《医学物理学》课件几何光学

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1、第十一章几何光学第一节球面成像第二节透镜成像第三节眼睛第四节放大镜和显微镜教学内容：基本的光学实验定律:1.光的直线传播定律2.反射定律和折射定律3.光的独立传播定律4.光路可逆原理理论基础一、学习本章后，我们应该：1.掌握单球面折射成像公式和符号规则。2.掌握薄透镜成像的规律,会计算焦度和焦距。3.掌握光学显微镜的分辨本领和放大率。4.了解眼睛的光学系统及屈光不正的矫正。二、重点：单球面折射成像三、问题：此公式是怎么推导的？适用的条件是什么？折射:当光波从一介质入射到另一介质时，由于两介质的折射率不同，透射光偏离入射方向的现象。折射定律:第一节球面成像Refractionat

2、aSphericalSurface空气玻璃C单球面：两种不同折射率的透明介质的分界面是球面的一部分。单球面折射是研究各种光学系统成像的基础。一、单球面折射n1n2点光源OCrA像Iuvαi1i2θβ主光轴近轴光线推导：设球面曲率半径为r、物距为u、像距为v。顶点球面曲率中心P1.单球面折射公式单球面折射公式：由折射定律得：单球面折射公式符号规则：①实物距、实像距取正值；②虚物距、虚像距取负值；③凸球面对着入射光线则r为正，反之为负。u＞0u＜0oov＞0v＜0r＞0r＜0II（虚物：物点到折射面的方向与入射光线方向相反。）n虚实规定法图示说明：o2为虚物(会聚的入射光线的顶点)

3、，u<0；I2为实像(会聚的折射光线的顶点)，v>0；凸面对着入射光，r取正.o1为实物(发散的入射光线的顶点)，u取正；I1为虚像(发散的折射光线的顶点)，v取负；凸面顺着入射光，r取负.I1CnCo1O2I2--------描写单球面折射本领。物理意义：Ф越大，折光本领越强。单位：Ф---屈光度（D）r---米（m）2.折射面的焦度（dioptricstrength）3.折射面的焦距第一焦点F1（物空间焦点）(当v=∞时)第二焦距f2：(当u=∞时)F1f1F2f2第一焦距f1：第二焦点F2（像空间焦点）f1、f2为正时，F1、F2是实焦点，折射面有会聚作用f1、f2为负时

4、，F1、F2是虚焦点，折射面有发散作用F1f1F2f2-f1o-f2I(n1n2)由：和4.折射面的两焦距与焦度的关系及高斯公式得:rn2解⑴：已知n1=1.0,n2=1.33,r=5.7mm(D)(mm)(mm)例题:从几何光学的角度来看，人眼可简化为高尔斯特兰简化眼模型。这种模型将人眼成像归结成一个曲率半径为5.7mm、媒质折射率为1.33的单球面折射成像。⑴试求这种简化眼的焦点位置和焦度；⑵若已知某物在膜后24.02处视网膜上成像，求该物应放在何处。二、共轴球面系统两个或两个以上的折射球面的曲率中心在同一直线上所组成的系统。在成像过程中，前一折射面所成的像

5、，即为相邻的后一个折射面的物----顺次成像法。u1v1u2v2＜0u3v3u4＜0v4n′n〞n0n0n0∵∴v1=60cm2040OI1n=1.540I2v2v1[例题]玻璃球(n=1.5)的半径为10cm，一点光源放在球前40cm处，求近轴光线通过玻璃球后所成的像。第二折射面，n1=1.5,n2=1,u2=-40cm,r2=-10cm∵∴v2=11.4cm第一节小结：实物、实像，u、v取正；虚物、虚像，u、v取负.凸球面对着入射光线时，r取正，反之取负.共轴球面系统如何求第一、二焦距？符号规定单球面成像公式焦度：逐次成像法第二节透镜成像图中所示的双凸透镜（a）、双凹透镜(

6、b)、平凸透镜(c)、平凹透镜(d)、弯凹透镜（又称凸凹透镜）（e)、弯凸透镜（又称凹凸透镜）(f)等等.球面透镜的种类：条件：近轴光线一、薄透镜成像公式此即薄透镜成像公式.将两方程相加，得：1.薄透镜成像公式：推论：透镜置于空气中时，n0=1则上式为：2.薄透镜的焦点、焦距和焦度薄透镜也有两个焦点，其定义与单球面的焦点一致则其第一焦距f1为：由u=∞，得出第二焦距f2：由v=∞，代入公式可见：f1=f2令f1=f2=f，则此式称为薄透镜成像公式的高斯形式.其成立条件是什么？焦度为多少？即薄透镜焦距:对放置在空气中的薄透镜来说:二、薄透镜组合I1O两个或两个以上薄透镜组成的共轴

7、系统称为薄透镜的组合，简称透镜组.用逐次透镜成像法也可以求物体最后所成的像.O2I1I2OI3I2O3O1.复合透镜(密切贴合薄透镜)的成像两式相加，得：f1、f2为两个薄透镜的焦距v2=vv1=-u2u1=u2.相距一定距离的两薄透镜组合例14-3自学三、厚透镜及共轴球面系统的三对基点F2点光源在主光轴上某F1点处，若产生的光线经系统折射后平行射出，此F1点称为第一焦点；1.两焦点（F1、F2）平行于主光轴的光线若经系统折射后，出射光线与主光轴相交于某F2点,则F2点为系统的第二焦点.F1