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1、图1-2-1B第一讲几何光学§1.1几何光学基础1、光的直线传播：光在同一均匀介质中沿直线传播。2、光的独立传播：几束光在交鉛吋互不妨碍，仍按原來齐自的方向传播。3、光的反射定律：%1反射光线在入射光线和法线所决定平而内；%1反射光线和入射光线分居法线两侧；%1反対角等于入射角。4、光的折射定律：%1折射光线在入射光线和法线所决定平面内；%1折射光线和入射光线分居法线两侧；%1入射角人与折射角满足叫sin=n2sini2.%1当光山光密介质向光疏介质中传播，口入射角大于临界角C时，将发生全反射现象（折射率为®的光密介质対折射率为®的光疏介•广心sine
2、=—质的临界角q）。§1.2光的反射1・2・1、组合平面镜成像：1•组合平面镜山两个以上的平面镜组成的光学系统叫做纽•合平面镜，射向纽.合平面镜的光线往往要在平而镜之间发生多次反射，因而会出现生成复像的现象。先看一种较简单的现象，两面互相垂冇的平面镜（交于0点）镜间放一点光源S（图1-2-1）,S发出的光线经过两个平而镜反射后形成了S】、£、S3三个虚像。用儿何的方法不难证明：这三个虚像都位于以0为圆心、OS为半径的圆上,而且S和几、S和$2、S］和S3、s?和S3之间都以平而镜（或它们的延长线）保持着对称关系。用这个方法我们可以容易地确定较复杂的情况
3、中复像的个数和位置。两面平面镜力。和$0成60。角放置（图1-2-2）,用丄述规律，很容易确定像的位置：①以。为圆心、QS为半径作圆;②过S做初和加的垂线与圆交于和S2；③寸S］和S?作％和肋的垂线与圆交于S3和»；%1过$3和S4作力。和〃。的垂线与圆交于*5,S
4、~S5便是S在两平而镜中的5个像。双镜面反射。如图1-2-3,两镜面I'可夹角。二15图1-2-3，创二10⑵，力点发出的垂直于乙的光线射向厶后在两镜间反复反射，直到光线平行于某一图1-2-4APiSP2■MabNABVxX»X\>X\\\图1-2-6镜面射出，则从力点开始到最后一
5、次反射点，光线所走的路程是多少?如图1-2-4所示，光线经厶第一•次反射的反射线为BC,根据平面反射的对称性，BU=BCiSZBOC=Q。上述a，b,c‘,d均在同一直线上，因此光线在厶、厶2之间的反复反射就跟光线沿ABC直线传播等效。设M是光线第刀次反射的入射点，且该次反射线不再射到另一个镜面上，贝ij〃值应满足的关系是必〈90。W（〃+1）Q,90°厶n<=6a。取n=5,ZNfOA=75，总路程AN'-OAtg5a=37.3cm2、全反射全反射光从密度媒质1射向光疏煤质2,当入射角大于临界角d=时，光线发生全反射。全反射现象有重要的实用意义，如现
6、代通讯的重要组成部分——光导纤维，就是利用光的全反対现象。图1-2-5是光导纤维的示意图。AB为其端而，纤维内芯材料的折射率厲二心，夕卜层材料的折射率®=1・2,试问入射角在什么范围内才能确保光在光导纤维内传播？图1-2-5中的厂农示光第一次折射的折射角，（3农示光第二次的入射角，只要0大于临界角，光在内外两种材料的界面上发生全反射，光即可一直保持在纤维内芯里传播^yj1Q=sm—=sin—=67.4r=--/?=90°-67.4°=22.6"卩1.32sin//sinr=1.3/1只要sini<0.50昇<30°即可例1、如图1-2-6所示，MF表示
7、一平直的平面镜,是水平放置的米尺（有刻度的一面朝着平面镜），必V是屏，三者相互平行，屏胚V•上的白方表示-•条竖直的缝（即“〃之间是透光的）。某人眼睛紧贴米尺上的小孔S（其位置如图所示），可通过平面镜看到米尺的一部分刻度。试在本题图上用三角板作图求出可看到的部位，并在Pl笃上把这部分涂以标志。分析：本题考杳平面镜成像规律及成像作图。人眼通过小孔看见的是米尺刻度的像。山反射定律可知，米尺刻度必须经过平面镜反射后，反射光线进入人的眼睛，人才会看到米尺刻度的像。可以通过两种方法來解这个问题。解法一：相对于平面镜AB作出人眼S的像S'。迪接Sa并延长交平面镜于
8、点C,迪接S'与点C并延长交米尺人△于点E,点E就是人眼看到的米尺刻度的最左端；连接S仍并延长交米尺HE于点F,口S'b与平面镜交于d,连接S与点D,贝悚F就是人眼看到的米尺刻度的垠右端。E与FZ间的米尺刻度就是人眼可看到部分，如图1-2-7所示。解法二：根据平面镜成像的对称性，作米尺弓丘及屏必V的像，分别是ffPp2及MN,&、b的像分别为a』,如图1-2-8所示。连接弘交于点C、ff延长并交弓勺于点E',过点Er作PP?(AB)的垂线，交于点e,此点就是人眼看到的米尺刻度的最左端；连接ffSb'交ab于点、D,延长并交片心于点图1-2-7图1-
9、2-8「，过点尸作RE(AB)的:垂线人人交于点尸，点尸就是人眼看到的米尺刻度的最右端。矿部分
