课件--第十一章几何光学

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1、第十一章儿何光学几何光学理论基础：(1)光的直线传播定律，(2)光的独立传播定律，(3)光的折射反射定律，(4)光路可逆原理。第一节球面折射一、折射定律：sinz,_n2sinz2q二、单球而折射1、单球面折射公式：过球面顶点P和球心C的直线叫主光轴；趾为物距，"为像距，厂为球面半径，可推得单球面折射公式。3壮2二勺-耳uvr2、条件：近轴光线3、符号规则：实物、实像吋"和u取正；虚物、虚像吋u和卩取负；入射光线对着凸球面吋，厂取正,反之厂取负。4、单球面的焦点和焦距Fi为第一焦点，第一焦距力F2为第二焦点，第二焦距/2显然

2、：不等于血若土、鸟为正，则F、F2为实焦点，折射面对光线起会聚作用；反之为虚焦点，起发散作用。三、共轴球面系统若干个折射球面的曲率中心都在一条直线上的系统。计算：逐次成像法。其中U2=d-V例题：一玻璃球(n=1.5)的半径为10cm,一点光源放在球前40cm处，求近轴光线通过玻璃球后所成的像。解：根据物象关系，由单球面折射公式(1)对第一个折射面，凸面对入射光,故ni=l,112=1.5,U]=40cm,口二10cm。得V=60cm(2)对第二折射球面,物距U2=d-vj=20-60=-40cmo此时山=1.5,n2=l

3、,u2=-40cm,r2=-10cmo得v2=l1.4cm因像距为正值，故是实像，即像在玻璃球后11.4cm处。第二节透镜成像儿个概念：透镜，厚透镜，薄透镜，凸透镜，凹透镜.一、薄透镜成像1、成像公式：光线从折射率为n°的媒质Q点经薄透镜后成像于I点。经推导可得。11_11111"y-—1I—I«Vff«0人r2若薄透镜置于空气中，则n()=lo注意：符号规定。2、焦度：表征透镜折射能力的大小。用符号©表示0=1/f单位：屈光度(D)眼镜行业单位：“度”；1屈光度=100度二、薄透镜的组合1、疏远组合用逐次成像法来求物体成像

4、的位置。其中u2=d-V12、密接组合设f为薄透镜组的等效焦距，则焦度：①=l/f二①+①2三、共轴球面系统成像1、三对基点(1)两焦点(F】、F2)：(2)两主点(Hi、H2)：(3)两节点(M、N2)：2、作图法求像步骤：(1)平行于主光轴的光线，在第二主平面折射后过第二焦点。(2)过第一焦点的光线，在第-主平面折射后平行于主光轴射出。3、成像公式：若系统前后介质相同，则fj=f2=fo四、透镜的像差1、球面像差：主光轴上一个物点经透镜后不成一个像点，而是一个小圆斑。原因：远轴光线进入了透镜折射成像。矫正：(1)加光阑；

5、(2)采用非球而透镜。2、色像差平行于主光轴的白光，经透镜折射后，各种色光不能在同一点会聚。原因：白光为复色光，波长短的如紫光折射率大，偏折较强；波长长的如红光折射率小，偏折较弱。矫正：采用复合透镜，使一个透镜的色散恰能被另一透镜所抵消。3、应用：矫正散光眼。五、圆柱透镜成像1、概念：透镜的表面不是球面，而是柱面的一部分。2、特点：点光源经圆柱透镜折射后的像是一条直线。第三节眼的光学系统一、眼的结构和光学性质1、眼的结构：角膜、虹膜、睡孔、晶状体、房水、玻璃体。视网膜、黄斑、中央小凹。2、眼的光学性质(1)古氏平均眼：认为眼

6、睛相当于一个厚透镜。并计算了三对基点等一系列光学参数。(2)简约眼：把眼睛简化为一个单球面折射系统。⑶眼的调节：眼睛自动改变焦度的本领(1)近点：眼睛通过调节能够看清物体的最近位置。远点：眼在完全不调节吋，能看清物体的最远位置。(2)明视距离：约25cm二、眼的分辨本领和视力1、视角：2、视力：为能分辨的最小视角的倒数。即VS=l/p.nin其中卩单位为“分”国际视力表：VS=l/pmin对数视力表：Vb5+lgVs两种视力数值的对照。第四节非正视眼的矫正正视眼：平行光入射眼睛后，在视网膜上成一清晰的像。非正视眼：屈光不正的

7、眼，分为近视眼、远视眼和散光眼三种。一、近视眼(myopia)平行光射入眼睛后成像在视网膜之前。1、特点：近点比正常人近；远点不在无穷远，而是移近了。2、原因：角膜或晶状体的曲率半径太小，或眼球前后直径太长。3、矫正：戴凹透镜。二、远视眼(hypermetropia)平行光线射入眼睛后，成像在视网膜之后。1、特点：要经过调节才能看清远物；近点比正视眼远。2、原因：角膜或晶状体的曲率半径偏大，或眼球前后直径偏短。3、矫正：戴凸透镜。三、散光眼(astigmatism)1、特点：点光源发出的光线，经椭球面折射后不能会聚在一点，而

8、往往被看成一条短线。2、原因：角膜表面不是球面，而是椭球面。3、矫正：比较复杂，要视散光的种类而定。可戴适当的凹、或凸圆柱透镜，使之形成一个落在视网膜上的焦点。近点与年龄有关。四、老花眼(senopia)不屈于屈光不正，而属于正常生理现彖。1、特点：看远物正常，但看近物时看不清。2、原因：