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机械院:平面镜成像光学本质:Mobius带阵列偏振奇异性
学术地点 机械学院401报告厅 主讲人 文桂林教授
讲座时间 2019年4月25日(周四)下午2:30-4:00

百年机械,名家论坛—4月25日澳门新葡8455最新网站文桂林教授学术报告

题目:平面镜成像光学本质:Mobius带阵列偏振奇异性

报告人:文桂林教授

时间:2019年4月25日(周四)下午2:30-4:00

地点:机械学院401报告厅

欢迎各位老师及同学参加!

报告人概况:

文桂林,博士生导师,澳门新葡8455最新网站机械与运载工程学院教授,特种装备数字化设计与仿真教育部重点实验室主任。国家杰青,国家百千万人才工程具有突出贡献中青年专家,享受国务院政府特殊津贴专家,湖南省芙蓉学者特聘教授,教育部新世纪优秀人才,曾被航天八院聘为嫦娥三号月球车移动分系统型号副主任设计师。长期从事非线性动力学与控制理论、特种装备设计与开发等领域的研究工作。主持了国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金重点项目、国家863计划等。主持研制的四轮三轴月球车,曾受邀参加了“中华人民共和国成立60周年成就展”。发表SCI论文100余篇,授权发明专利18项。获国家科技进步二等奖(排名第2)以及省部级科技进步奖多项。

报告摘要:

本报告以动力学概念Mobius带,讨论镜面成像的光学本质。作为教科书中熟知的教条,平面镜成像机理是基于光反射原理的虚像理论。然而,目前仍存在着许多混淆现象,根据虚像理论无法令人信服地获得说明。本研究工作表明,虚像理论只是一种表象方法,不能描述镜像的光学本质,而平面镜成像的光学本质是Mobius带阵列偏振奇异性。光与介质的强相互作用,在透明介质中产生海量的偏振Mobius带阵列。基于Mobius带的不定向特性(non-orientability),每个纳米尺度的Mobius带可连续逆转部分偏振横波,并投射回来,为大家的眼睛或相机提供感光像素。因此,平面镜的镜像是一种由逆转横波产生的实像,而不是经人脑想象合成的虚像。请注意,介质中的Mobius带表示一种复杂的偏振奇异性,是一种光学效应,并不是透明介质中存在这类带状实体结构或材料。此外,手征性、3D镜像不变形、镀银的像质高等谜一样的历史问题,基于所提出的理论均可获得合理说明。接着,平面镜、凸面镜和凹面镜的传统虚像,都可以统一为实像。特别是对于凹面镜,大家的实验证明,在焦距之外的物体同时存在两种实像:由反射光产生的倒立实像和由逆转横波形成的正立镜像,而传统的虚像理论却画不出客观存在的后者。最后,大家提出了“像障”概念,占优的一类像属于可观察的,同时是其他类型像的像障。针对一块玻璃片或前述凹面镜同时存在多种类型的像,该概念可以合理分析不同条件下那些大家可以观察、那些被掩盖了。也指出在传统的光学工程中,成高质量镜像的镜子制造技术,其核心技术思路可能被“反射”误导了。大家的发现不仅可以解决镜像的历史性难题,而且阐明了镜面成像的光学机制和内在本质。报告内容概要:(1)Mobius带与研究想法来源;(2)平面镜成像的历史问题;(3)平面镜成像的光学本质;(4)平面镜、凸面镜、凹面镜的虚像统一为实像;(5)提出“像障”概念及应用;(6)结论与展望。

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