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光学课程讲座,近场光学显微镜 液晶显示器,近场光学显微镜,电磁波的边界行为,光波在界面处的行为 反射和折射、全内反射,平面光波的反射与折射,入射波、反射波、折射波都是平面波,入射波,反射波,折射波,每一列波都可以进行正交分解，分解为平行于入射面的p分量和垂直于入射面的s分量,p、s、k构成右手坐标系,电磁场的边界条件,在介质的分界面两侧电磁场各物理量必须满足的条件，由麦克斯韦方程得到,电磁场法向 的边界条件,电磁场切向 的边界条件,光波反射折射的电磁理论,边界处没有自由电荷与传导电流 光波电场分量、磁场分量、波矢间的关系 光在不同介质中的速度,反射定律与折射定律,根据边界条件，可以得到,于是有,进一步可得到,反射定律,折射定律,折射波（透射波）,入射波,折射波,为实数,为虚数,发生全反射时的光波分析,发生全反射的条件,在z方向迅速衰减,沿x方向传播,发生全反射时，折射波被称作衰逝波或隐失波,这时,为虚数,折射波,衰逝波的穿透深度,在介质中的穿透深度为波长的量级,衰逝波的传播特性,在x方向传播，在z方向没有能量损耗 在x方向的波长与传播的速度,与介质1中的波速和入射角有关,光学隧道效应,如果在折射波的穿透深度范围之内，出现另一种光密介质，则光波又可以在这种介质中继续传播，不再衰减 这种情况被称作光学隧道效应,Goos-Haenchen displacement,入射角大于全反射临界角时，细光束的反射点相对于入射点移动 这是衰逝波特性的一个实验例证,光波导,利用衰逝波的特性，可以将入射光波引入很薄的介质膜（光波导）中传播，具有高的耦合效率 这是光波导的关键技术之一,扫描近场光学显微镜 SNOM,在样品附近存在隐失场。 光纤探头接近样品表面，发生隐失波的耦合。 通过一个(x,y)扫描和纵向z测控系统，保证(x,y)扫描过程中针尖和样品的距离不变。 隐失波在纵向为指数衰减，反应敏感，从控制信号可以获知全反射面上样品的型貌,SNOM的特点,不是成像过程，没有光学孔径 因而不受分辨率衍射极限的限制 是逐点探测，具有高的分辨率，10nm 分辨本领取决于针尖尺寸、扫描移位精度和纵向控制精度，与光学结构无关 可以在空气中进行 可进行多种测量：光吸收、发射、反射等等,多种测量机制,与其它显微测量手段的比较,液晶显示器,液晶,1888年，奥地利植物生理学家Friedrich Reinitzer (1858-1927)合成,具有两个熔点 液晶的相 向列相（nematic）、近晶相（smectic）、 胆甾相（cholesteric）、 碟型（discotic） 热致液晶、（thermotropic LC）、 重现性液晶（recentrant LC）,向列相 nematic phase,近晶相 smectic,胆甾相 cholesteric,液晶的光学特性,向列相液晶,液晶对光的偏振态的影响,液晶分子无序排列时，例如、无序向列相液晶，可以改变光的偏振态，可以使线偏光振动面旋转 当液晶分子有序排列时，对光的偏振态影响程度减小 液晶分子可以沿着电场方向有序排列 因而通过控制施加在液晶上的电场可以改变其光学性质 用作平面显示器,反射型无序向列相液晶显示器,竖直向偏振片,水平向偏振片,玻璃衬底透明电极（ITO)字符,无序向列相液晶,玻璃衬底透明电极（ITO),反光板,与底层偏振片正交,与底层偏振片平行,将显示器表面偏振片取出,透射式彩色液晶显示器,一个单色显示单元,彩色显示器的像素,OLPC XO-1 显示器 (left) 与典型 LCD显示器比较. 1×1 mm内像素 LCD addresses groups of 3 locations as pixels. The XO-1 display addresses each location as a separate pixel.,有关名词,被动矩阵寻址Passive-matrix addressed LCDs super-twisted nematic (STN) double-layer STN (DSTN) color-STN (CSTN) 响应慢，色彩亮度反差小 主动矩阵寻址Active-matrix addressed LCDs thin-film transistors (TFTs) 响应快，色彩明亮，锐度高,等离子显示器,plasma display panel (PDP),真空紫外 荧光粉,惰性气体,ITO电极,玻璃泡,