 或0.690in。安裝羅紋為：直徑1in，32牙.in。鏡頭可以用在長(zhǎng)度為0.512in(13mm)以內(nèi)的線陣傳感器。但是，由于幾何變形和市場(chǎng)角特性，必須鑒別短焦鏡頭是否合用。如焦距為12.6mm的鏡頭不應(yīng)該用長(zhǎng)度大于6.5mm的線陣。如果利用法蘭焦距尺寸確定了鏡頭到列陣的距離，則對(duì)于物方放大倍數(shù)小于20倍時(shí)需增加鏡頭接圈。接圈加在鏡頭后面，以增加鏡頭到像的距離，以為多數(shù)鏡頭的聚焦范圍位5－10％。鏡頭接長(zhǎng)距離為焦距/物方放大倍數(shù)。CS型鏡頭

With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera.U型鏡頭

一種可變焦距的鏡頭，其法蘭焦距為47.526mm或1.7913in，安裝羅紋為M42×1。主要設(shè)計(jì)作35mm照片應(yīng)用（如國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的各種135相機(jī)鏡頭），可用于任何長(zhǎng)度小于1.25in(38.1mm)的列陣。建議不要用短焦距鏡頭。4 42mm 鏡頭 3 L型鏡頭 固定焦距寬視場(chǎng)鏡頭，最初設(shè)計(jì)作照相放大作用（如國(guó)產(chǎn)各種放大機(jī)鏡頭），且在2.25in(63.5mm)視場(chǎng)內(nèi)具有良好的特性。法蘭焦距是具體鏡頭的函數(shù)。安裝螺紋為M39×1.0?？捎糜陂L(zhǎng)度為1.25in(35.1)以內(nèi)的列陣，且不受限制。

第四篇：光學(xué)歷年總結(jié)

北京大學(xué)工學(xué)院光學(xué)試題2013年04月07日 23:03:44

我把所有能收集到的題目就亂亂的都貼在一起了~ 版本1：

1.寫(xiě)出惠更斯-菲涅爾原理的內(nèi)容及基爾霍夫衍射積分公式

2.寫(xiě)出光柵的結(jié)構(gòu)因子和單元因子。與投射式光柵相比，反射式閃耀光柵的優(yōu)點(diǎn)是： 3.寫(xiě)出Abbe干涉成像原理的內(nèi)容及其意義

4.澤尼克相襯顯微鏡（1）研究對(duì)象是什么（2）用4f系統(tǒng)和矢量圖解法畫(huà)出工作原理（Ps：這個(gè)是他上課講了但是書(shū)上和ppt上都沒(méi)有的東西……）（3）寫(xiě)出步驟（4）能否將 零級(jí)譜光強(qiáng)完全去除，為什么？

5.波帶片如圖所示（只露出第2、4條半波帶）：（1）寫(xiě)出各焦點(diǎn)的位置（2）為何會(huì)有 多個(gè)焦點(diǎn)？（3）用螺旋式曲線求主焦點(diǎn)和左側(cè)第一次焦點(diǎn)的光強(qiáng)（4）為何對(duì)于圓孔在軸 線上會(huì)有亮暗分布，而圓屏則軸線上各點(diǎn)均是亮點(diǎn)？

6.Apple公司新出的Iphone4，分辨率為326像素/英寸（25.4mm），據(jù)負(fù)責(zé)人Steven說(shuō)已超過(guò)了人眼的分辨率，請(qǐng)問(wèn)是否事實(shí)如此。人眼的極限分辨率是多少？瞳孔直徑2~8mm，接受的波長(zhǎng)范圍400~750nm（Ps：可能具體數(shù)字不準(zhǔn)確……）。將該Iphone4放到多遠(yuǎn)處可看清每個(gè)像素？

7.用波長(zhǎng)為λ的平行光和球面光全息照相得到余弦光柵底片，其透過(guò)率函數(shù)為t(x,y)=t 0 + t1*cosk(x^2+y^2)/2Z.現(xiàn)用與水平面夾角為θ向右下入射的波長(zhǎng)為2λ的平行光照射 該余弦光柵，問(wèn)衍射場(chǎng)的組成及特點(diǎn)。

8.寫(xiě)出透鏡的空間極限頻率與儀器分辨本領(lǐng)的關(guān)系，物放在焦面F處。

9.一臺(tái)光柵光譜儀，兩個(gè)凹面鏡的焦距均為30cm，接收用CCD寬度為2cm，分2000個(gè)像素。接收的波長(zhǎng)范圍是650~750nm，問(wèn)光柵應(yīng)如何選??？若入射光的寬度為1cm，應(yīng)怎樣選擇透鏡以符合其分辨率？

10.根據(jù)惠更斯原理，畫(huà)出平行光正入射到負(fù)晶體上，晶體內(nèi)和晶體外的o光e光傳播方向、偏振方向和波前。光軸方向?yàn)榕c水平面夾角α。

11.兩偏振片垂直放置，中間放有光程差（n0-ne）d=λ/2的晶片，初始時(shí)光軸平行第一 個(gè)偏振片放置，然后晶片以ωt的角速度旋轉(zhuǎn)。I0的自然光垂直入射到第一個(gè)偏振片上，求I1（透過(guò)第一個(gè)偏振片的光）I2（透過(guò)晶片的光）及I3（透過(guò)第二個(gè)偏振片的光）。

版本2：

期中也是，考了好多概念和應(yīng)用的題，不難不復(fù)雜，但是要是原理不清，很可能想不清楚 做不對(duì)（比如本人……）

Ps：光學(xué)本身很妙，但是上wsf的光學(xué)，一定隨著他講課的進(jìn)度及時(shí)自學(xué)，否則到考試前 再自學(xué)恐怕內(nèi)容太多來(lái)不及……ppt和藍(lán)皮書(shū)結(jié)合看還是不錯(cuò)的。別的不說(shuō)啥了，大家懂 得，想選光學(xué)的學(xué)弟學(xué)妹們先去試聽(tīng)一節(jié)再說(shuō)。好自為之……

版本3： 填空題： 簡(jiǎn)述惠更斯原理 兩束光相干的三個(gè)條件 兩種干涉裝置及舉例 傍軸條件和遠(yuǎn)場(chǎng)條件

解答題

1、畫(huà)出邁克爾孫星體干涉儀的簡(jiǎn)圖，說(shuō)明其巧妙性。

2、近視眼能不能看清等傾條紋？能不能看清等厚條紋？

3、已知波長(zhǎng)，求光頻率（這個(gè)比較簡(jiǎn)單……）

4、一個(gè)凸透鏡在中間，左右是兩個(gè)焦面。左焦面上有OQ兩點(diǎn)源，O在光軸上，Q在光軸上方a處。寫(xiě)出兩點(diǎn)波前函數(shù)（透鏡前和透鏡后，一共4個(gè)）和右焦面接受屏上的干涉條紋形狀、間距。

5、凸透鏡劈兩半的那個(gè)干涉裝置。畫(huà)出干涉區(qū)域，求兩像點(diǎn)連線中垂面接受屏上的干涉條紋形狀、零級(jí)亮斑位置。

6、（比較怪誕的題）邁氏干涉儀裝置的變型。但是n和h都是T的函數(shù)。已知dn/dT和dh/dT，還有初始時(shí)的n、h、λ，吞吐了80個(gè)條紋，求最后的溫度。（主要是計(jì)算怪異……據(jù)說(shuō)是270多度？）

7、楊氏干涉裝置中光源寬度的問(wèn)題。求極限寬度、極限縫距（和前面一問(wèn)條件不同）和在第二問(wèn)條件下縫距變?yōu)?/3時(shí)的襯比度。

8、已知相關(guān)數(shù)據(jù)，求邁氏干涉儀的測(cè)長(zhǎng)精度、量程、訊號(hào)頻率。

9、（書(shū)上習(xí)題的翻版）工件上有條溝，已知等厚干涉圖樣、條紋間距和條紋偏離距離，求溝深。

版本4：（送分題部分）

光場(chǎng)時(shí)間相干性和空間相干性的反比公式 惠更斯-菲涅爾原理的表述、做圖、積分式 阿貝成像原理的表述、意義

四種光波的成分分析（一種平面，兩種球面，一種球面加平面）費(fèi)馬定律的表述 用費(fèi)馬定律推導(dǎo)折射定律

（大題部分）

1、類(lèi)似于對(duì)切透鏡，但是只有上半部分。即平行光照射，一個(gè)凸透鏡的上半部分在光軸 上，遠(yuǎn)處在3F處有個(gè)屏，求干涉條紋和一些性質(zhì)。

2、等厚干涉檢驗(yàn)驗(yàn)規(guī)是否等高、平整。和紅書(shū)上那題類(lèi)似。

3、已知電視機(jī)對(duì)角線長(zhǎng)度，長(zhǎng)寬比，分辨率，人眼直徑，光波長(zhǎng)，求在多遠(yuǎn)距離之外看電視比較合適。

4、全息圖。把一平面波和一球面波（波長(zhǎng)相等）的波前記錄下來(lái)作為衍射光柵，用另一種波長(zhǎng)是前兩波一半的球面波去重現(xiàn)，求重現(xiàn)波。

5、衍射重復(fù)單元。結(jié)構(gòu)單元是單縫，間距分別為a、2a、a、2a、……求衍射場(chǎng)。

6、平行光照射透射光柵。具體不記得了。但就是關(guān)于光柵性質(zhì)的簡(jiǎn)單計(jì)算。（結(jié)果我還 是算錯(cuò)了……ft）

7、兩個(gè)相同的余弦光柵垂直疊加。求頻譜面上出現(xiàn)幾個(gè)譜斑。然后是濾波：只需要cos（2πf（x+y））成分，畫(huà)圖說(shuō)明怎么濾掉。

8、偏振片干涉。沒(méi)做完，不說(shuō)了。

版本5：

1.岸上一個(gè)信號(hào)發(fā)射器，發(fā)出電磁波，水面船上一個(gè)信號(hào)接收器。已知兩者高度，電磁波波長(zhǎng)。在一個(gè)距離D接收器收到加強(qiáng)信號(hào)，在D-80米處又收到。求D以及下一次收到加強(qiáng)信號(hào)的位置。

2.和現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)4.18題類(lèi)似。

版本6：

1、惠更斯-菲涅爾原理的內(nèi)容、積分式與圖示說(shuō)明，并利用積分式說(shuō)明為什么太陽(yáng)看起 來(lái)是均勻發(fā)光的圓盤(pán)

2、阿貝成像原理的內(nèi)容與意義

3、反射閃耀光柵相比投射光柵的優(yōu)點(diǎn)

4、相襯顯微鏡的原理

5、布儒斯特角相關(guān)，說(shuō)明對(duì)于平行玻璃板，上表面反射光為線偏振光時(shí)，下表面反射 光的偏振狀態(tài)

6、布拉格衍射相關(guān)，說(shuō)明尋找晶體衍射斑的方法及原因；以及微波衍射中，給定波長(zhǎng) 時(shí)設(shè)計(jì)合適的晶面間距使得觀察效果較好---------概念與計(jì)算的分割線-----------------

7、給定星體角間距，求望遠(yuǎn)鏡的最小口徑及對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)

8、全息圖相關(guān)，給定物光、參考光、與成像時(shí)的入射光，求屏函數(shù)與出射場(chǎng)的成分

9、單縫衍射中，將下半部分以折射率為n，厚度為d的啥（名字不記得了）覆蓋，（其 實(shí)就是增加(n-1)d的光程），求新的衍射場(chǎng)，并在給定縫寬a與(n-1)d的條件下畫(huà)出光強(qiáng) 分布圖

10、透射光柵相關(guān)，給條件求光柵常數(shù)d、縫寬a、總長(zhǎng)度D并說(shuō)明衍射場(chǎng)情況11、4f系統(tǒng)相關(guān)，求正交密接的全同余弦光柵在頻譜面上的光斑形狀，并設(shè)計(jì)濾波器使 得像場(chǎng)與cos(2πf(x+y))成正比。

12、利用四分之一波晶片，求自然光與圓偏振光的混合光中兩者的比例

13、偏振光相關(guān)，叫歐啥棱鏡（名字又不記得了），畫(huà)光路圖并計(jì)算出射光夾角，類(lèi)似 小紅本習(xí)題指導(dǎo)3-14題，但光軸方向不同

第五篇：光學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)

2011年第一學(xué)期光學(xué)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)

生命科學(xué)學(xué)院

09級(jí)生科3班

余振洋

200900140156 2011/6/1

這個(gè)學(xué)期即將過(guò)去，而光學(xué)實(shí)驗(yàn)也已經(jīng)全部結(jié)束了。老實(shí)說(shuō)，雖然我是一名學(xué)習(xí)生物科學(xué)的理科生，但這卻是我第一次正真意義上的接觸到各種光學(xué)儀器，第一次深入了解不同的光學(xué)原理。因此在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)每一次面對(duì)不同的儀器和不同的方法時(shí)，都需要一個(gè)了解和熟悉的過(guò)程，這也使得實(shí)驗(yàn)的過(guò)程顯得不是那么的順利，但總體來(lái)說(shuō)還算平穩(wěn)，自己也從中收獲了很多。

在這個(gè)學(xué)期中，我跟隨著四位不同的老師，學(xué)習(xí)和體驗(yàn)了六個(gè)不同的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，分別是：應(yīng)用最小偏向角法測(cè)定三棱鏡的折射率；單色儀的調(diào)節(jié)與定標(biāo)；偏振光的產(chǎn)生、檢驗(yàn)及強(qiáng)度測(cè)定；小型旋光儀的結(jié)構(gòu)、原理及使用；測(cè)量牛頓環(huán)直徑并計(jì)算曲率半徑；利用雙棱鏡干涉法測(cè)He—Ne激光波長(zhǎng)。每做完一個(gè)實(shí)驗(yàn)，第一感想都是相同的：其實(shí)實(shí)驗(yàn)本身很簡(jiǎn)單，只要能夠?qū)?shí)驗(yàn)原理有細(xì)致深入的了解，在過(guò)程中足夠細(xì)心，很多之前出現(xiàn)過(guò)的問(wèn)題和狀況是完全可以避免的。

與此同時(shí)，對(duì)于我們所使用的這本《實(shí)驗(yàn)光學(xué)》教材，它在內(nèi)容的編排上也有其獨(dú)到之處。與以往的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材不同，它并不是將每次實(shí)驗(yàn)所涉及的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、?shí)驗(yàn)儀器的操作、實(shí)驗(yàn)步驟堆在一起列舉出來(lái)，而是首先將所有的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器的操作列舉在了書(shū)的前面，而將從中發(fā)散思維而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)潔的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與之分開(kāi)羅列。這樣一來(lái)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的時(shí)候就需要自己查閱課本及相關(guān)資料，再將它們串聯(lián)起來(lái)。這個(gè)過(guò)程中就需要對(duì)本次實(shí)驗(yàn)所涉及的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行查詢，了解設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的背景及相關(guān)資料，從而更好的認(rèn)識(shí)到這次實(shí)驗(yàn)的目的及原理所在，學(xué)習(xí)前輩學(xué)者設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路及科學(xué)的思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，并且對(duì)其進(jìn)行思考，從而有所發(fā)現(xiàn)，加深了對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)重要性的了解，明確了物理實(shí)驗(yàn)課程的地位，作用和任務(wù)。

在試驗(yàn)操作過(guò)程中，也培養(yǎng)了自己的動(dòng)手能力，將學(xué)到的實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐能力，提高了將實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程相結(jié)合的能力，對(duì)以后的實(shí)驗(yàn)操作及理論知識(shí)的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有很大的促進(jìn)作用。

在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的過(guò)程中，掌握了測(cè)量誤差的基本知識(shí)，學(xué)會(huì)了正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。這之中包括：測(cè)量誤差的基本概念，直接測(cè)量量的不確定度計(jì)算，間接測(cè)量量的不確定度計(jì)算以及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一些重要方法。鍛煉了分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的綜合能力，從實(shí)驗(yàn)過(guò)程所遇到的困難中，分析問(wèn)題的癥結(jié)所在，并從以往所學(xué)到的知識(shí)原理中尋找解決措施，從失敗的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析原因并找出解決方法，從成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中分析成功的的關(guān)鍵所在，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便下次實(shí)驗(yàn)的成功。

下面再對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)提出一點(diǎn)建議： 1． 關(guān)于實(shí)驗(yàn)儀器：

在整個(gè)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我想所有的同學(xué)包括老師們都知道，有些儀器在操作上并不是那么的準(zhǔn)確，甚至是有問(wèn)題的。而我們學(xué)生在使用時(shí)，事先并不知情，往往是做到第一組數(shù)據(jù)出來(lái)后或者已經(jīng)進(jìn)行到一半了才發(fā)現(xiàn)儀器的問(wèn)題，這樣不僅浪費(fèi)了時(shí)間，也有可能打擊同學(xué)們的積極性。不管是儀器老化還是維護(hù)技術(shù)的問(wèn)題，我希望老師們能定時(shí)地做一次儀器檢測(cè)，能調(diào)整的盡量調(diào)整，不能調(diào)整的，就在旁邊做一個(gè)標(biāo)注，說(shuō)明這臺(tái)儀器有問(wèn)題，建議同學(xué)不要使用。

2.關(guān)于老師的教學(xué)方式：

我在一個(gè)學(xué)期的時(shí)間里接觸到了四位老師，也體驗(yàn)到了不同的教學(xué)方式。但這之中，我覺(jué)得能帶給我們更多啟發(fā)的是教我們“應(yīng)用最小偏向角測(cè)定三棱鏡的折射率”的那位老師（不好意思，由于只接觸了一次，我沒(méi)能記住他的名字）。這位老師在講解實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，會(huì)把我們叫到一塊兒，然后根據(jù)黑板上的圖示，挨個(gè)提問(wèn)我們。在我們說(shuō)出自己對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解后，老師會(huì)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的講解并補(bǔ)充相應(yīng)的細(xì)節(jié)。這一整個(gè)環(huán)節(jié)后，大家對(duì)實(shí)驗(yàn)原理就有了透徹的理解，也為接下來(lái)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的順利進(jìn)行打好了基礎(chǔ)。而雖然其他幾位老師也都將實(shí)驗(yàn)原理及操作方法講的很仔細(xì)，但畢竟只是單方向的輸入，而且同時(shí)也不能排除有些同學(xué)壓根就沒(méi)預(yù)習(xí)，即使老師講了以后也沒(méi)搞懂，最后單純只是依樣畫(huà)葫蘆湊出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)了事，我想這樣純粹是浪費(fèi)時(shí)間。而且我們組的成員都覺(jué)得，在那位老師和我們一起熟悉了實(shí)驗(yàn)原理后，各自都或多或少獲得了一些啟發(fā)性的東西，這樣的話，該實(shí)驗(yàn)的意義便提高了一個(gè)層次了。3.關(guān)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

每次做完實(shí)驗(yàn)，我們都會(huì)寫(xiě)一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在最后附上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和針對(duì)數(shù)據(jù)的分析以及討論。但是我們并不知道我們所回答的課后習(xí)題是否正確，而且也不知道我們所總結(jié)的實(shí)驗(yàn)收獲是否完整，也無(wú)法了解其余同學(xué)的總結(jié)。所以希望老師們能在每次實(shí)驗(yàn)后將批改完的報(bào)告發(fā)給我們，以便我們進(jìn)行自我修正，并提高自己的報(bào)告水平。有必要的話，還可以適當(dāng)進(jìn)行講解，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。4．關(guān)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

由于時(shí)間有限，而實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容又很多，所以每個(gè)同學(xué)每學(xué)期只被安排做6個(gè)實(shí)驗(yàn)，所以很多好的、經(jīng)典的物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們都沒(méi)有機(jī)會(huì)去做，不免讓人感到遺憾。比如說(shuō)全息照相，當(dāng)我聽(tīng)那些做過(guò)的同學(xué)講其中的奧妙和樂(lè)趣時(shí)，心里那個(gè)羨慕啊。但是好像我們?cè)诖髮W(xué)階段就再也無(wú)法接觸到光學(xué)實(shí)驗(yàn)了，所以真的很遺憾。對(duì)于這點(diǎn)，我也沒(méi)有很好的辦法，畢竟我們不是本專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，所以只能在這兒發(fā)一下小感慨了。

總之，我在基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)到了許許多多的東西，我在今后的學(xué)習(xí)生活中，一定會(huì)把它們用上的。最后，再一次對(duì)給予我們細(xì)致認(rèn)真講解和啟發(fā)性指導(dǎo)的老師表達(dá)誠(chéng)摯的謝意。