几何光学是以光的直线传播为根据来研究光线在介质中的.ppt

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1、几何光学是以光的直线传播为根据来研究光线在介质中的传播规律，如成象，反射，折射….,各种光线仪器是以几何光学为基础发展起来的。几何光学也在这些仪器的改进和发展中得到发展.理论和实践是分不开的。几何光学研究了光的表观现象，没有涉及光的本性。关于光的本性将在这章和近代物理有关章节加以讨论。本章主要从波动性了讨论光现象的一些规律:干涉，衍射，偏振….，故称为波动光学。光具有波粒二象性，光波是电磁波的一部分，其波长范围为　　　　　　,为人们视觉所感觉到,包含7种颜色，波长最长的为红光，波长最短的为紫光。在波面线度远较波长为大时，研究光的反射，折射成象等问题，如果不用波长、位相等波动概

2、念而代之以光线和波面等概念，并用几何的方法来研究，将更为方便。第三章几何光学几何光学：运用光线和波面的概念，以光的几个实验定律以及几何学的一些公理、定理为基础来研究光在介质中的传播。光线——表示光波传播方向的带箭头的几何线波面——光波相位相同的面。波面是垂直于光线的平面或者曲面。3.1光线的概念（conceptoflightray）几何光学的基本实验定律：1．直线传播定律；2．反射(reflection)定律和折射(refraction)定律3．独立传播定律和光路可逆原理。一、费马原理“考虑的只是光的传播方向问题，可以不去考虑位相。这时波面就只是垂直于光线的几何平面或曲面

3、。费马原理：光在指定的两点间传播，实际的光程总是一个极值。也就是说，光沿光程值为最小、最大或恒定的路程传播。第一节费马原理=极值（极小值、极大值或恒定值）费马原理的数学表达光从介质1的A点~介质k的B点ABsi若A~B,n连续变化,总光程根据变分原理,t有极值的条件是上式的积分为零光沿光程值为最小、最大、或常量的路径传播ABsi由费马原理可以导出三个基本实验定律。1．在均匀介质中，光程最小即为路程最小，两点间的最小路程是直线——直线传播定律。2．费马原理只指出光在两点间的光程取极值而不涉及光的传播方向——光路可逆原理。3．证明折射定律即证明通过空间A点的光线经界面折射后通过B

4、点时，必定遵守折射定律。3.2费马原理（Fermat’sPrinciple）证:通过空间两点A、B可以作无数个平面，其中必有一个平面垂直于两种介质n1和n2之间的界面，OO’是它们的交线。通过A点的入射线交界面于C点，求C点的位置：i．C点必在OO’上：折射定律的证明如果有另一点C’位于线外，则对应于C’，必可在OO’线上找到它的垂足C’’因为而非极小值．ii．确定C(x,0)点在OO’上的位置：使为极值的条件为通过A(x1,y1)和B(x2,y2)两点的入射和折射的光程即反射定律的证明AD1DB1BADB:为遵循反射定律的光线AD1B:为任意一条的光线AD1+D1B1>AD

5、+DBCC1E由费马原理知所有从A点发出而被CC1反射的光线，除光线ADB外，都不能通过B点