光学的课件

下面是小编帮大家整理的光学的课件，本文共8篇，希望对大家的学习与工作有所帮助。本文原稿由网友“小小小猪精”提供。

篇1：光学的课堂教学课件

教学目标

1、知识与技能：

①理解并掌握光沿直线传播的条件。

②了解光的直线传播规律在社会生活与生产中的一些应用。

③了解光在真空中的传播速度c＝3×10m／s。

2、过程与方法：

①通过开放性的实验探究，认识光在空气、水和玻璃等均匀介质中传播的特点（沿直线传播）。

②观察演示实验“光在不均匀糖水中的路径”，启发学生归纳总结得出光沿直线传播的条件。

3、情感、态度与价值观：

通过实验，让学生体验学光学的乐趣，并在实验过程中学习合作与交流。

②引导学生应用“光沿直线传播的规律”解释一些简单的自然现象，解决一些实际问题，让学生意识到光的世界既神奇美丽，又有规律可循，而且利用这些规律能帮助人们更好地认识自然，改善生活质量，提高工作效率。

重点、难点分析

光沿直线传播的规律的理解和掌握是本节教学的重点，设计与组织关于“光总是沿直线传播吗？”这一问题的探究活动是本书的难点。

教学模式

科学探究教学模式。设置问题情景，使学生对所观察到的现象进行科学探究，找出现象后面隐藏的规律，教会学生掌握科学家在研究时所用的技能和术语。

实验器材

教师教具：激光笔、水、墨水、个、纸团、火柴、玻璃砖。

教学过程

一、新课引入

由神话女娲炼五彩石补天的例子，在轻松愉悦的环境中进入这节课的学习。

二、新课教学

1、探究光的直线传播的条件

［问题一］同学们刚才看到了许多光沿直线传播现象，但是光总是沿直线传播吗？ 演示一：光笔发出光直接照射充满烟雾的塑料瓶冻发现光空气中沿直线传播

演示二：用激光笔发出光束向滴了少量墨水的水中投射，可以看到光在水中沿直线传播。

演示三：将激光射过玻璃砖的毛边，可以看到光在玻璃中沿直线传播。

组织学生归纳得出：光在空气、水、玻璃中沿直线传播。

［问题二］早上太阳还在地平线以下，我们却能看到他这说明甚么

学生讨论

③引导学生归纳出光沿直线传播的条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。

2、介绍光线的概念

由于平时我们见得最多的是光沿直线传播的情形。所以物理学中就用带箭头的'直线来表示光的传播方向．比如要表示电灯的光在空气中的传播时，我们就沿光的传播路径作一些直线。这种直线叫做光线。

3、应用：解释自然现象

（1）影子的形成

设问一：请同学们想想；如果电灯的光在传播的过程中，遇到了不透光的障碍物，在障碍物后边会有什么东西形成？

课件演示：人在阳光下形成的阴影

②日食

由影子的成因，顺利过度到日食。

设问二：当地球、月亮和太阳运动到一条直线上，地球处在月亮的影区时．地球上影区中的人能看到太阳吗？这种现象叫什么？

③小孔成像

演示：仍然运用前边的器材，保持电灯不动，用一个大纸板完全遮住圆筒形蛋糕盒底部的进光口．并在纸板上开一个小圆孔。

设问三：如果打开电灯，一部分光将穿过小孔射到屏上，请同学们猜想一下，在屏上将看到什么？

打开电灯，学生观察屏上的现象以及灯丝的形状，大家看到什么了？“V”字形的光斑，灯丝的形状也是“V”字形的。但是开口和光斑相反。

引导学生分析出小孔成像的原理。

4、光的传播速度

介绍：光在真空中的速度是299792458m／s，近似等于3×10m／s。

3×10m／s到底有多快呢？

你知道我们平时一眨眼需要多少时间吗？需要0．1秒，就在你眨眼的工夫，一个以光速飞行的超人，能够飞行3万公里。这个距离让一个普通人不停的走，大约要走250天，可见光速之大。

三、小结

请同学们回想一下，这节课你收获了什么？研究光的直线传播我们经历了一个什么样的过程？

带领学生回忆：在观察神奇美丽的光现象的过程中，提出光是否总是沿直线传播的问题，然后通过实验探究，在相互交流中概括出了光在同种均匀介质中沿直线传播的结论。并且运用这个结论解释了一些自然现象。帮助我们更好的认识自然，不仅如此，还可以利用它改善我们的生活，提高工作效率，那么利用它你能做些什么？

四、思维拓展

①射击时瞄准。

给你一个玩具枪和激光器，你能想到什么？

②激光准直。

安装高楼电梯时，怎样使几十米高的电梯又正又直？

五、作业

①课后请用光的直线传播知识来测学校旗杆的高度？

②试一试，制作一架小孔照相机，并用它来观察蜡烛所成的像，看一看，在什么情况下，蜡烛所成的像放大，在什么情况下所成的像较

篇2：现代光学制造技术课件

●教学目标

一、知识目标

1.了解光的折射的现象.

2.了解光从空气射入水中或其他介质中时的偏折规律.

3.了解光在发生折射时，光路的可逆性.

二、能力目标

1.通过观察，认识折射现象.

2.体验由折射引起的错觉.

三、德育目标

初步领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、亲近的情感.

●教学重点

知道光的折射规律.

●教学难点

解释简单的折射现象.

●教学方法

实验法、归纳法、讲练法.

●教学用具

演示用：激光光源、光的折射演示装置、水槽.

学生用：碗、筷子、茶杯、硬币、适量的水.

●课时安排

1 课时

●教学过程

一、创设问题情境，引入新课

让学生做两个学生实验，激发学习兴趣.

〔学生实验1〕在碗中盛满水，把筷子斜插到碗的底部，从侧面斜视水面，会发现水中的筷子看上去好像向上弯折了.

〔学生实验2〕在空的茶杯里放一枚硬币，移动杯子，使眼睛刚刚看不到硬币，保持眼睛和杯子的位置不变，慢慢地向杯里倒水，随着水面的升高，观察者看到了硬币，还会发现硬币升高了.

上述实验中，学生能看见水中“弯折”的筷子和“升高”的硬币，是由于光在水和空气的界面上发生了一种光现象，这就是本节要学习的光的折射，由此引入新课.

二、新课教学

（一）光的折射

〔师〕我们已经学习了光的直线传播现象、反射现象.以及光在反射时所遵循的规律——光的反射定律.这些现象都是光在同种均匀介质中传播的现象.那么光从一种介质斜射入另一种介质时又将如何传播呢？

教师利用演示实验让学生观察光的折射现象.实验装置如图所示，其中圆形白色屏E（可用2 cm厚木板刷上白油漆）边缘标有均匀刻度，中间开有长方形口，恰好将长方形玻璃容器放进去，容器中装适量的水，并在水中插有可转动的白色屏F（树脂板或塑料板），白色屏E和F可显示光束传播的路径.圆周上有一可移动的激光光源S（可用激光棒）.

〔师〕光从空气斜射入水中，传播方向是否改变呢？

〔生甲〕传播方向不改变，仍沿直线传播.

〔生乙〕传播方向要发生改变.

〔师〕光从空气斜射入水中，如果改变方向，是向介面偏折呢？还是向法线偏折？

〔生甲〕向介面偏折.

〔生乙〕向法线偏折.

〔师〕上面问题的回答谁对谁错呢？下面我们用实验来验证一下.

〔演示1〕

使E、F在同一平面上，让光从空气斜射向水面.

〔现象〕光从空气斜射入水中，在空气中发生反射，同时在水面处改变方向进入水中，同时向法线偏折.

师生共同分析得出结论：

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫光的折射.

（二）有关折射的几个专用名词

1.教师把刚才光的折射现象在黑板上画出光的折射光路图.

2.从图中介绍，什么是折射光线和折射角.为了防止学生把折射光线与界面的夹角误认为折射角，所以，要特别指出，折射角是折射光线与法线的夹角.

（三）光的折射规律

〔演示2〕使E、F在同一平面上，让光从空气斜射向水面，改变入射角，再做两次.

演示过程要让学生观察两点：

1.光从空气射入水中，入折角和折射角哪个大？

2.随着入射角的增大（减小）折射角将如何改变？

〔现象〕①光从空气斜射入水中，折射角小于入射角.

②折射角随着入射角的增大 （减小）而增大（减小）.

〔演示3〕把白色屏F分别向前、向后折，让光以某一角度射向水面.

〔师〕大家能否看到水中的光线.

〔生〕看不见.

师生共同分析得出结论：

①折射光线、入射光线、法线位于同一平面内.

②折射光线、入射光线位于法线的两侧.

〔演示4〕让光垂直射向水面

〔师〕大家观察一下进入水中的光线沿什么方向前进？

〔生〕光沿直线传播，传播方向不变.

师生共同分析得出：

当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变.

〔师〕当光线垂直射向介质表面时，入射角和折射角各是多少度？

〔生〕当光线垂直射向介质表面时，入射角为0°,折射角也为0°.

〔师〕利用图提出问题：如果让光线逆着折射光线的方向从水或其他介质射入空气中，光线是否沿原入射光线射出呢？

〔演示5〕

①先让光由空气射入水中，记下入射光线、入射点、折射光线的位置.

②再让光线逆着折射光线方向射入，观察光线是否逆着原入射光线方向射出.

教师演示，学生观察后师生共同分析得出结论：

在折射时光路是可逆的.

（四）用光的折射规律解释一些简单的现象

1.盛了水的碗，看上去好像变浅了

〔分析〕如图所示，从碗底S点发出的光线，由水进入空气时，在水面上会发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，觉得这些光线好像是从它们反向延长线交点S′发出来的.S′就是S的虚像，S′比S与水面的距离近.所以，人看上去盛水的碗底好像变浅了.

2.放在杯底刚好看不见的小石头，加上水又会看得见.

〔分析〕在未加水之前的小石头S点，射入人眼的这部分光，被杯的边沿挡住如图甲所示，射向其他方向的光线，也没有射进人的眼睛，所以，人眼看不见小石头.当水加到一定程度时，S点从水射入空气时，在水面发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼.如图乙所示，人可以看见小石头，其实，人看到的只是小石头的虚像.

三、知识小结

通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：

1.光的折射现象.

2.光的折射规律.

3.用光的折射解释简单的光现象.

四、布置作业

1.复习本节课文.

2.P48动手动脑学物理①②③④.

3.预习第五节“看不见的光”.

五、板书设计

第四节 光的折射

1.光的折射

光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射.

2.光的折射规律

①折射光线与入射光线、法线在同一平面内.

②折射光线和入射光线分居法线两侧.

③折射角随着入射角的增大（减小）而增大（减小）.

④当光从空气斜射入其他透明介质时，入射角大于折射角；当光从其他透明介质斜射入空气时，入射角小于折射角.

⑤当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变.

⑥在折射时光路是可逆的.

3.解释现象

①池水变浅.

②硬币升高.

篇3：现代光学制造技术课件

●教学目标

一、知识目标

1.知道光沿直线传播的条件及光速.

2.了解色散现象，知道色光的三原色和颜料的三原色是不同的.

3.理解光的反射定律.

4.知道平面镜成像特点及应用.

5.知道光的折射定律.

6.了解红外线、紫外线的特性及应用.

二、能力目标

培养学生综合的能力，用所学知识解决实际问题的能力.

三、德育目标

要抱着实事求是的态度，通过实验，探究所学知识的内在规律.

●教学重点

1.光在同种均匀介质中是沿直线传播的.

2.光的反射定律和平面镜成像的规律.

3.光的折射定律.

●教学难点

1.光学知识的实际应用.

2.运用光学知识完成光路图.

●教学方法

归纳法、问答法、讲练法.

●教学用具

投影片、投影仪.

●课时安排

1课时

●教学过程

一、引入新课

上一节课的课后作业是复习第二章，大家是否复习过？复习的效果如何呢？让我们检查一下.

二、新课教学

（一）光的直线传播、光速、颜色

〔师〕光沿直线传播的条件是什么呢？

〔生〕光在同一种均匀介质中是沿直线传播的.

〔师〕哪些现象说明光沿直线传播？

〔生〕小孔成像、影子的形成、日月食的形成、激光准直都说明光是沿直线传播的.

〔师〕光在真空中的传播速度是多大？

〔生〕光在真空中的传播速度最大,为3×108 m/s.

〔师〕色光的三源色和颜料的三原色分别是什么？

〔生〕色光的三原色是红、绿、蓝.

颜料的三原色是品红、黄、青.

〔投影片出示例题〕

〔例1〕夜晚,当你与一盏路灯的距离由近到远时，你的影子的长度有什么变化？请作图说明.

解析：由灯到头顶的连线与地的交点到人脚的区域光不能到达而形成人影,如图所示.

由于光是沿直线传播的，人站在D点时，如图所示，CD段光不能到达为人影部分；人站在B点时，AB段光不能到达为人影部分；因为CD＜AB，所以当人与一盏路灯的距离由近到远时，影子的长度由短变长.

〔例2〕下图是月球的影区分布，当人随地球运动到____区时会看到日全食.运动到____区时会看到日偏食，运动到____区时会看到日环食.

解析：由于光的直线传播，月球又是不透明体，当月球运转到太阳和地球之间时，因月球挡住了太阳光，地球上的人就能观察到日食现象.从图中不难看出，地球运动到B区，太阳光全部被月球挡住，看到的是日全食.

运动到A区，太阳光部分被挡住，看到的是日偏食.

运动到C区，太阳中间被月球挡住，看到的是日环食.

〔例3〕太阳光穿过茂密树叶间的缝隙在地面上形成的光斑

A.是方形的，它是太阳的虚像

B.是圆形的，它是太阳的虚像

C.是圆形的，它是太阳的实像

D.是方形的，它是太阳的实像

解析：这是一个小孔成像的问题，由于光斑是实际光线会聚而成的，所以是太阳的实像，是圆的.选C.

（二）光的反射、平面镜成像、球面镜

〔师〕光的反射定律是什么？

〔生〕光的反射定律为：反射光线、入射光线、法线在同一平面内；反射光线、入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角.

〔师〕能不能说入射角等于反射角？为什么？

〔生〕不能说入射角等于反射角，因为先有入射，后有反射.

〔师〕漫反射遵守光的反射定律吗？

〔生〕漫反射也遵守光的反射定律.

〔师〕平面镜成像原理是什么？

〔生〕平面镜所成的像是反射光线反向延长线的交点，是虚像.

〔师〕平面镜成像特点是什么？

〔生〕平面镜成像特点可概括为八个字：虚像、等大、等距、垂直.即①平面镜所成的像是虚像；②像和物体的大小相等；③像和物体到镜面的距离相等；④像和物体的连线垂直于镜面.

〔师〕球面镜可分为哪两类？

〔生〕球面镜可分为凹面镜和凸面镜.

〔师〕凹面镜、凸面镜各有什么光学性质？

〔生甲〕凹面镜能使平行光线会聚在焦点上，如把光源放在凹镜的焦点上，光源发出的光经凹镜将成为平行光.

〔生乙〕凸面镜能使平行光线变得发散.

〔投影片出示例题〕

〔例4〕一条光线投射到和它垂直的平面镜上，如图所示，要想使反射光线跟入射光线成直角，镜面应旋转多少度角？

解析：此题中镜面可向任意方向旋转，所得结果都一样，因此可选取任意一种转动方式来解此题.

①由题意作出反射光线OB，使OB⊥OA.

②由反射定律知，∠AOB的角平分线ON即为法线.

③因为法线垂直于镜面，所以可作出平面镜位置，如图所示.

④平面镜转动的角度：

∠BOM′=∠M′ON-∠BON=90°-45°=45°

可见，当入射光线不变，镜面绕入射点旋转一个角度时，反射光线偏转的角度等于两部的镜面旋转的角度.

〔例5〕一平面镜竖直地挂在墙上，A、B、C三物体放在镜子前面，人眼的位置如图所示固定不动，则人通过平面镜可以看到

A.A和B的像

B.B和C的像

C.只看见B的像

D.A、B、C的像都能看到

解析：人眼能看到物体的像的条件是：从物体发出（或反射）的光线经镜面反射后能到达人眼中.当镜子和人眼的相对位置确定后，人眼所能看到的反射光线就被限制在入射到镜子边缘后，反射光线能到达人眼的范围之内，如图所示的光线Ⅰ和Ⅱ所夹部分的范围内人眼只能观察到物体A和B的像，不能观察到C的像.答案A正确.

〔例6〕如图甲所示，从发光点S发出的一条光线经镜面MN反射后恰好过A点，画出这条光线.

解析：根据平面镜成像的规律.首先根据对称法作出S点关于镜面MN的对称点S′，通过A点的反射光线反向延长必过S′，连接A、S′交镜于镜面于O点，OA即为反射光线，SO即为入射光线，如图乙所示.

〔例7〕如右图所示，在平面镜前有一物体AB，画出物体在平面镜中所成的像.

平面镜成像的光路图作法

方法1：用光的反射定律完成.

方法2：用平面镜成像规律，直接利用物像对于镜面对称的特点完成.

解法1：如图甲所示，根据平面镜成像特点从A、B两点各画一条与平面镜垂直的线AO1、BO2，然后延长AO1交A′,使O1A′=AO1，A′就是A点的虚像.同法找出B点的虚像B′，连接A′B′即为AB的像.

解法2：如图乙所示，根据反射定律，由A点发出两条光线AC、AD射到平面镜上，画法线，进而画出反射光线CE、OF，反向延长CE、DF在镜后有一个交点A′，A′即为A在平面中所成的像.同法可找出B在平面镜中所成的像B′.连接A′B′即为AB在镜子所成的像.

（三）光的折射、看不见的光

〔师〕光的折射遵循什么规律？

〔生〕光的折射遵循光的折射定律.

〔师〕光的折射定律的内容是什么？

〔生〕光的折射定律的内容是：折射光线、入射光线、法线在同一平面内；折射光线、入射光线分居在法线的两侧；折射角随着入射角的增大（减小）而增大（减小）；当光从空气斜射入水等其他透明介质时，入射角大于折射角；当光从水等其他透明介质中斜射到空气中时，入射角小于折射角；当光线垂直入射时，传播方向不改变.

〔师〕在反射、折射时光路是否可逆？

〔生〕在反射、折射时光路都是可逆的.

〔投影片出示例题〕

〔例8〕如图所示，AO是由空气向水面斜射的一条光线，光线与水面的夹角为30°，画出反射光线和折射光线的大致方向，并标出入射角和反射角的大小.

解析：由题意知，本题是已知入射光线和水面位置，作反射光线和折射光线.

这类作图题，关键在于通过入射点作垂直界面（水面）的法线，然后根据光的反射定律作反射角等于入射角，从而得到反射光线，再根据光从空气斜射入水中，折射角小于入射角作出折射光线.

解答：过入射点O作法线NN′,则入射角为∠AON=90°-30°=60°.在法线另一侧空气中，作∠NOB=60°，∠NOB为反射角，OB为反射光线，再在法线另一侧的水中，作∠N′OC.∠N′OC为折射角，使折射角小于入射角，OC为折射光线的大致方向.如图所示.

〔例9〕如图所示，图中画出了四个穿过平行玻璃板的光路示意图，其中正确的是

解析：光从空气斜射入玻璃，或从玻璃斜射入空气，光的传播方向都要改变，即发生折射现象.A图中光的方向始终没有改变，因此是错误的，B图光从空气进入玻璃的折射是对的，但从玻璃进入空气的折射是不对的，因此B图错，D图中光从空气进入玻璃时，折射角大于入射角，而从玻璃进入空气时，折射角小于入射角，这恰恰与光的折射规律相反，所以D图错，只有C图符合光的折射定律.

三、知识小结

通过本节课的学习，主要复习了以下几个问题：

1.光的直线传播、光速、颜色.

2.光的反射、平面镜成像、球面镜.

3.光的折射.

4.看不见的光.

四、布置作业

1.复习本节讲的内容.

2.复习本章知识准备考试.

3.预习第三章.

篇4：光学变焦

是依靠光学镜头结构来实现变焦，变焦方式与35mm相机差不多，就是通过摄像头的镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远，

光学变焦

，

如今的数码相机的光学变焦倍数大多在2倍－5倍之间，也有一些码相机拥有10倍的光学变焦效果。家用摄录机的光学变焦倍数在10倍~22倍，能比较清楚的拍到70米外的东西。使用增倍镜能够增大摄录机的光学变焦倍数。

篇5：光学取景器

传统普及型相机里常用的那种通过一组与拍摄镜头无关（高档傻瓜机上常与变焦镜头连动）的透镜取景的部件，造价低，但有视差，所看到的并不完全是所拍到的，

光学取景器

，

篇6：“生物光学”是什么

“生物光学”是什么

生物光学是一个很大的学科，包括对光的有益和有害影响的研究，被广泛地定义为包括所有涉及非电离辐射的生物现象，生物光学反应是非电离辐射在生物系统中引起的化学和/或物理变化的结果。阳光是我们环境中最重要的元素之一。植物收获阳光的能量以生长，从而为其他生物提供食物。阳光还提供生物体所需的信息以触发许多生物反应。这些是阳光的有益波长。阳光也有不好的一面。较短的波长（或较长波长加上光敏剂）可以杀死植物和其他生物，并使人患上癌症和其他衰弱的病症。生物光学是对光的有益和有害影响的研究，研究范围从原子水平一直到生物群落水平。生物光学是一个激动人心且具有挑战性的科学领域，光生物学家使用所有的科学工具来研究光的化学和生物学效应。生物光学可分为13个主要专业领域。其中12个涉及到生物系统中光的吸收，另外一个则研究通过生物系统发出的光（生物发光）。这些区域在下面简要定义，并将在适当的模块中进行更充分的描述。

光物理学

这个专业领域涉及光与物质在原子和分子水平上的物理相互作用。这些包括分子的振动和旋转。

光化学

这是对直接吸收光能后分子中发生的化学变化的研究（与光敏作用相比）。这些包括了吸收分子中的改变和在其激发态的吸收分子与相邻分子之间发生的反应。光化学第一定律指出：“光必须在发生光化学反应之前被吸收”。这个定律的影响在于，通过了解分子的吸收光谱，即通过了解哪些波长的光可被一个分子吸收，就可以立即预测什么波长的光可以对该分子具有光化学作用，而且什么波长的光将没有效果（因为它们不被吸收）。

光谱

研究物质对光的吸收和释放，与这些过程对辐射波长的依赖有关。动作频谱是电磁辐射产生光化学反应的效率，作为辐射波长的函数绘制。它显示哪些波长的光在特定化学反应（例如光合作用）中被最有效地使用，并且有助于识别吸收分子。

光敏

在这个过程中，光能被一种类型的.分子（敏化剂）吸收，导致敏化剂达到富能状态并产生反应，最终导致系统中另一种分子的化学变化（底物分子）。敏化剂在某些类型的光敏反应中不会改变。几乎所有的生物体都含有潜在的光敏剂（例如胆红素，叶绿素和卟啉）的分子。使用光敏药物和光的光动力疗法在癌症治疗中具有重要的应用，其原理是通过光动力学来靶向破坏癌细胞以治疗某些形式的肺癌和食管肿瘤。

影响

该领域涉及脱氧核糖核酸（DNA），核糖核酸（RNA）和蛋白质的紫外线辐射光化学，以及这些分子中光化学和光物理变化产生的生物学效应（如致死率、突变）。该领域还研究细胞对这种光化学损伤进行修复的复杂生化系统。

环境光生物学

不同波长的阳光不仅对个体细胞和生物体产生有益和有害的影响，更重要的是对整个生态系统的影响，例如光对物种构成和生产力的影响。

光医学

这个领域涉及非电离辐射的有害影响和有益效果。在光医学中，最常见的就是阳光诱发的皮肤癌，但光还有许多有益的区域，其中有仅使用光的治疗，例如弱光治疗（LLLT）或敏化剂加光线来治疗某些临床病症，例如牛皮癣和癌症。光医学还包括光免疫领域，例如，光的吸收可以调节身体的免疫系统，从而防止肿瘤的免疫排斥。

非视觉光接收

与病例相反，光被生物体中的受体接收以监测环境而不形成视觉图像。例子是控制鸟类和动物激素水平的昼夜节律钟，以及控制植物和动物季节性生长的光周期。

视觉

导致形成图形的视觉感受。该领域涵盖了眼睛中棒状和锥形光感受器中视色素的结构和光化学。

光形态发生

有机体的发育可以受到光照信息的影响。这些信息来自光通量、光质（即波长）、空间不对称性（即光的出现方向）以及光的周期性。光形态发生的一些实例是光敏种子的发芽和长日植物的开花。

光运动

植物和生物依靠于光质和光的方向来刺激他们的光感受器来产生运动。例如趋光性的解释就是有机体朝向或远离光线的移动。植物中的光向曲率可以朝向或远离光发生，最好的例子就是向日葵。查尔斯·达尔文（Charles Darwin）以进化论而闻名，早期曾与他的儿子弗朗西斯（Francis）合作，撰写了一本关于光相作用的书，《植物运动的力量》（1880）。这本书一直很有影响力，即使达尔文没有写出关于进化论的伟大著作，达尔文也会被生物学家所熟知。

光合作用

它不是光合作用中所使用的光的信息，而是转化为稳定的化学能的光的能量。这包括通过色素吸收光、能量转移、能量获取或通过反应中心的稳定化，以及从供体到受体分子的化学反应的引发。这是一个采光反应，大多数光合作用反应只需要几个光子就可以触发反应。

生物发光

对于大多数人来说，生物发光往往想到萤火虫发光或在海洋表面的荧光水藻。生物发光是具有生物功能的高效冷光发射，其目的是寻找伴侣或食物。动物王国中所有门的一半以上都含有生物发光的成员。在Natures Light杂志中中，弗朗辛·雅各布斯（Francine Jacobs）讲述了一种生物发光萤火虫（Pyrophorus noctilucus）可能改变了美洲的历史的故事。1634年，当英国人晚上在古巴登陆时，他们看到很多灯光并认为那是是西班牙军队已经在岛上的火炬手，以为西班牙已经远远超过了英国，但他们观察到的可能是萤火虫的光芒。植物和光的关系，可以追溯到远古的年代。

在白垩纪中叶以前，根据当时植物的特征进行判断，地球上还没有直射的阳光，那时地球的表面是一片水汽雾和密密层层的云海。但自从白垩纪中叶起，地球上开始有直射的阳光后，这种浑浊的局面才逐步澄清，大地也渐渐变得暖和起来了。环境的改变，对于植物的进化起着决定性的作用。一种完全新颖的植物类型——被子植物，就是在这种形势下诞生的。它一经出现，就非常迅速地在地球大陆上排挤裸子植物而大量地进行繁殖。对于植物来说，光的作用是一种非常有用的刺激剂。它不仅对于植物茎的大小、形状、生长方向、生长程度以及茎上芽和分枝的产生能起到很大的影响，而且能以直接的光压和辐射能。为植物的生长创造最适宜的条件，促使植物两种最基本的生命活动过程——同化作用（光合作用）与蒸腾作用（水分的吸收和蒸发）顺利的进行。植物生命和光的关系，还表现在其他的许多方面。如植物的开花时节，与光照的关系就很密切：为什么鲜艳华丽的桃花，必须在春回大地、群莺乱飞的清明时节开放？为什么雅致素淡的荷花和灿烂多娇的兰花，必须在炎热的夏季开放？为什么馥郁芬芳的桂花和瑰丽多姿的菊花，必须在秋高气爽的中秋佳节开放？为什么清香贞洁的梅花，必须在已是悬崖百丈冰的数九寒天开放？这种情形的出现除了和温度、水、肥料等因素有密切的关系之外，有关的研究表明，在很大的程度上，光照的周期、光照的颜色对开花的时节，能起到决定性的作用。通过生物光学等技术，在未来我们甚至可能会对植物有一种新的认识，因为他们会像《阿凡达》中潘多拉星球上发光的神树那样拥有直达人类心灵的魅力。

篇7：邮票上的光谱学史、化学史和光学史课件的制作

邮票上的光谱学史、化学史和光学史课件的制作

介绍了运用多媒体技术将美国F.A.米勒教授的《邮票上的光谱学史》、《邮票上的'化学史》和《邮票上的光学史》三篇杰作制作成电子课件的设计思想、开发过程及关键技术.

作 者：粟智  作者单位：新疆师范大学生命与环境科学学院,乌鲁木齐市,830054 刊 名：光谱实验室  PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SPECTROSCOPY LABORATORY 年，卷(期)： 19(1) 分类号：N09 关键词：邮票   光谱学史   化学史   课件  

篇8：光学技术优秀论文

摘要：

光学触摸技术最初是1970年代引入的，最新的突破带来了该技术的复苏。研发者已经能够解决成本、亮环境光下的显示性能，以及组成要素等问题，这里只提及其中的一小部分。本文详细介绍了这些问题是如何解决的;该技术的前景，包括深入了解一下光学触摸系统的几个崭新的发展。

关键词：

光学触摸技术;发光二极管;光学传感器

光学触摸技术最初是1970年代Caroll Touch公司(现在是Elo TouchSystems的一部分)发展起来的，现有不少供应商出售该项技术。和其它的触摸技术相比，光学触摸技术具有很多优点。工业界的很多人都认为，如果没有下面将要提到的两个相当大的缺点，光学触摸技术现在已经成为触摸技术的主流。光学触摸屏技术的最新发展使得光学触摸技术复兴，为其成主流触摸技术奠定了基础。

引言

传统的光学触摸系统是在显示器的两个相邻斜面上采用红外发光(IR)二极管(LED)阵列，并在相对的斜面边缘放置光敏元件，用于分析系统、确定触摸动作。LED-光传感元件对在显示器上形成光束栅格。当物体(例如手指或者钢笔)触摸屏幕遮断了光束，就会在相应光传感元件处引起光测量值的减弱。光传感的输出测量值可以用于确定出触摸点的坐标。通常控制器是扫描光传感阵列，而不是同时测量所有的光传感器，因此这项技术有时被称为“扫描IR”。在这项技术的高级版本中，每个光传感器测量来自不止一个LED的光，这使得控制器可以补偿由于屏上不可移动的碎片而引起的光的阻断。

这项传统的光学触摸技术已经主要用于触摸市场中的相关领域。过去，它的广泛应用由于两大原因曾经受到限制：技术成本比与之竞争的其他触摸技术要高，还有在亮环境光下的显示性能问题。后一个问题是由于背光源放大了光传感元件的背景噪声。在有些情况下，噪声大到无法检测到触摸屏的LED光，导致触摸屏的暂时失灵。这个问题在阳光直射下最为显著，因为阳光在红外区域分布有大量的能量。

另外，传统的光学触摸技术由于其它的一些技术问题，例如功耗、机械包装约束、分辨率的限制导致系统检测PDA笔等小物体的能力受限等，而没有被手持式触摸屏(例如手机和PDA等)采用。其它技术例如模拟电阻技术由于成本低很多，主导了移动设备触摸屏的市场。

但是光学触摸的特性还是可取的，代表了理想触摸屏的属性，包括可以去除其它触摸技术都必需的显示屏前的玻璃或塑料层。在很多情况下，这种覆盖层采用透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)，这会导致显示屏的光学性能下降。光学触摸屏的这个优势对于很多设备、显示屏供应商来说是极其重要的，因为设备的售出与使用者的感觉质量相关。

光学触摸的另一个长期需求的性能是传感器的数字输出，相比之下，很多其它的触摸系统是依赖于模拟信号处理来确定触摸位置。这些与之竞争的模拟系统通常需要不停的再校准，对信号处理(增加了成本和功耗)的要求比较复杂，与数字系统相比精确度相对降低;并且由于操作环境引起更长时间使用后系统失灵。

光学触摸的另一个关键的优点是通常情况下没有手指、笔或其它被识别硬件的直接接触。这就减少了触摸屏由于接触失败、老化、疲劳引起失灵的可能。这与低压力触摸的要求也有关。在一个光学触摸系统中，只要与光束接触就可以了，不需要检测力量或者触发系统。

最后，光学触摸可以执行同时触摸，这是其它触摸技术难以实现的。尽管同时触摸在过去没有被广泛地发展，近期由于苹果iPhone等新设备引起了关注，它让同时触摸成为用户界面不可或缺的一部分。

1最新技术提高

1.1新元件和信号处理的改进

处理：自从传统的光学触摸系统开始发展，关键元件如LED、光敏二极管、CMoS芯片在性能上有了长足的发展，成本大大降低。产生模塑光学和信号处理算法的技术也有了很大的发展和改进。因此，传统光学触摸技术有了发展，至少与其它也在不断发展的触摸技术相比保持着竞争力。

1.2改进的光学系统设计

近期，Elo TouchSystems和IRTouch等公司试图解决光学触摸的背景或环境光问题，主要采用改进边缘(缝隙)设计、光学滤光片和更加复杂的信号处理来增强信噪比。如，红外LED可以通过特定频率调制，光传感器的输出只可以在该特定频率下解调。由此来降低阳光对未调制的红外光的'影响。制造商声称的最新产品能承受75~100klx的环境光，表明这些技术在降低光学触摸对日光的敏感度方面有了不错的成就。

2 新型光学触摸系统

新元件技术和关键器件的成本降低使得大量崭新的光学触摸系统得以产生。便宜和更尖端的光学系统设计工具的结合，为现有光学触摸系统的设计和制造的再次提出创造了完善的条件。

现有两大类新的光学触摸系统：一类是取决于光源的，通过阻断来检测触摸的;还有一类是利用环境光，而与光源无关的。另外，这些新系统还可以根据规定光束的遮断，以及通过复杂的信号处理来确定显示器上方图像的触摸点来分类。本文回顾了这些新型的光学触摸系统。

3 Neonode

Neonode采用了传统的IR触摸技术，LED以及光敏二极管，关键在于将其微型化以用于手持设备。除了将该技术用于其N2手机，Neonode还将它销售给其他的设备制造商。但是还不清楚该技术是否被其他的手机销售商采纳。该项技术的关键挑战在于斜面的高度。很多手机制造商不断地尝试制造能在顶面齐平或者接近齐平的新元件，他们希望显示器尽量延伸，尽量靠近设备的边缘(使得显示器的尺寸和对多媒体功能的体验都尽可能的大)。参考图2中给出的Neonode N2和苹果iPhone，可以立刻明显发现iPhone屏幕的表面是平滑的，而N2手机屏的表面是凹的。通过对样品的检测，N2的斜高约为1.6mm(包括包装材料的厚度);而iPhone的斜高为0(平滑)。其它妨碍Neonode触摸屏技术在手机市场使用的问题有成本和功耗，都是因为设备中大量的采用光电子元件(LED和光敏二极管)造成的。

对于这项技术及苹果iPhone的另外一个潜在的挑战是只能用手指触摸的限制。亚洲智能手机制造商更希望能够采用触摸笔输入，以支持字符识别。Neonode N2上的光束间隔比较宽，大约每厘米2.5个光束，手指大约能够覆盖9个光束交叉点。这能节约能量，但是使得触摸笔在触摸屏上无法使用。即使使用大的触摸笔，由于分辨率不够，手写识别还是无法实现。相比较而言，用于iPhone的导电轨迹间隔相对比较窄，大概每厘米25个轨迹交叉点。但是，即便是投射式电容性技术的分辨率更高，它只能支持手指触摸，限制了触摸笔或是戴手套时的使用。所以这个比较结论有待讨论。

4 NextWindow、SMART以及其它技术

NextWindow和SMART技术实现了基于照相机的光学触摸，至少有一个新的开始。

NextWindow的光学触摸屏技术采用了两个放置在显示器相邻边角上的线扫描照相机(图3)。照相机根据红外光源的截断来检测任何靠近表面物体的移动。由屏表面的一个平面产生光，并由屏三个边上的定向反射条( 定向反射镜使得光从入射角沿着平行但相反的路径反射回来)反射回相机。当手指(或任何物体)触摸屏幕时，控制器就分析了相机中的图像，触摸物体位置的三角关系。SMART光学触摸屏技术使用的是相同的原理，区别在于它用了四个面扫描照相机。

即使技术上允许光学触摸技术不需要玻璃触摸表面，供应商也不会这样做，因为需要保护LCD的软(2H)表面。这些技术比传统技术先进在它们的有源器件更少，因此可以减少成本，具有更长的平均失误间隔时间(MTBF)。NextWindow销售的触摸屏的尺寸在12～120in范围之间，到目前为止大多数应用于监视器尺寸的显示屏(例如HP TouchSmart家用电脑)，以及用于交互数字签名的大尺寸显示[1]。尽管这项技术具有很高的分辨率和数据传输率，能够支持触摸笔的手写识别;但是，对于小于10in，由于边界宽度、成本、功耗的考虑不采用掌上反射显示屏的还无法应用。总的来说，基于相机的光学触摸技术在近期内还无法应用于移动设备。

5 Perceptive Pixel

纽约大学的研究者最新研制了一种可以同时用10个、20个，甚至更多手指触摸的大型多处触摸屏。Perceptive Pixel公司的成立，旨在将该项技术商业化――尽管这项技术已经应用于交互性白板、触摸屏桌、数字墙等领域，所有的这些设备都可以由多人同时操作。

Perceptive Pixel技术原理是将红外LED光引入玻璃或塑料的背投屏上。该技术应用非全内反射(FTIR)，即当手指触摸玻璃表面时，光从手指处散射出去，被垂直于普通玻璃表面的光学传感器检测到[2]。在Perceptive Pixel应用中，光传感器是投影机旁边的一个摄像机(见图4)。因为该技术是为背投显示屏设计的，它不能应用在移动设备中。

6夏普、东芝-松下显示(TMD)及其它

夏普、TMD以及LG-飞利浦LCD都展示了显示屏本身作为光传感器件的光学图像触摸系统。这些新型的LCD在每个LCD像素中集成了一个光传感器件(发光二极管或光敏晶体管)，这使得整个显示屏成为一个大矩阵光传感器;加上合适的图像分析技术，它可以成为触摸传感器甚至一个读卡扫描器。夏普最新展示了320×480像素光传感分辨率的3.5in LCD。由于固有的数字技术，它具有识别出同时多处触摸事件的能力(图5)。

将这项技术应用于触摸屏需要面临的一个挑战是，在有各种不同类型环境光的情况下进行信号处理。与普通的触摸屏不同，该技术需要分析一幅复杂的图像来确认是否有触摸发生。与普通的触摸屏相比，这项技术需要更加先进、昂贵、耗电的处理器。另外，多种背景光的存在会使得图像分析更为复杂。另外一个需要考虑的问题是速度。比如说，手写识别通常被认为需要至少每秒130帧的触摸识别速度，以避免识别延时。这种处理速度对于基于图像矩阵、低功耗的、用于手持设备的触摸技术来说是一种挑战。

由于移动设备的显示屏的尺寸、比例、分辨率有很多种，生产商没有真正的标准。因此，生产能够用于任意显示器的传感器将带来高成本，并且需要处理复杂触摸传感LCD的NRE。另外，这些LCD可能具有更小的像素-孔径比，因此与没有触摸传感的类似显示屏相比亮度可能会低一些。

7 RPO数字波导触摸技术

RPO数字波导触摸(DWT)技术是基于传统IR系统概念发展而来的光学触摸系统。这种系统采用1～2个低成本LED，用来从两个相邻斜边提供可控的光源(事实上是一个红外光平面)，然后在另两个相邻的斜边上，利用聚合物光学波导来将光线引入分立的10 m管道进入一个小的光传感器矩阵(图6)。

这项由传统IR触摸改进的技术有效地解决了传统技术所有的缺点。下面将讨论这些缺点。

由于光电器件(LED和传感器)不再放置在显示器的斜边上;与传统的光学触摸系统相比，斜面高度和宽度对触摸系统的影响减弱了。RPO展示了在显示区域外只有2mm的触摸系统，从屏保护(镜片)到器件外壳的内表面的侧面高度只有0.5mm。

DWT因为只有1~2个LED和1个光传感器芯片，所以成本要低很多;由于接收端的光学信号进入分立的光导，被光传感器矩阵的独立像素分别检测而具有“数字性”，所以它的分辨率要高很多。因此，笔检测和手写输入识别成为了可能。

滤波器和孔隙化的发展使得环境光不再是个问题，因为细小光学波导作为接收管道。

使这项技术成为可能的关键是RPO公司改进的低成本光刻印刷聚合物光学波导。这家公司采用类似LCD的处理工具来沉积湿膜，用直接的光刻图案处理薄膜，还有溶剂的改进。这听起来很简单，但是改进聚合物材料和用于生产大量、高强度的高分辨率光导的工艺用了很多年。另外，这个RPO使用的光学系统设计非常复杂，但是在物理系统中简单、便宜、便于集成。

RPO在Display Week 2007上演示了这个系统，当时用于PDA设备的多重触摸。DWT现用于高端用户产品之中。理论上讲，这个系统可以用于任意尺寸的显示屏，但是RPO最初是面向中小型消费类电子和车载显示器的。

8 结论

以上这些新的光学触摸技术都可以在广大且持续发展的触摸屏市场中占据属于自己的一席之地。排除所有的技术缺陷，我们可以预测光学触摸技术与其它触摸技术相比具有关键的优点。总的来说，这些新技术，如果都归类于“光学触摸系统”，最终可以占据触摸屏市场的一大份。

促进手持式触摸屏迅猛发展的是苹果iPhone以及其它智能手机、GPS手持设备，还有个人多媒体播放器。上面的这些技术，Neonode、夏普、TMD、RPO目标都很明确，并希望能和现有的电阻和投射式电容性触摸技术竞争。

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