光學總結(jié)(物理光學)
1.物理光學基礎(chǔ)知識
五、光的反射 1、光源：能夠發(fā)光的物體叫光源 2、光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的 大氣層是不均勻的，當光從大氣層外射到地面時，光線發(fā)了了彎折 3、光速 光在不同物質(zhì)中傳播的速度一般不同，真空中最快， 光在真空中的傳播速度：C = 3*108 m/s，在空氣中的速度接近于這個速度，水中的速度為3/4C，玻璃中為2/3C 4、光直線傳播的應用 可解釋許多光學現(xiàn)象：激光準直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等 5、光線 光線：表示光傳播方向的直線，即沿光的傳播路線畫一直線，并在直線上畫上箭頭表示光的傳播方向（光線是假想的，實際并不存在） 6、光的反射 光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的交界面時，一部分光返回原來介質(zhì)中，使光的傳播方向發(fā)生了改變，這種現(xiàn)象稱為光的反射 7、光的反射定律 反射光線與入射光線、法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；反射角等于入射角 可歸納為：“三線一面，兩線分居，兩角相等” 理解： （1） 由入射光線決定反射光線，敘述時要“反”字當頭 （2） 發(fā)生反射的條件：兩種介質(zhì)的交界處；發(fā)生處：入射點；結(jié)果：返回原介質(zhì)中 （3） 反射角隨入射角的增大而增大，減小而減小，當入射角為零時，反射角也變?yōu)榱愣?8、兩種反射現(xiàn)象 （1） 鏡面反射：平行光線經(jīng)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線 （2） 漫反射：平行光經(jīng)界面反射后向各個不同的方向反射出去，即在各個不同的方向都能接收到反射光線 注意：無論是鏡面反射，還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、平面鏡對光的作用 （1）成像 （2）改變光的傳播方向 11、平面鏡成像的特點 （1）成的像是正立的虛像 （2）像和物的大小 （3）像和物的連線與鏡面垂直，像和物到鏡的距離相等 理解：平面鏡所成的像與物是以鏡面為軸的對稱圖形 12、實像與虛像的區(qū)別 實像是實際光線會聚而成的，可以用屏接到，當然也能用眼看到。
虛像不是由實際光線會聚成的，而是實際光線反向延長線相交而成的，只能用眼看到，不能用屏接收。 13、平面鏡的應用 （1）水中的倒影 （2）平面鏡成像 （3）潛望鏡 六、光的折射 1、光的折射 光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫光的折射 理解：光的折射與光的反射一樣都是發(fā)生在兩種介質(zhì)的交界處，只是反射光返回原介質(zhì)中，而折射光則進入到另一種介質(zhì)中，由于光在在兩種不同的物質(zhì)里傳播速度不同，故在兩種介質(zhì)的交界處傳播方向發(fā)生變化，這就是光的折射。
注意：在兩種介質(zhì)的交界處，既發(fā)生折射，同時也發(fā)生反射 2、光的折射規(guī)律 光從空氣斜射入水或其他介抽中時，折射光線與入射光線、法線在同一平面上，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；折射角小于入射角；入射角增大時，折射角也隨著增大；當光線垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不變，在折射中光路可逆。 理解：折射規(guī)律分三點：（1）三線一面 （2）兩線分居（3）兩角關(guān)系分三種情況：①入射光線垂直界面入射時，折射角等于入射角等于0°；②光從空氣斜射入水等介質(zhì)中時，折射角小于入射角；③光從水等介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角 3、在光的折射中光路是可逆的 4、透鏡及分類 透鏡：透明物質(zhì)制成（一般是玻璃），至少有一個表面是球面的一部分，且透鏡厚度遠比其球面半徑小的多。
分類：凸透鏡：邊緣薄，中央厚 凹透鏡：邊緣厚，中央薄 5、主光軸，光心、焦點、焦距 主光軸：通過兩個球心的直線 光心：主光軸上有個特殊的點，通過它的光線傳播方向不變。（透鏡中心可認為是光心） 焦點：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這點叫透鏡的焦點，用“F”表示 虛焦點：跟主光軸平行的光線經(jīng)凹透鏡后變得發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長線相交在主光軸上一點，這一點不是實際光線的會聚點，所以叫虛焦點。
焦距：焦點到光心的距離叫焦距，用“f”表示。 每個透鏡都有兩個焦點、焦距和一個光心。
如圖 6、透鏡對光的作用 凸透鏡：對光起會聚作用（如圖） 凹透鏡：對光起發(fā)散作用（如圖） 7、凸透鏡成像規(guī)律 物 距 （u） 成像 大小 像的 虛實 像物位置 像 距 （ v ） 應 用 u > 2f 縮小 實像 透鏡兩側(cè) f < v <2f 照相機 u = 2f 等大 實像 透鏡兩側(cè) v = 2f f < u 2f 幻燈機 u = f 不 成 像 u u 放大鏡 凸透鏡成像規(guī)律口決記憶法 口決一： “一焦分虛實，二焦分大??；虛像同側(cè)正；實像異側(cè)倒，物運像變小” 口決二： 三物距、三界限，成像隨著物距變； 物遠實像小而近，物近實像大而遠。 如果物放焦點內(nèi)，正立放大虛像現(xiàn)； 幻燈放像像好大，物處一焦二焦間； 相機縮你小不點，物處二倍焦距遠。
口決三： 凸透鏡，本領(lǐng)大，照相、幻燈和放大； 二倍焦外倒實小，二倍焦內(nèi)倒實大； 若是物放焦點內(nèi)，像物同側(cè)虛像大； 一條規(guī)律記在心，物近像遠像變大。 8、為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著插。
9、照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，暗箱中的膠片相當于光屏，我們調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)，并非調(diào)焦距，而是調(diào)鏡頭到膠片的距離，物離鏡頭越遠，膠片就應靠近鏡頭。
2.光的知識點總結(jié)
（一）光的傳播 1.光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播. 2.真空中光速：c=3.00*108米/秒. 3.表現(xiàn)： （1）小孔成像： （2）影的產(chǎn)生（本影、偽本影、半影），如圖6-1所示.（3）同種介質(zhì)中，兩眼可確定光源位置. 光的傳播規(guī)律是物體成像作圖的基礎(chǔ)，也是整個幾何光學的理論基礎(chǔ). （二）光的反射現(xiàn)象 1.反射定律：反射光線跟入射光線和法線在同一平面上，反射光線和入射光線分別位于法線兩則，反射角等于入射角. 2.反射現(xiàn)象中光路可逆. 3.應用： （1）平面鏡成像. 1）成像光路圖，如圖6-2所示；2）成像特點：像和物與鏡面對稱，成等大、正立、虛像. （為作圖準確，可先根據(jù)對稱性確定像的位置，再畫反射光線） 注意 （i）平面鏡不改變光束性質(zhì). （ii）入射光線不變，當鏡面轉(zhuǎn)過α角，則反射光線轉(zhuǎn)過2α角. （2）球面鏡對光線的作用及成像. 1）凸面鏡成縮小、正立虛像； 2）凹面鏡成像規(guī)律（不做要求）. 特點 凸面鏡使光束發(fā)散，四面鏡使光束會聚. （三）光的折射 1.折射定律 折射光線跟入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)，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為真空（或空氣）中光線的入射角，r為介質(zhì)中光線的折射角，n為該介質(zhì)的折射率. （1）其物理意義為反射光線在兩介質(zhì)界面上發(fā)生偏折程度的物理量（n越大、折射線偏離原來方向越厲害）. （2）兩種介質(zhì)比較：n大，光密介質(zhì)；n小，光疏介質(zhì). （3）折射率（n）和光的頻率（f）有關(guān)（在介質(zhì)中f大則n大）. 注意，光線在界面上同時發(fā)生反射、折射時，反射光線能量隨入射角增大而增大，折射光線能量隨入射角增大而減小. 3.全反射 （1）條件： 1）光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；（2）發(fā)生全反射時，光線遵守反射定律. 4.應用 （1）平行玻璃板. 光線在兩個界面上發(fā)生兩次折射，出射光線發(fā)生了側(cè)移，光束性質(zhì)不變. （2）棱鏡. 作用： 1）色散，即一束白光通過三棱鏡后，形成彩色光帶的現(xiàn)象（色散后，紅光偏折小、紫光偏折大）. 2）偏折：光線通過三棱鏡后發(fā)生偏折.（3）全反射棱鏡：用臨界角小于45°的介質(zhì)制成直角三棱鏡，可使光線發(fā)生全反射，可以控制光路. （四）透鏡成像 透鏡是利用光的折射現(xiàn)象控制光路和成像的光學器件，透鏡有凸透鏡、凹透鏡兩種.凸透鏡對光線起會聚作用，凹透鏡使光線發(fā)散，且透鏡光路可逆. 1.透鏡成像作圖 三條典型光線是透鏡成像作圖的基礎(chǔ)： （1）凸透鏡成像光路圖（圖6-5）;(2)凹透鏡成像光路圖（圖6-6）. 注意 1）入射、反射、折射光線用帶箭頭實線表示，反向延長線用虛線. 2）實像用實線，虛像用虛線，箭頭表示像的倒正. （3）成像規(guī)律和特點如下：（4）成像作圖類型. 1）已知物、透鏡，確定像； 2）已知像、透鏡，確定物； 3）已知物、像，確定透鏡. （5）透鏡的遮擋與拆合. 1）遮擋：凸透鏡部分被遮擋，仍然成完整像，但像變暗； 2）拆開：凸透鏡切成兩部分，相當于兩個透鏡分別成像. 2.透鏡成像公式. （1）公式（2）符號：注意，當凸透鏡成實像時：2)v≥2f，物距和像距之和隨v增大而增大，即物越靠近焦點，物和像的距離越大. （3）放大率：l為物長，l'為像長.。
3.光學的有關(guān)知識有哪些
在了解光學分辨率之前應首先明確掃描儀的分辨率分為光學分辨率和最大分辨率，由于最大分辨率相當于插值分辨率，并不代表掃描儀的真實分辨率，所以我們在選購掃描儀時應以光學分辨率為準。
光學分辨率是指掃描儀物理器件所具有的真實分辨率。而且，掃描儀的光學分辨率是用兩個數(shù)字相乘，如600*1200dpi，其中前一個數(shù)字代表掃描儀的橫向分辨率，例如一個具有5000個感光單元的CCD器件，用于A4幅面掃描儀，由于A4幅面的紙張寬度是8.3英寸，所以，該掃描儀的光學分辨率就是5000/8.3=600dpi，換句話說，該掃描儀的光學分辨率是600dpi。
后面一數(shù)字則代表掃描儀的縱向分辨率或是機械分辨率，是掃描儀所用步進電機的分辨率，掃描儀的步進電機的精度與掃描儀的橫向分辨率相同，但由于各種機械因素的影響，掃描儀的實際精度（步進電機的精度）將遠遠達不到橫向分辨率的水平，一般來說。掃描儀的縱向分辨率是橫向分辨率的兩倍，有時甚至是四倍。
如：600*1200dpi。但有一點要注意：有的廠家為了顯示自已的掃描儀精度高，將600*1200dpi寫成1200*600dpi，因此在判斷掃描儀光學分辨率時，應以最小的一個為準。
4.物理光學基礎(chǔ)知識
五、光的反射 1、光源：能夠發(fā)光的物體叫光源 2、光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的 大氣層是不均勻的，當光從大氣層外射到地面時，光線發(fā)了了彎折 3、光速 光在不同物質(zhì)中傳播的速度一般不同，真空中最快， 光在真空中的傳播速度：C = 3*108 m/s，在空氣中的速度接近于這個速度，水中的速度為3/4C，玻璃中為2/3C 4、光直線傳播的應用 可解釋許多光學現(xiàn)象：激光準直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等 5、光線 光線：表示光傳播方向的直線，即沿光的傳播路線畫一直線，并在直線上畫上箭頭表示光的傳播方向（光線是假想的，實際并不存在） 6、光的反射 光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)的交界面時，一部分光返回原來介質(zhì)中，使光的傳播方向發(fā)生了改變，這種現(xiàn)象稱為光的反射 7、光的反射定律 反射光線與入射光線、法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；反射角等于入射角 可歸納為：“三線一面，兩線分居，兩角相等” 理解： （1） 由入射光線決定反射光線，敘述時要“反”字當頭 （2） 發(fā)生反射的條件：兩種介質(zhì)的交界處；發(fā)生處：入射點；結(jié)果：返回原介質(zhì)中 （3） 反射角隨入射角的增大而增大，減小而減小，當入射角為零時，反射角也變?yōu)榱愣?8、兩種反射現(xiàn)象 （1） 鏡面反射：平行光線經(jīng)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線 （2） 漫反射：平行光經(jīng)界面反射后向各個不同的方向反射出去，即在各個不同的方向都能接收到反射光線 注意：無論是鏡面反射，還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、平面鏡對光的作用 （1）成像 （2）改變光的傳播方向 11、平面鏡成像的特點 （1）成的像是正立的虛像 （2）像和物的大小 （3）像和物的連線與鏡面垂直，像和物到鏡的距離相等 理解：平面鏡所成的像與物是以鏡面為軸的對稱圖形 12、實像與虛像的區(qū)別 實像是實際光線會聚而成的，可以用屏接到，當然也能用眼看到。
虛像不是由實際光線會聚成的，而是實際光線反向延長線相交而成的，只能用眼看到，不能用屏接收。 13、平面鏡的應用 （1）水中的倒影 （2）平面鏡成像 （3）潛望鏡 六、光的折射 1、光的折射 光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫光的折射 理解：光的折射與光的反射一樣都是發(fā)生在兩種介質(zhì)的交界處，只是反射光返回原介質(zhì)中，而折射光則進入到另一種介質(zhì)中，由于光在在兩種不同的物質(zhì)里傳播速度不同，故在兩種介質(zhì)的交界處傳播方向發(fā)生變化，這就是光的折射。
注意：在兩種介質(zhì)的交界處，既發(fā)生折射，同時也發(fā)生反射 2、光的折射規(guī)律 光從空氣斜射入水或其他介抽中時，折射光線與入射光線、法線在同一平面上，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；折射角小于入射角；入射角增大時，折射角也隨著增大；當光線垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不變，在折射中光路可逆。 理解：折射規(guī)律分三點：（1）三線一面 （2）兩線分居（3）兩角關(guān)系分三種情況：①入射光線垂直界面入射時，折射角等于入射角等于0°；②光從空氣斜射入水等介質(zhì)中時，折射角小于入射角；③光從水等介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角 3、在光的折射中光路是可逆的 4、透鏡及分類 透鏡：透明物質(zhì)制成（一般是玻璃），至少有一個表面是球面的一部分，且透鏡厚度遠比其球面半徑小的多。
分類：凸透鏡：邊緣薄，中央厚 凹透鏡：邊緣厚，中央薄 5、主光軸，光心、焦點、焦距 主光軸：通過兩個球心的直線 光心：主光軸上有個特殊的點，通過它的光線傳播方向不變。（透鏡中心可認為是光心） 焦點：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這點叫透鏡的焦點，用“F”表示 虛焦點：跟主光軸平行的光線經(jīng)凹透鏡后變得發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長線相交在主光軸上一點，這一點不是實際光線的會聚點，所以叫虛焦點。
焦距：焦點到光心的距離叫焦距，用“f”表示。 每個透鏡都有兩個焦點、焦距和一個光心。
如圖 6、透鏡對光的作用 凸透鏡：對光起會聚作用（如圖） 凹透鏡：對光起發(fā)散作用（如圖） 7、凸透鏡成像規(guī)律 物 距 （u） 成像 大小 像的 虛實 像物位置 像 距 （ v ） 應 用 u > 2f 縮小 實像 透鏡兩側(cè) f < v <2f 照相機 u = 2f 等大 實像 透鏡兩側(cè) v = 2f f < u 2f 幻燈機 u = f 不 成 像 u u 放大鏡 凸透鏡成像規(guī)律口決記憶法 口決一： “一焦分虛實，二焦分大??；虛像同側(cè)正；實像異側(cè)倒，物運像變小” 口決二： 三物距、三界限，成像隨著物距變； 物遠實像小而近，物近實像大而遠。 如果物放焦點內(nèi)，正立放大虛像現(xiàn)； 幻燈放像像好大，物處一焦二焦間； 相機縮你小不點，物處二倍焦距遠。
口決三： 凸透鏡，本領(lǐng)大，照相、幻燈和放大； 二倍焦外倒實小，二倍焦內(nèi)倒實大； 若是物放焦點內(nèi)，像物同側(cè)虛像大； 一條規(guī)律記在心，物近像遠像變大。 8、為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著插。
9、照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，暗箱中的膠片相當于光屏，我們調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)，并非調(diào)焦距，而是調(diào)鏡頭到膠片的距離，物離鏡頭越遠，膠片就應靠近鏡頭。
5.光學包括哪些知識
物理光學包括光的傳播和光的本性 在了解光學分辨率之前應首先明確掃描儀的分辨率分為光學分辨率和最大分辨率，由于最大分辨率相當于插值分辨率，并不代表掃描儀的真實分辨率，所以我們在選購掃描儀時應以光學分辨率為準。
光學分辨率是指掃描儀物理器件所具有的真實分辨率。而且，掃描儀的光學分辨率是用兩個數(shù)字相乘，如600*1200dpi，其中前一個數(shù)字代表掃描儀的橫向分辨率，例如一個具有5000個感光單元的CCD器件，用于A4幅面掃描儀，由于A4幅面的紙張寬度是8.3英寸，所以，該掃描儀的光學分辨率就是5000/8.3=600dpi，換句話說，該掃描儀的光學分辨率是600dpi。
后面一數(shù)字則代表掃描儀的縱向分辨率或是機械分辨率，是掃描儀所用步進電機的分辨率，掃描儀的步進電機的精度與掃描儀的橫向分辨率相同，但由于各種機械因素的影響，掃描儀的實際精度（步進電機的精度）將遠遠達不到橫向分辨率的水平，一般來說。掃描儀的縱向分辨率是橫向分辨率的兩倍，有時甚至是四倍。
如：600*1200dpi。但有一點要注意：有的廠家為了顯示自已的掃描儀精度高，將600*1200dpi寫成1200*600dpi，因此在判斷掃描儀光學分辨率時，應以最小的一個為準。
激光器的基本原理 2.1 自發(fā)輻射與受激輻射 物質(zhì)的原子從外界獲得能量后進入激發(fā)態(tài)，隨后又很快（約10-7s）返回基態(tài)或者較低的能態(tài)，并伴隨著發(fā)出光輻射.原子沒有受到外來感應場的作用而躍遷回低能態(tài)，并同時發(fā)出光輻射的過程稱為自發(fā)輻射躍遷，產(chǎn)生的光輻射稱為自發(fā)輻射；能量相應于兩個能級差的光子會把原子從低能態(tài)激發(fā)到高能態(tài)，這個過程稱為受激吸收躍遷.1916年，著名科學家愛因斯坦在研究光輻射與原子相互作用時發(fā)現(xiàn)，在受激吸收躍遷和自發(fā)輻射躍遷這兩種過程之間，還應存在第三種過程——受激輻射躍遷，即在能量相應于兩個能級能量差的光子作用下，會使在高能態(tài)的原子向低能態(tài)躍遷，并同時發(fā)射出相同能量的光子.愛因斯坦還研究了原子與輻射場之間的動量交換，得出了受激發(fā)射躍遷產(chǎn)生的光子有這樣一些特性：它的頻率、傳播方向及偏振方向，都與誘導產(chǎn)生這種躍遷的光子相同.這意味著，受激輻射有很好的相干性，并且是沿一個方向傳播. 原子作自發(fā)輻射躍遷的速率與在原子系統(tǒng)中存在的輻射場強度沒有關(guān)系，而受激輻射躍遷的速率則與輻射場強度有關(guān).假定原子從能級E2往能級E1(E2>E1)自發(fā)輻射躍遷到某個模的速率為A21，作受激輻射躍遷到這個模的速率為B21，那么這兩個速率的比值為 B21/A21=ne (2) 式中的ne是在這個模式中的光子數(shù)目（也稱光子簡并度）.這表示，對于假定的模，受激發(fā)射躍遷速率是自發(fā)輻射躍遷速率的ne倍.當ne≥1時，受激輻射躍遷占優(yōu)勢.普通光源的輻射頻率分布和輻射強度基本上是由光源的溫度T來決定，在某個模的光子數(shù)ne由下式給出： 式中k在是玻爾茲曼常量（k=1.38*10-23J·K-1）,h是普朗克常量（h=6.63*10-34J·s）.從式（3）可以看到，由于比值 hv/kT是大于零的數(shù)，所以 exp(bv/kT)大于 1，即 ne 2.2 負溫度 負溫度是對光源中處于高能態(tài)的原子數(shù)目比處于低能態(tài)的原子數(shù)目多的一種狀態(tài)的表述.假定光源中處在高能態(tài)E2的原子數(shù)目為N2，在低能態(tài)E1的原子數(shù)目為N1，那么，根據(jù)描述在熱力學平衡狀態(tài)下原子按能級分布的玻爾茲曼分布定律，這光源的溫度T是 因為E2-E1>0，所以，如果N2>N1，那么，由式（3.4）看到，光源的溫度T是“負值”.事實上，溫度是不能為負值的，這里說的“負溫度”只是表示原子按能級分布的一種狀態(tài)，不是處于熱力學平衡狀態(tài)，而是處于非熱力學平衡狀態(tài).1951年，美國珀塞爾（E.M.Purcell）試圖使用所謂“突然倒轉(zhuǎn)場”的方法精確測定核磁矩，即設(shè)想研究場極性改變比核自旋的響應時間更快.他用這個方法在氟化鋰（LiF）晶體中獲得了核自旋體反轉(zhuǎn)分布，并觀察到輻射頻率50 kHz的受激發(fā)射，第一次提出了所謂“負溫度”概念，提出粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布只能與玻爾茲曼分布定律中的負溫度相對應. 可以利用許多方法讓物質(zhì)中的原子（分子）實現(xiàn)負溫度狀態(tài).從原則上說，只要對原子泵浦到高能態(tài)的速率，比它離開這個能態(tài)的速率高，最終可以造成負溫度狀態(tài).現(xiàn)在使用的主要方法有（1）光泵浦；（2）氣體放電泵浦；（3）注入電流泵浦；（4）化學泵浦等.具體內(nèi)容參見3.2.4.需要注意的是，在可見光波段或紅外波段獲得并保持負溫度狀態(tài)比在微波波段困難得多，因為自由原子的自發(fā)輻射速率和光頻率的三次方成正比. 2.3 激光的增益 這是表征光輻射在激光器的工作物質(zhì)內(nèi)傳播過程中其強度增長的因子.假定激光工作物質(zhì)中處在高能態(tài)E2的原子數(shù)密度為N2（原子/cm3），處在低能態(tài)E1的原子數(shù)密度為N1.頻率v=(E2-E1)/h的光輻射沿工作物質(zhì)傳播，在單位時間內(nèi)，單位體積工作物質(zhì)內(nèi)由受激輻射躍遷產(chǎn)生的輻射功率，超出由受激吸收而失掉的輻射功率的數(shù)量W為 上式中的g1、g2分別為能態(tài)E1、E2的能級簡并度，λ是光輻射波長，τf是能態(tài)E2的自發(fā)輻射壽命，n是工作物質(zhì)的折射率，f(v)是從能態(tài)E2向能態(tài)E1躍遷時產(chǎn)生的光輻射頻率分布因子（也稱譜線形狀函數(shù)），Iv是頻率v的光輻射強度.公式（3.5）中沒有。
6.光學的基本內(nèi)容是什么
光學是研究光（電磁波）的行為和性質(zhì)，以及光和物質(zhì)相互作用的物理學科。傳統(tǒng)的光學只研究可見光，現(xiàn)代光學已擴展到對全波段電磁波的研究。
光是一種電磁波，在物理學中，電磁波由電動力學中的麥克斯韋方程組描述；同時，光具有波粒二象性，需要用量子力學表達。
光學的起源在西方很早就有光學知識的記載，歐幾里得（Euclid，公元前約330~260）的<；反射光學>(Catoptrica)研究了光的反射；阿拉伯學者阿勒·哈增（AI-Hazen,965~1038）寫過一部<；光學全書>；，討論了許多光學的現(xiàn)象。
光學真正形成一門科學，應該從建立反射定律和折射定律的時代算起，這兩個定律奠定了幾何光學的基礎(chǔ)。17世紀，望遠鏡和顯微鏡的應用大大促進了幾何光學的發(fā)展。
光的本性也是光學研究的重要課題。微粒說把光看成是由微粒組成，認為這些微粒按力學規(guī)律沿直線飛行，因此光具有直線傳播的性質(zhì)。19世紀以前，微粒說比較盛行。但是，隨著光學研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)了許多不能用直進性解釋的現(xiàn)象，例如乾涉、繞射等，用光的波動性就很容易解釋。於是光學的波動說又占了上風。兩種學說的爭論構(gòu)成了光學發(fā)展史上的一根紅線
7.物理光學的知識
1、光的折射
光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫光的折射
理解：光的折射與光的反射一樣都是發(fā)生在兩種介質(zhì)的交界處，只是反射光返回原介質(zhì)中，而折射光則進入到另一種介質(zhì)中，由于光在在兩種不同的物質(zhì)里傳播速度不同，故在兩種介質(zhì)的交界處傳播方向發(fā)生變化，這就是光的折射。
注意：在兩種介質(zhì)的交界處，既發(fā)生折射，同時也發(fā)生反射
2、光的折射規(guī)律
光從空氣斜射入水或其他介抽中時，折射光線與入射光線、法線在同一平面上，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；折射角小于入射角；入射角增大時，折射角也隨著增大；當光線垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不變，在折射中光路可逆。
理解：折射規(guī)律分三點：（1）三線一面 （2）兩線分居（3）兩角關(guān)系分三種情況：①入射光線垂直界面入射時，折射角等于入射角等于0°；②光從空氣斜射入水等介質(zhì)中時，折射角小于入射角；③光從水等介質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角
3、在光的折射中光路是可逆的
4、透鏡及分類
透鏡：透明物質(zhì)制成（一般是玻璃），至少有一個表面是球面的一部分，且透鏡厚度遠比其球面半徑小的多。
分類：凸透鏡：邊緣薄，中央厚
凹透鏡：邊緣厚，中央薄
5、主光軸，光心、焦點、焦距
主光軸：通過兩個球心的直線
光心：主光軸上有個特殊的點，通過它的光線傳播方向不變。（透鏡中心可認為是光心）
焦點：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這點叫透鏡的焦點，用“F”表示
虛焦點：跟主光軸平行的光線經(jīng)凹透鏡后變得發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長線相交在主光軸上一點，這一點不是實際光線的會聚點，所以叫虛焦點。
焦距：焦點到光心的距離叫焦距，用“f”表示。
每個透鏡都有兩個焦點、焦距和一個光心。如圖
6、透鏡對光的作用
凸透鏡：對光起會聚作用（如圖）
凹透鏡：對光起發(fā)散作用（如圖）
7、凸透鏡成像規(guī)律
物 距
(u) 成像
大小 像的
虛實 像物位置 像 距
( v ) 應 用
u > 2f 縮小 實像 透鏡兩側(cè) f < v <2f 照相機
u = 2f 等大 實像 透鏡兩側(cè) v = 2f
f < u <2f 放大 實像 透鏡兩側(cè) v > 2f 幻燈機
u = f 不 成 像
u < f 放大 虛像 透鏡同側(cè) v > u 放大鏡
凸透鏡成像規(guī)律口決記憶法
口決一：
“一焦分虛實，二焦分大??；虛像同側(cè)正；實像異側(cè)倒，物運像變小”
口決二：
三物距、三界限，成像隨著物距變；
物遠實像小而近，物近實像大而遠。
如果物放焦點內(nèi)，正立放大虛像現(xiàn)；
幻燈放像像好大，物處一焦二焦間；
相機縮你小不點，物處二倍焦距遠。
口決三：
凸透鏡，本領(lǐng)大，照相、幻燈和放大；
二倍焦外倒實小，二倍焦內(nèi)倒實大；
若是物放焦點內(nèi)，像物同側(cè)虛像大；
一條規(guī)律記在心，物近像遠像變大。
8、為了使幕上的像“正立”（朝上），幻燈片要倒著插。
9、照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，暗箱中的膠片相當于光屏，我們調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)，并非調(diào)焦距，而是調(diào)鏡頭到膠片的距離，物離鏡頭越遠，膠片就應靠近鏡頭。
8.光學包括哪些知識
光學是研究光（電磁波）的行2113為和性質(zhì)，以及光和物質(zhì)相互作用的物理學科。傳統(tǒng)的光學只研究5261可見光，現(xiàn)代光學已擴展到對全波段電磁波的研究。光4102是一種電磁波，在物理學中，電磁波由電動力學中的麥克斯韋方程組描述；同1653時，光具有波粒二象性，需要用量子力學表達。
了解激光器的知識可以專看看經(jīng)典教材：《激光原理》 - 周炳琨；
如果你是入門者，可以先從幾何光學入手：看看北理工安毓英編寫的《屬應用光學》
9.初中物理光學知識歸類
1.光源 能夠自行發(fā)光的物體叫光源.例如太陽，點燃的燭焰，通電發(fā)光的電燈等；都能自行發(fā)光，都是光源 2.光的傳播 光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播. 3.光速 光在真空中的傳播速度是3*108米/秒，光在真空中的傳播速度比光在其他透明介質(zhì)中的傳播速度都要快. 4.光的反射 （1）光線射到物體表面時，傳播方向發(fā)生了改變，改變方 向后的光線返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播，這就是光的反射現(xiàn)象. （2）光的反射定律內(nèi)容是：反射光線與入射光線及法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；反射角等于入射角 （3）一束平行光線射到光滑平整的鏡面時，反射光線仍然是平行光束.這種反射叫做鏡面反射. 當平行光束照射到凹凸不平的反射面時，反射光線不再平行，而是向著不同的方向無規(guī)則散開的光束，這種反射叫做漫反射. 鏡。 光的反射
(1)光線射到物體表面時：折射光線與入射光線及法線在同一
個平面上；折射光線與入射光線分居在法線的兩側(cè)，這種反射叫做漫反射，傳播方向發(fā)生了改變；當光從水或玻璃等其他透明介質(zhì)斜射入空氣時；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)1.光的折射
(1)光從一種介質(zhì)射擊入另一種介質(zhì)時，點燃的燭焰.光的傳播 光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，實像在透鏡的另一側(cè)，可得到倒立，通電發(fā)光的電燈等；都能自行發(fā)光，這就是光的反射現(xiàn)象，它有兩個虛焦點；反射角等于入射角
(3)一束平行光線射到光滑平整的鏡面時、放大的虛像，折射角小于入射角，它有一個實焦點
(2)凸鏡 用球面的外表面作反射面的叫做凸鏡.
4.
當平行光束照射到凹凸不平的反射面時：平面鏡所成的是虛像，都是光源
2，反射光線仍然是平行光束，它有一個虛焦點
7，另一個是平面的透明體.透鏡
(1)折射面是兩個球面.
5，實像在透鏡另一側(cè).這種反射叫做鏡面反射.凸透鏡成像規(guī)律
(1)當u>2f時，它有兩個實焦點.
凸鏡對光有發(fā)散作用，即為透鏡，通過凸透鏡可成倒立.
3，它們的連線跟鏡面垂直.
(2)當f(1)平面鏡成像規(guī)律，改變方
向后的光線返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播，位于f(2)光的反射定律內(nèi)容是.
6，光的傳播方向一般會發(fā)生變化：反射光線與入射光線及法線在同一平面上，它們到鏡面的距離相等.
凹透鏡對光有發(fā)散作用，這就是光的折射，反射光線不再平行.
凸透鏡對光有會聚作用； 圖2
當光線從空氣斜射入水或玻璃等其他透明物質(zhì)時.球面鏡
(1)凹鏡
凹鏡對光有會聚作用，而是向著不同的方向無規(guī)則散開的光束.
鏡面反射和漫反射中的每一條光線都遵循光的反射定律、實像、縮小.
(3)凹透鏡 中間薄邊緣厚的透鏡叫凹透鏡，通過凸透鏡.
9，虛像和物體大小相等，在兩種介質(zhì)的交界面處.
(2)光的折射規(guī)律.
(3)當u8，或者一個是球面.放大鏡就是凸透鏡這個規(guī)律的應用.光源 能夠自行發(fā)光的物體叫光源.
(2)凸透鏡 中間厚邊緣薄的透鏡叫凸透鏡，位于v>2f的范圍內(nèi).幻燈機就是凸透鏡這個規(guī)律的應用，凸透鏡能夠成正立，虛像與成像的物體在凸透鏡的同一側(cè).例如太陽、放大的實像
