大学光学原理主要包括以下几个方面:
光的直线传播定律:
光在同种均匀介质中沿直线传播。
光的独立传播定律:
不同光源发出的光线从不同方向通过某点时,彼此不影响,各光线的传播不受其它光线影响。
光的反射定律:
反射线、人射线和法线共面;反射线与人射线分布于法线两侧;反射角等于入射角。
光的折射定律:
折射线、人射线和法线共面,折射线和入射线分居法线两侧;对确定的两种介质,入射角(i)的正弦和折射角(r)的正弦之比是一个常数。介质的折射率n=sin i / sin r = c / v。全反射条件:光从光密介质射向光疏介质;入射角大于临界角A,sinA=1/n。
费马原理:
光在均匀介质中总是沿最短的路径传播,即光沿直线传播。
马吕斯定律:
光线束在各向同性的均匀介质中传播时,始终保持着与波面的正交性,并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。
麦克斯韦方程组:
物理光学的基础,描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系。
菲涅耳原理:
波动光学的基本原理,描述光在界面上的传播行为。
惠更斯原理:
波动光学的基本解释,描述光波在空间中的传播。
光的干涉:
光波的数学描述及其时空周期性,光波的叠加与干涉,光场的时空相干性,不同类型干涉(分波前干涉与分振幅干涉)的原理及其典型干涉装置的原理、结构与可能的应用。
光的衍射:
衍射的概念、基本原理、近似处理与分类,不同类型衍射问题(菲涅尔衍射与夫琅和费衍射)的分析处理及计算方法,典型衍射孔径的衍射,光栅分光及光栅光谱仪的原理、主要性能与应用。
光的偏振与光在晶体中的传播:
光的偏振态(线偏振光、圆偏振光、非偏振光及部分偏振光),偏振度,偏振片及其光强响应。晶体双折射:有关概念定义,平面光波在单轴晶体内的传播——惠更斯作图法。各种晶体光学器件(线偏振器、波片、补偿器、圆偏振器)的原理及其应用。
光的量子性:
光由光子组成,具有能量和动量,可以与物质发生相互作用,解释光电效应、康普顿散射和光子的波动性等现象。
这些原理构成了大学光学课程的基本框架,涵盖了从几何光学到物理光学的各个方面。学习光学不仅需要掌握这些基本原理,还需要通过实验和计算来深入理解这些原理的应用。