大连理工光学课件

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1、课程名称：《光学》授课教师：关柏鸥、李国玉办公地点：物理系235室联系电话：84706413电子信箱：guanbo@dlut.edu.cn§1.4成像§1.4.1几个基本概念几何光学中，用有方向的直线表示光的传播方向，这有向直线称为光线。有一定关系的光线的集合，称为光束。S发散的同心光束中心在无穷远会聚的同心光束S在各向同性均匀介质中，同心光束与球面波相对应；发光点在无穷远的同心光束，与平面波相对应．1.光束各光线本身或其延长线交于一点的光束称为同心光束。光线的交点称为同心光束的中心。L1L2•Q２.光具组由若

2、干反射面或折射面组成的光学系统，称之为光具组。3.物点和像点对一个光具组来说，入射同心光束的中心点称为物点，出射同心光束的中心点称为像点。注意：物点和像点是相对于光具组而言的！•Q’Q’’•4.物像的虚实如果入射的是发散的同心光束，我们称其发散中心为实物点。光具组实物点Q如果入射的是会聚的同心光束，我们称其汇聚中心为虚物点。虚物点Q光具组实像点Q’光具组如果从光具组出射的是会聚的同心光束，我们称其汇聚中心为实像点。实像点既能用眼睛来观察，也能用屏幕接收。如果从光具组出射的是发散的同心光束，我们称其发散中心为虚像

3、点。虚像点Q’光具组虚像点只能用眼睛来观察，不能用屏幕接收。光具组实物点Q实像点Q’实物成实像实物点Q虚像点Q’光具组实物成虚像光具组Q虚物点Q’实像点虚物成实像光具组Q虚物点Q’虚像点虚物成虚像在理想光具组中，所有物点的集合构成的空间称为物方（物空间），所有像点的集合构成的空间成为像方（像空间）。一个能使任何同心光束保持同心性的光具组，称为理想光具组。物方可以延伸到光具组之后，像方也可以延伸到光具组之前。§1.4.2物方和像方共轭物方折射率和象方折射率物点及其相应的光线所在空间的折射率，称为物方折射率；像点及

4、其相应的光线所在空间的折射率，称为像方折射率。注意：对于虚物点或虚像点，物方或象方折射率并非物点或像点所在介质的折射率，而是等于与其相连接的实际光线所在介质的折射率。n1n2•QQ•物方的点与像方的点不仅一一对应，而且根据光的可逆性原理，若把发光点移到原来像点的位置Q’上，让光线从反向入射光具组，它的像将成在原来物点的位置Q上。这样一对相互对应的点Q和点Q’称为共轭点。物和像的共轭性§1.4.3物象之间的等光程性物点Q到像点Q’之间各光线的光程都相等。费马原理光从空间一点到另一点是沿着光程为极值或常量的路径传

5、播的！光具组QQQ••Qn1n2n3M•QN在光具组中，折射（或反射）点到相应的虚物（或虚像）点之间的光线延长线的几何长度与所在物方（或像方）折射率之积取负值，称为此物点或像点的虚光程。第一次成像：n1QM+n2MQ=C1联合成像：n1QM+n2MN+n3NQ=C2n3NQ+n2MN-n2MQ=C3n3NQ-n2NQ=C3§1.5共轴球面组傍轴成像由球心在同一条直线上的若干个折射或反射球面组成的光具组，称为共轴球面光具组，各球心的连线叫光轴。共轴球面光具组光线相对于光轴的倾角比较小，可

6、以忽略不计时，称为傍轴光线。傍轴光线§1.5.1光在单个球面上的折射nnM•Quuissippr•QAC•由折射定律：nsini=nsinips+rrsinsinisinups-rrsinsinisinup(s+r)sinip(s-r)sinippn(s+r)n(s-r)由正弦定理：nnM•QuuissiHppr•QAC•ppn(s+r)n(s-r)由余弦定理：p2=(s+r)2+r2–2r(s+r)cosp2=(s-r)2+r2+2r(s-

7、r)cos利用三角函数倍角公式，上式可改写为：p2=s2+4r(s+r)sin2(/2)p2=s2-4r(s-r)sin2(/2)s2s2n2(s+r)2n2(s-r)2=-4rsin2(/2)+11n2(s+r)n2(s-r)上式称为单球折射面成像公式。式中n、n、r为已知量，若给定s和，则可确定s。可见，s不仅与s有关，而且与光线倾角有关。齐明点由Q点发出的同心光束经折射后丧失了同心性。另一种情况，傍轴成像。一种特殊情况，令左右两侧均为零。以下两种情况能够保持光束同心性：nn

8、M•QuuissiHppr•QAC•h傍轴条件：或h2<