几何光学复习进程.ppt

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1、几何光学4.光的独立传播定律和光路可逆性原理（1）光的独立传播定律：光在传播过程中与其他光束相遇时，各光束都各自独立传播，不改变其传播方向。（2）光路可逆性原理：光沿反方向传播时，必定沿原光路返回。即在几何光学中，任何光路都是可逆的。2注:几何光学定律成立的条件（1）必须是均匀介质，即同一介质的折射率处处相等，折射率不是位置的函数。（2）必须是各向同性介质，即光在介质中传播时各个方向的折射率相等，折射率不是方向的函数。（3）光强不能太强，否则巨大的光能量会使线性叠加原理不再成立而出现非线性情况。（4）光学元件的线度应比光的

2、波长大得多，否则不能把光束简化为光线。3光沿着光程为极值（可以是极大值、极小值，也可以是常量）的路径传播。或数学表达式为：5、费马原理费马原理是一个确定光线传播轨迹的原理。从理论上可以取代前述的三定律而作为几何光学的基础。4由费马原理导出几何光学定律在均匀介质中折射率为常数●直线传播定律：所以光在均匀介质中沿直线传播而由公理：两点间直线距离最短AB的极小值为直线AB5、费马原理5●反射定律：由费马原理导出几何光学定律6●折射定律：注:费马原理可以由电磁理论加以证明.由费马原理导出几何光学定律75.全内反射光纤—芯线，包层，

3、由两种介质构成同轴圆柱体，常用于通信光纤束成像，内窥镜，光纤传感器，空间温度压力传感器当光从光密介质n1进入光疏介质n2，入射角θ>临界角θc时，出现全反射。89二、光学成像1.反射成像(1)平面镜反射成像P′是光源P的像光源虚像10(2)球面镜反射成像对近轴光线有：对凹球面镜有：球面镜的镜像公式（对凹、凸球面镜都成立）112.作图法、横向放大率二、光学成像123.符号法则1．物距：物与入射光线在界面的同侧，S为正，实物；反之，S为负，虚物。2．像距：像与出射光线在界面的同侧，S′为正，实像；反之，S′为负，虚像。3．曲率

4、半径R、焦距f：曲率中心C与出射光线在界面的同侧，R、f为正(如：凹球面镜)，反之为负(如：凸球面镜)。4．垂直于光轴的横向线段：光轴上方为正，光轴下方为负。134.单球面折射成像单球面折射成像公式14例9.1：在油液（折射率为1.33）中有一圆柱状长玻璃棒，棒的一端为曲率半径R=3cm半球面，玻璃的折射率为1.52，在棒轴上距端点9cm的P处有一点状物体，求像的位置。PP’解：151.薄透镜三、薄透镜透镜：由两个球面构成的光学器件薄透镜：厚度可以忽略的透镜凹透镜：负透镜，发散透镜，f取负值凸透镜：正透镜，会聚透镜，f取正

5、值16三、薄透镜2.薄透镜物像公式（参见书P.130）横向放大率：173.磨镜者公式——透镜的焦距与折射率、曲率半径的关系（参见书P.131-132）三、薄透镜184.薄透镜作图法（1）光线平行于光轴，经透镜折射后，透射光经过透镜第二焦点。（2）光线通过透镜第一焦点，经透镜折射后，透射光平行于光轴。（3）光线通过透镜中心（光心），经透镜透射后，沿原路直射。对于正透镜，任意两条光线相交得到像点，对于负透镜，发散的折射光线反向延长线相交后得到像点。三、薄透镜19例-习题19.2：一会聚薄透镜两球面的曲率半径相同，其绝对值为10

6、cm，透镜玻璃的折射率为1.52。求该透镜的焦距。如果该透镜为发散透镜，则焦距又是多少？解：因为会聚薄透镜两球面的曲率半径相同，且第二个球面的曲率中心与出射光分处界面两侧，故有如果该透镜为发散透镜，则是第一个球面的曲率中心与出射光分处界面两侧，故有20例1：一凸球面镜反射成像，半径40cm。如果物距为(1)60cm；(2)30cm；(3)5cm，试求：像距及横向放大率m；像是实像还是虚像？正的还是倒的？放大还是缩小？解：(2)正立的缩小的虚像(1)正立的缩小的虚像(3)正立的缩小的虚像21解：(2)成像于无穷远(1)像是倒

7、立的实像(3)像是正立的放大的虚像例2：一正透镜，焦距f=20cm，如果物距S为(1)40cm；(2)20cm；(3)10cm，试求：像距及横向放大率m；像是实像还是虚像？正的还是倒的？22例19.2：两个薄透镜同轴放置，相距d=26cm。置于左侧的凸透镜焦距f1=12.6cm，置于右侧的凹透镜的焦距f2=-34cm。现有物体位于凸透镜左侧18cm处，求该光学系统最后所形成的像的位置。解：(逐步成像法)第二次成像：（入射光与物在折射面异侧，为虚物，S2为负）（像与出射光同侧，为“正立”的实像）（折射光与像在折射面同侧，为倒

8、立的实像）第一次成像：最后成像的位置在凹透镜右侧30.2cm处，为倒立的实像23四、光学器件1.放大镜凸透镜是最简单的放大镜，用于放大物对人眼的张角。人眼的近点约在距眼睛25cm处——明视距离角放大率：242.显微镜——可获得较大的放大率以观察微小物体的双会聚透镜系统。物体紧靠在物镜第一焦点的外侧。其中