三棱镜是光学棱镜中的一种形式 [复制链接]

三棱镜是光学棱镜中的一种形式，在外观上呈现几何的三角形，是光学棱镜中最常见，也是一般人所熟知的，但并不是最常用到的棱镜。三棱镜最常用于光线的色散，这是将光线分解成为不同的光谱成分。利用不同波长的光线因为折射率不同，在折射时会偏转不同的角度，便会造成色散的现象。这种效应也被用来对棱镜物质进行高精密度的折射系数测量。物质的折射系数固然在不同的波长会有所不同，但有些物质的折射系数对波长的变化比其他物质强烈(色散非常明显)。棱镜的顶角(在上图中，上面的角)能够影响到棱镜色散时的特性。通常，要适当的选择光线射入的角度和射出的角度，当角度接近布儒斯特角(Brewsterangle)时，在折射时造成的损耗最小。一束白光会分出不同颜色，一般就分为七种颜色，即红、橙、*、绿、蓝、靛和紫。

海市蜃楼(又称“蜃气楼”、“蜃楼”、“蜃景”、“蜃气楼台”、“海市”等)是自然发生的光学现象，它将光线偏折而在遥远的距离或天空中生成虚像。在大气科学中称为蜃景。相对于幻觉，海市蜃楼是一种真实的光学现象，由于观测到的位置是由实际光线折射形成的虚像，它可以用照相机来捕捉影像。然而，会出现什么样的影像全由人类心灵解释的能力来确定。例如，在地面的上蜃景非常容易被误认为来自一小片水洼的反射。蜃景可以分类为“下蜃景”(意思是低)、“上蜃景”(意思是高)和“复杂蜃景”，一种包含一系列异常复杂，垂直堆叠影像，形成快速变化蜃景的上蜃景。成因大气的折射造成海市蜃楼。冷空气的密度比暖空气大，因此有较大的折射率。当光线由冷空气进入有着明确边界的暖空气，光线会弯曲偏离温度梯度的方向;当光线由暖空气进入冷空气，它们会偏向接近梯度的方向。如果接近地面的空气比更上面的温暖，光线会弯曲成朝上呈现凹线的轨迹。一旦光线抵达观测者的眼睛，视觉皮层将解释成它是沿着“视线”笔直的前进，然而这条线只是它抵达人眼处弧线的切线方向。结果是天空上的下蜃景似乎是在地面上。观测者可能会错误的解释这些景象是水反射至空中的，对大脑而言，这是较为合理和常发生的。在地面的空气比上层微冷的状况，光线会被偏折朝下，产生“上蜃景”。“宁静”状态的地球大气层垂直梯度大约是高度每升高米，温度变化-1℃(数值是负的是因为温度随高度增加而降低)。发生蜃景的温度梯度必须比这个大许多。依据M.Minnaert[21，这个温度梯度的量级至少是每米2℃，而要达到每米4℃或5℃才会出现明显的蜃景。这些条件常出现在被强力加热的地面，例如，当太阳一直照耀着砂或沥青，通常就会生成下蜃景的景象。

前述的模型解释了下蜃景的成因，之所以称为“下”是因为看见的影像是在实际物体下方的缘故。真实的物体是蓝天或在这一方向的远方物体，意思是说我们看见的物体实际上是在远方地面被蓝色补缀的。对在沙漠中筋疲力竭的旅行者，它看起来像是湖水;在柏油路的道路上，它看似满溢的水或甚至是油。这被称为“沙漠蜃景”或“高速路蜃景”。请注意，在阳光的曝晒下砂和柏油都会变得很热，很容易就会比上方1米的空气热上10℃，而足以形成蜃景。

上蜃景复杂蜃景，名称来自于意大利的MorganleFay，神话中与亚瑟王是异母姊妹的仙女，是非常复杂的上蜃景。他会更替的出现被压缩或伸展、倒置和抬升的影像。复杂蜃景也是一种快速变化的唇景。

复杂蜃景几乎可以在任何区域中观察到，但是最常见的是在极地，特别是有着一致低温的大片冰层。在极地的复杂屈景现象都在相对较冷的天气被观察到，然而在沙漠、海洋、和湖泊可以在热天观察到。要生成复杂蜃景，逆温层须要对光线造成强大的偏折，在逆温层内的偏折必须大于地球表面的曲率。

在这样的条件下，光线被偏折并且成为弧形。一为观测者的位置必须在其中或低于大气波导之下才能看见复杂蜃景从海平面到高山顶，甚至在飞机上，在大气层的任何高度都可以看见复杂蜃景。蒙气差光由真空进入空气中时，传播方向只有微小的变化.虽然如此，有时仍然不能不考虑空气的折射效应.来自一个遥远天体的光穿过地球大气层时被折射的情景.覆盖着地球表面的大气，越接近地表越稠密，折射率也越大。

我们可以把地球表面上的大气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的,星光从一个气层进入下一个气层时，要折向法线方向.结果，我们看到的这颗星星的位置，比它的实际位置要高一些.这种效应越是接近地平线就越明显.我们看到的靠近地平线的星星的位置，要比它的实际位置高37分.这种效应叫做蒙气差，是天文观测中必须考虑的.光导纤维运作原理光纤是圆柱形的介质波导，应用全反射原理来传导光线。光纤的结构大致分为里面的核心部分与外面的包覆部分。为了要局限光信号于核心，包覆的折射率必须小于核心的折射率。渐变光纤的折射率是缓慢改变的，从轴心到包覆，逐渐地减小:而突变光纤在核心-包覆边界区域的折射率是急剧改变的。

全息摄影(英语:Holography)，又称全息投影,全息3D，是一种记录被摄物体反射(或透射)光波中全部信息(振幅、相位)的照相技术，而物体反射或者透射的光线可以通过记录胶片完全重建，仿佛物体就在那里一样。通过不同的方位和角度观察照片，可以看到被拍摄的物体的不同的角度，因此记录得到的像可以使人产生立体视觉。干涉与衍射在一个或者多个波前叠加的时候会出现于涉现象。而在一个波前接触到一个物体的时候就会产生衍射。全息摄影重建的过程在下面完全是用于涉和折射进行了解释。这个解释有所简化，但是足以理解全息摄影过程的工作原理了。

激光1活跃激光介质2光泵浦能量3高反射率反射镜4.输出功率耦合器5激光光束受激辐射电子的运动状态可以分为不同的能级，电子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的电磁波(所谓自发辐射)。一般的发光体中，这些电子释放光子的动作是随机的，所释放出的光子也没有相同的特性，例如钨丝灯发出的光。

当外加能量以电场、光子、化学等方式注入到一个能级系统并为之吸收的话，会导致电子从低能级向高能级跃迁(所谓受激吸收)，当自发辐射产生的光子碰到这些因外加能量而跃上高能级的电子时，这些高能级的电子会因受诱导而迁到低能级并释放出光子(所谓受激辐射)，受激辐射的所有光学特性跟原来的自发辐射包括:频率、相位、前进方向等会是一样的，这些受激辐射的光子碰到其他因外加能量而跃上高能级的电子时，又会再产更多同样的光子，最后光的强度越来越大(即光线能量被放大了)，而与一般的光不同的是所有的光子都有相同的频率、相位(同调性)、前进方向。

3-Dfilm是使用一种立体镜视觉显示系统，再制画面将左右眼平面投影影像立体显现成像，令观众对影像产生立体深度。技术上，通常采用两台摄影机摆设，同步拍摄影像，取得主体左右侧体的立体感。观看时，观众的视觉皮层会自动对图像结合为单一三维影像画面。现代电脑技术已能够不采用传统双机"拍摄”，使用CGI电脑特效制作三维电影。欣赏时需要配戴合适的立体眼镜。观看立体电影时，观众需要戴上一副眼镜，镜片其实是一对透振方向互相垂直的偏振片。其原理是平时我们只有用两只眼镜看物体才能产生立体感，如果用两个镜头如人眼那样，从两个不同的方向同时摄下电影场景的像，制成正片。在放映时通过两个放映机用振动方向互相垂直的两种先偏振光重叠地放映到银幕上，人眼通过上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只能看到相应独立的一个图像。就会像直接观看时那样产生立体的感觉。

泊松光斑也称阿拉戈光斑。是一种由于光的衍射而产生的一种光学现象。当单色光照射在宽度小于或等于光源波长的小圆板或圆珠时,会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，这个亮斑就被称为泊松亮斑。这个亮斑的出现是对光的波动性的一个很好的证明。

有趣的是，虽然这个现象是由最早计算得到它的法国物理学家西莫恩·泊松命名，但泊松却是企图利用“中心点的光穿过障碍物到达光屏”这个与常识相违背的结论来推翻光的波动说。除光外，在其他物质流的衍射现象中也能发现泊松亮斑的存在。

在光学上，牛顿环(英语:Newtonsrings)，也叫做牛顿圈，是一个#等厚干涉I等厚薄膜干涉现象。将一块平凸透镜凸面朝下放在一块平面透镜上，将单色光直射向凸镜的平面，可以观察到一个个明暗相间的圆环条纹。若使用白光，则可以观察到彩虹状的圆环彩色条纹。第一个对此现象进行分析的人是英国物理学家艾萨克·牛顿爵士，因而命名为牛顿环。[1]牛顿环现象是由平凸透镜下凸面和平面透镜的上平面(即两透镜间的空气薄膜的上下表面)所分别反射的光线产生干涉的结果。光线进入平凸透镜到达凸面进入空气时，一部分在该界面发生反射，另一部分透射后在下方的平面透镜发生反射，并与前一束后一次反射是在空气(光疏介质)-玻璃(光密介质)界面上发生的，反射光发生半波损失而与入射光反相。