医用物理学几何光学课件.ppt

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1、第十一章几何光学本章习题6,7,9,10,11,12,14,15,16,17,191单球面(成像公式焦度焦距)薄透镜(成像公式焦度焦距薄透镜组合)2共轴球面系统眼的曲光不正与矫正放大镜显微镜3柱面透镜透镜的像差纤镜第一节球面成像当两种不同折射率的透明媒质的分界面为球面的一部分时,所产生的折射现象称为单球面折射。一、单球面折射n1n2pOCMNAi1i2Iprp’图11-1单球面折射由折射定律有:n1Sini1=n2Sini2OA是近轴光线AP<

2、=-n1+n2=(n2-n1)由于、、均很小,=AP/p,=AP/p’,=AP/r代入有单球面折射公式(适用与一切凸、凹球面)n1n2pOCMNAi1i2Iprp’图11-1单球面折射单球面折射公式(适用与一切凸、凹球面)符号规则:(1)凡是实物、实像的距离,p、p’均取正值。(2)凡是虚物、虚像的距离,p、p’均取负值。(3)若是入射光线对着凸球面,则r取正值。反之,若是入射光线对着凹球面,则r取负值。规定(参见梁中庆主编的医用物理学教程):(1)如果从物点到折射点的方向,与入射光线的方向相同,该物称为实物,物距p为正。反之物为

3、虚物,物距为负。(2)如果从折射点到像点的方向,与折射光线的方向相同,该像称为实像,像距p’为正。反之像为虚像,像距为负。(3)如果从折射点到曲率中心的方向,与折射光线的方向相同,曲率半径r为正。反之r为负。焦度(degreefocus)单位:m-1,也常用屈光度(D)第一焦距:pF1仅与球面曲率半径和球面两侧的折射率有关,称为折射面焦度。它表示球面的折射本领。中在n1n2第二焦距:n1n2pF2此式为近轴光线单球面折射成像的高斯公式用f1、f2表示近轴光线的单球面折射公式:f1、f2为正时,F1、F2是实焦点。f1、f2为负时,F1、F2是虚焦点。说明对于

4、同一折射面,尽管两侧焦距可以不同,但其焦度是相等的。例题11-1某种液体(n=1.3)和玻璃(n=1.5)的分界面是球面。在液体中有一物体放在球面的轴线上,离球面40cm处,并在球面前32cm处成一虚像。求球面上的曲率半径,并指出哪一种介质处于球面的凸面。n1=1.3n1=1.5OIppP’解:n1=1.3,n2=1.5,p=+40cm,p’=-32cm,代入球面成像公式,有解得曲率半径为r=-13.9cm.由于r是负的,说明凹面对着入射光线,即玻璃处于折射面的凸侧。二、共轴球面系统coaxialsystem如果两个或两个以上的折射面的曲率中心在同一直线上,

5、它们便组成共轴球面系统。各球心所在的直线为共轴球面系统的主光轴。共轴球面系统成像可采用逐次成像法。例题11-2一点光源放在一玻璃球前40cm处,已知玻璃球(n=1.5)的直径为20cm,求近轴光线通过玻璃球后所成的像的位置。n2=1.5n1=1n1=1p1p240cm60cm40cm20cmOI1解:对第一折射面n1=1.0,n2=1.5,p1=40cm,r=10cm,代入单球面成像公式,有P’1=60cm对第二折射面,I1是一虚物,p2=-(60-20)cm=40cm,此时,n1=1.5,n2=1.0,r=-10cm,代入单球面成像公式,有n2=1.5n1

6、=1n1=1p1p240cm60cm11.4cm40cm20cmOI1IP’2=11.4cm第二节透镜Lens折射面是两个球面或一个球面,另一个是平面,两折射面之间是均匀的透明介质的共轴球面系统,叫透镜(lens).透镜种类(按结构分):薄透镜厚透镜柱面透镜定义:透镜中间部分的厚度与折射球面的曲率半径相比很小,可忽略.薄透镜(thinlens):厚透镜(thicklens):透镜中间部分的厚度与折射球面的曲率半径相比,不可忽略.r<

7、凸透镜(convexlens)凹透镜(concavelens)薄透镜厚透镜柱面透镜中间厚边缘薄中间薄边缘厚会聚透镜发散透镜透镜种类(按光学性质分):如果组成透镜材料的折射率大于镜外介质的折射率凸透镜凹透镜n一、薄透镜成像公式1、薄透镜成像公式C1C2II1n0n0nP1=PP’1P’2=P’P2≈—P’1<

8、同,该像称为实像,像距p’为正。反之像为虚像,像距为

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