光学期末复习资料.doc

《光学期末复习资料.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章几何光学基本原理1-2几何光学基本定律一、光的直线传播定律在各向同性的均匀透明介质中，光线沿直线传播。二、光的独立传播定律不同的光源发出的光线在空间某点相遇时，彼此互不影响。在光线的相会点上，光的强度是各光束的简单叠加，离开交会点后，各个光束按原方向传播。光的独立传播定律意义：考虑某一光线的传播时，可不考虑其他光线的影响。条件：两束光为非相干光(两束满足相干条件的光称为相干光，这两束光在相遇区域：①振动方向相同；②振动频率相同；③相位相同或相位差保持恒定)三、折射和反射定律光的折射和反射定律研究光传播到两种均匀介质的分界面时的定律。（一）折射定律A：入射光线，B：反射光线，C

2、：折射光线，NN’：法线，I：入射角，I’：折射角，I”：反射角，n：第一介质折射率，n’：第二介质折射率，c：在真空中光速，v：在介质中光速。n，n’：介质对真空的折射率也称绝对折射率，指在真空中光速与介质中光速之比：，真空折射率为1，在标准压力下，20摄氏度时空气折射率为1.00028，通常认为空气的折射率也为1，把其他介质相对于空气的折射率作为该介质的绝对折射率。折射特点：（1）折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面(入射面）内，折射光线和入射光线分居法线两侧。（2）入射角的正弦和折射角的正弦之比与两角度的大小无关15即，或（二）反射定律（1）反射光线在由入射光线和法线所决

3、定的平面内，（2）入射角I和反射角I’’的绝对值相同，可表示为：，符号相反说明入射光线和反射光线分居法线两侧。1-3光路可逆和全反射一、全反射1）定义：从光密介质射入到光疏介质，并且当入射角大于某值时，在二种介质的分界面上光全部返回到原介质中的现象。刚刚发生全反射的入射角为临界角，用Im表示。2）全反射发生的条件：（1）光密到光疏介质；（2）入射角大于临界角；二、光路可逆一条光线沿着一定的路线，从A点传播到B点，如果在B点，按照与B点处出射光线相反的方向投射一条光线，则此光线必沿同一条路线通过A点，这种现象称为光路可逆。无论通过何种介质，经过多少次反射和折射，光路可逆现象始终存在。

4、利用这一原理，可以由物求像，也可以由像求物。1-4马吕斯定律和费马原理一、马吕斯定律光程：几何路程与介质折射率的乘积只要光线的传播时间相同，它们的光程就相同。马吕斯定律：与某一曲面垂直的一束光线，经过任意次折射、反射后，必定与另一曲面垂直，而且位在这两个曲面之间的所有光线的光程相等地。二、费马原理实际光线沿着光程为极值（极小、极大、常量）的路线传播，即光线的实际路径上光程15变分为零，又称极值光程定律。1-4光学系统类别和成像的概念（参照PPT内容）习题：如图，玻璃块周围介质的折射率为1.4。若光束射向玻璃块的入射角为60o，问玻璃块的折射率至少为多大才能使透入光束发生全反射？习题

5、：如图所示是一根直圆柱形光纤，光纤芯的折射率为n1，光纤包层的折射率为n2，并且n1>n2。1、证明入射光的最大孔径角2u满足：；2、若n1=1.62，n2=1.52，最大孔径角为多少？15习题：光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2、光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1，其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有：n0sinI1=n2sinI2而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：联解得：SCH2共轴球面光学系统透镜是构成光学系

6、统最基本的成像元件，它由两个球面或一个球面和一个平面所构成。光线在通过透镜时会在这些面上发生折射。因此要研究透镜成像规律必须先了解单个球面的成像规律。15§2-1符号规则1、若干概念与术语※C：球面曲率中心。※OE：透镜球面，也是两种介质n与n’的分界面。※OC：球面曲率半径，r。※O：顶点。※h：光线投射高度。※子午面:包含物点（或物体）和光轴的光路截面。※物点A在光轴上，其到顶点O的距离OA为物方截距，用L表示。※入射光线AE与光轴的夹角为物方倾斜角也叫物方孔径角，用U表示。※像方截距：顶点O到折射光线与光轴交点，用L’表示。※像方倾斜角：折射光线EA’与光轴的夹角，也叫像方孔

7、径角，用U’表示。像方参数与对应的物方参数所用的字母相同，并加以“’”相区别。只知道无符号的参数，光线可能有四种情况。要确定光线的位置，仅有参量是不够的，还必须对符号作出规定。2、符号规则（一）光路方向从左向右为正向光路，反之为反向光路。（二）线段1、沿轴线段：从起点（原点）到终点的方向与光线传播方向相同，为正；反之为负。即线段的原点为起点，向右为正，向左为负。2、垂轴线段：以光轴为界，上方为正，下方为负。※原点规定：（1）曲率半径r,以球面顶点O为原点，球心C在右为