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光學元件

物理. 光學元件. 光學原理. 反射 (Reflection) 折射 (Refraction) 全反射 (Total Internal Reflection, TIR) 吸收 (Absorption) 光源 (Light Sources) 上述，均屬於幾何光 學的光學領域。. 反射 (Reflection). 鏡面反射 (Specular reflection) 擴散反射 (Spread reflection) 和漫射反射 (Diffuse reflection).

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Presentation Transcript

  1. 物理 光學元件

  2. 光學原理 • 反射(Reflection) • 折射(Refraction) • 全反射(Total Internal Reflection, TIR) • 吸收(Absorption) • 光源(Light Sources) • 上述，均屬於幾何光學的光學領域。

  3. 反射(Reflection) • 鏡面反射(Specular reflection) • 擴散反射(Spread reflection) • 和漫射反射(Diffuse reflection) 鏡面反射是指光線的入射角度相等於反射的角度，如圖3-2擴散反射發生當在不平坦的表面且反射的光線超過一個角度。

  4. 擴散反射發生當在不平坦的表面且反射的光線超過一個角度，所有的反射光的反射角或多或少會與入射角相同，如圖3-3擴散反射發生當在不平坦的表面且反射的光線超過一個角度，所有的反射光的反射角或多或少會與入射角相同，如圖3-3 漫射型反射這種情形發生在粗糙或不光滑的表面，其反射光會有許多不同的角度，如圖3-4。

  5. 當光線照在一個完美的光滑表面會發生鏡面反射，完全遵守「反射定律(Law of reflection)」，入射角（入射光線與垂直表面的法線所夾的角度，Incident angle iθ）會相等於反射角（反射光線與垂直表面的法線所夾的角度，Reflected angle rθ），如圖3-5。

  6. 當光線照在一個粗糙的表面，光線將會立刻以許多不同的方向反射或穿透，如圖3-6，在背光的材料中，擴散板、擴散片屬於穿透擴散(Diffuse transmission)的性質，底反射板、燈管固定框架屬於反射擴散(Diffuse reflectance)性質。

  7. 折射(Refraction, Snell’s law) • 當光線從一種材料行進到另一種材料時，例如從空氣進到玻璃，此時光線會被折射，也就是光線會彎曲及改變速度。折射取決於二個因子：一個是入射角(Incident angle)以符號1θ表示，另一個為材料的折射率(Refractive index)，折射率等於真空中的光速(c)比上光在材料中的光速(v)

  8. 全反射(Total Internal Reflection, TIR) 根據折射定律，當光由一個較高折射率的材料行進到一個較低折射率的材料時，隨著入射角的增大，折射光會愈偏離法線，當入射角達到一個臨界角度(Critical Angle, θ)，折射光線將會通過兩種材料的邊界，若入射角再增大，所有的光線將被反射回材料的內部。

  9. 圖3-8在說明幾條不同入射角的光線，光線1、光線2和光線3的入射角小於cθ；光線4的入射角正好等於cθ；光線5的入射角大於cθ。背光的材料中如PMMA其TIR = 42.2°、Typical glass其TIR = 41.8°，Polycarbonate其TIR = 35.7°。

  10. 吸收(Absorption) 一個物體可以吸收部分或全部的入射光轉換成熱，許多材料會吸收特定波長的光 線，稱之為選擇性吸收(Selective absorption)。 光源(Light Sources ) 能自行發光的物體,我們稱它為光源

  11. 為什么我們會看到日食? 每當月球運行至地球與太陽之間，三個天體連成一線時，日食便會發生。月球阻擋了太陽光，在地球上造成陰影，使某些地區不能接受到部份或全部陽光。至於觀測者看到太陽給遮蓋了多小，則要視乎他們身處的地方相對月球陰影的位置。如觀測者在半影區內，他們會看到日偏食，而身處本影區的人則會看到日全食。

  12. 某些時候，月球距離地球較遠，它的本影不能抵達地球，即月亮不能完全把太陽遮蓋。在這個情況下，身處本影投射區的人在最大掩蝕的階段仍會看到一圈太陽的光環，這便是日環食，而位處半影區的觀測者則會看到日偏食。某些時候，月球距離地球較遠，它的本影不能抵達地球，即月亮不能完全把太陽遮蓋。在這個情況下，身處本影投射區的人在最大掩蝕的階段仍會看到一圈太陽的光環，這便是日環食，而位處半影區的觀測者則會看到日偏食。

  13. 日全食可分為五個階段： • 月球圓面剛剛和太陽圓面相接觸時稱為初虧，這時日偏食開始。 • 初虧以後，月球和太陽兩圓面相內切稱為食既，這時日全食開始 。 • 月球圓面中心和太陽圓面中心最近時稱為食甚。 • 月球圓面和太陽圓面第二次內切稱為生光，這時日全食結束 。 • 生光以後，月球圓面和太陽圓面第二次外切稱為復圓，日偏食結束 。

  14. 日全食

  15. 日環食

  16. 日偏食

  17. 甚麼是曙暮光? • 民用曙暮光指黃昏時從日落至太陽中心移到地平下6度的一段時段或晨早太陽中心由地平下6度上升至日出的時段。 • 航海曙暮光及天文曙暮光分別為太陽中心在地平下12和18度至日出及日落至太陽中心在地平下12和18度的時段。

  18. S2B 17,22,42,44

  19. END

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