医学物理学波动光学课件•波动光学基本概念与原理•干涉原理及应用•衍射原理及应用•偏振光原理及应用•波动光学在医学领域应用•实验方法与技巧contents目录01波动光学基本概念与原理光波是一种电磁波，具有波动性和粒子性。描述光波的基本物理量包括振幅、频率、波长、波速等。光波的传播遵循波动方程，可以通过解波动方程得到光波的传播规律和特性。光波性质及描述方法产生干涉现象的条件包括：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。常见的干涉现象有双缝干涉、薄膜干涉等。干涉现象是指两列或多列光波在空间某些区域相遇时，相互叠加产生加强或减弱的现象。干涉现象及其条件衍射现象是指光波遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播的现象。菲涅尔衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，在障碍物边缘产生的弯曲现象。衍射现象可以分为菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射两种类型。夫琅禾费衍射是指光波通过小孔或狭缝时，产生的衍射现象，其特点是在屏幕上形成明暗相间的圆环状衍射图样。衍射现象及其分类偏振现象是指光波中只包含特定振动方向的光波分量，而其他方向的光波分量被滤除或减弱的现象。双折射现象是指某些晶体对入射光产生两个不同折射率的折射光的现象，这两个折射光具有不同的振动方向和传播速度。偏振现象与双折射描述偏振现象的物理量包括偏振度、偏振角等。双折射现象在光学仪器、光学通信等领域有重要应用。02干涉原理及应用实验原理杨氏双缝干涉实验是波动光学中的经典实验，通过双缝干涉现象揭示光波的干涉规律。当单色光通过两个小缝后，在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹，这是由于光波通过双缝后产生的相干波前叠加所致。实验装置杨氏双缝干涉实验装置包括光源、双缝装置、屏幕等部分。其中，光源需为单色光，双缝装置由两个小缝组成，屏幕用于接收干涉条纹。实验现象当单色光通过双缝后，在屏幕上观察到明暗相间的干涉条纹。条纹间距与光波长、双缝间距及屏幕到双缝的距离有关。杨氏双缝干涉实验薄膜干涉及其应用薄膜干涉原理当光波照射到薄膜上时，一部分光在薄膜前表面反射，另一部分光透射进入薄膜并在后表面反射。这两束反射光相遇时产生干涉现象，形成薄膜干涉。薄膜干涉的应用薄膜干涉在光学仪器、光学测量等领域有广泛应用。例如，利用薄膜干涉可以测量光学表面的反射相移、光学薄膜的厚度等。牛顿环实验是利用光的等厚干涉现象来测量光学表面反射相移的一种实验方法。当单色光垂直照射到凸透镜上时，在透镜与平面玻璃之间形成空气薄膜。由于空气薄膜的厚度不同，使得反射光产生不同的光程差，从而形成明暗相间的牛顿环。牛顿环实验原理通过测量牛顿环的直径和环数，可以计算出光学表面的反射相移和透镜的曲率半径等参数。牛顿环的测量牛顿环实验与测量迈克耳孙干涉仪是一种基于分振幅法的干涉测量仪器。它通过分束器将入射光分为两束，分别经过两个反射镜后再次汇合产生干涉现象。通过调整反射镜的位置和角度，可以观察到不同的干涉条纹。迈克耳孙干涉仪原理迈克耳孙干涉仪在光学测量、光学表面检测等领域有广泛应用。例如，利用迈克耳孙干涉仪可以测量光学表面的反射相移、光学元件的面形误差等。同时，它还可以用于测量长度、角度等物理量。迈克耳孙干涉仪的使用迈克耳孙干涉仪原理及使用03衍射原理及应用光波通过单一狭缝时发生的衍射现象，形成明暗相间的衍射条纹。单缝衍射由大量等宽、等间距的平行狭缝组成的光栅，光波通过光栅后发生多缝干涉和单缝衍射，形成光栅衍射图谱。光栅衍射在光谱分析、光学测量等领域有广泛应用，如光谱仪、干涉仪等。光栅衍射应用单缝衍射与光栅衍射圆孔衍射与泊松亮斑圆孔衍射光波通过圆形小孔时发生的衍射现象，形成明暗相间的圆环状衍射图案。泊松亮斑当单色光照射在直径恰当的小圆板时，在小圆板后面的屏上会出现一个亮斑，称为泊松亮斑。泊松亮斑应用可用于测量光学表面的反射相移等新原理新技术，也可应用于光学精密测量、光学表面反射相移检测等领域。X射线衍射原理X射线通过物质时，与物质内部原子发生相互作用，产生散射波并相互干涉，形成X射线衍射图谱。X射线衍射在医学中应用用于分析生物大分子的结构、研究药...
