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1、第一讲几何光学§1.1几何光学基础1、光的直线传播：光在同一均匀介质中沿直线传播。2＞光的独立传播：几束光在交错时互不妨碍，仍按原来各自的方向传播。3、光的反射定律：①反射光线在入射光线和法线所决定平面内；②反射光线和入射光线分用法线两侧；③反射角等于入射角。4、光的折射定律：①折射光线在入射光线和法线所决定平面内；②折射光线和入射光线分居法线两侧；③入射角A与折射角b满足5sini、=n2sini2.④当光rfl光密介质向光疏介质中传播，且入射角犬于临界角C吋，将发生全面反射现彖（折射率为®的光密介质对折射率为的光疏介质的临界角§1.2光的反射1・2・1
2、、组合平面镜成像:1.组合平面镜由两个以上的平面镜组成的光学系统叫做组合平面镜，射向组合平面镜的光线往往耍在平面镜之间发生多次反射，因而会出现生成复像的现象。先看一种较简单的图1-2-1现象，两面互相垂直的平面镜（交于0点）镜间放一点光源S（图1-2-1）,S发岀的光线经过两个平面镜反射后形成了S】、比、S3三个虚像。用几何的方法不难证明：这三个虚像都位丁以0为圆心、OS为半径的圆上，而且S和S、S和S2、S］和S3、S2和S3之间都以平面镜（或它们的延长线）保持着»作”和〃0的垂线与圆交于S5,S
3、~S5便是S在两平而镜小的5个像。双镜面反射。如图1-2
4、-3,两镜面间夹角。二15°,04=10伽,A点发出的垂直于厶2的光线射向厶后在两镜间反复反射，直到光线平行于某一镜面射图1-2-3111,则从弭点开始到最后一次反射点，光线所走的路程是多少?如图1-2-4所示，光线经厶第一次反射的反射线为BC,根据平面反射的对称BC=BC,11ZBOCf=ac上述A,B,C',D均在同一盲线上，因此光线在厶、厶2Z间的反复反射就跟光线沿力直线传播等效。设是光线第刀次反射的入射点，且图1-2-4该次反射线不再射到另一个镜面上，则刀值应满足90°<八八=6n的关系是m〈90°SS+1）q,a。取口二5,ZNfOA=75°，总
5、路程AN'=OAtg5a=37.3cm2、全反射AB全反射光从密度媒质1射向光疏媒质2,当入射角大于临界角fl=sin，A?2iW,光线发生全反射。全反射现象有重要的实用意义，如现代通讯的图1-2-5重要组成部分——光导纤维，就是利用光的全反射现象。图1-2-5是光导纤维的示意图。AB为其端面，纤维内芯材料的折射率夕卜层材料的折射率^2=1-2，试问入射角在什么范围内才能确保光在光导纤维内传播？图1-2-5的厂表示光第一次折射的折射角，B表示光第二次的入射角，只要B大于临界角，光在内外两种材料的界面上发生全反射，光即可一直保持在纤维内芯里传播。p=sin-
6、1—n12=Sin，t=Sin，H=67-4"心,"90。-67.4“=22.6。p2sin//sinr=L3/1只要sinz<0.50,/<30"即可。例1.如图1-2-6所示，力〃表示一平直的平面镜，片巴是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜）,MN是屏，三者相互平行，屏必V上的A图1-2-6必表示一条竖直的缝（即“之间是透光的）。某人眼睛紧贴米尺上的小孔S（其位置如图所示），可通过平面镜看到米尺的一部分刻度。试在本题图上用三角板作图求出可看到的部位，并在AP?上把这部分涂以标志。分析：本题考查平面镜成像规律及成像作图。人眼通过小孔看见的是米尺刻度的
7、像。由反射定律可知，米尺刻度必须经过平面镜反射后，反射光线进入人的眼睛，人才会看到米尺刻度的像。可以通过两种方法來解这个问题。解法一：相对于平面镜AB作出人眼S的像S'。连接Sa并延长交平面镜于点C,连接&与点C并延长交米尺于点E,点E就是人眼看到的米尺刻度的最左端;连接S3并延长交米尺叨丁点F,且S'b与平面镜交于D,连接S与点D,则点F就是人眼看到的米尺刻度的最右端。E与FZ间的米尺刻度就是人眼可看到部分，如图1-2-7所示。解法二：根据平也［镜成像的对称性，作米尺人戸2及屏，处•的像，99分别是人厶及MM,a、力的像分别为a'&,如图ip-8所示。连
8、接9fS&交AB于点、C,延长并交片△于SeF“SeF“片P?PhbMAC//D・/*M-a于：BABAT…玄嵌、IiSf图1-2-7P图1-2-8点、E‘,过点F作Pf2（AB）的垂线,交于点E,此点就是人眼看到的米尺刻度的最左端；连接助‘交〃g于点〃，延长并交人厶于点尸，过点F'作人4（AB）的垂线人戸2交于点F,点尸就是人眼看到的米尺刻度的最右端。莎部分就是人眼通过平面镜可看见的米尺部分。点评：平面镜成像的特点是物与像具有对称性。在涉及到平面镜的问题中,利用这一特点常能使问题得以简洁明晰的解决。B图129由第二面镜所成的像，又成为第一面镜的物
9、，如此反复下去以至无穷。在特定条件下经过有限次循环，两镜所成像重合
