几何光学 及光的干涉习题.ppt

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1、几何光学的基本原理一、几何光学的基本实验定律1.直线传播定律：在均匀介质中，光总是沿直线传播的。2.反射定律：①反射线在入射线和法线决定的平面内；②反射线、入射线分居法线两侧；③3.折射定律：①折射线在入射线和法线决定的平面内；②折射线、入射线分居法线两侧；③4.独立传播定律：5.光路可逆原理：自不同方向或不同物体发出的光线相交时，对每一光线的传播不发生影响。即各自保持自己原有的特性，沿原方向继续传播，互不影响。在几何光学中，任何光路都是可逆的。三、费马原理1.表述：光在空间两定点间传播时，实际光程为一特定的极值。2

2、、表达式：nBAds四、符号法则：线段长度均从顶点算起：A、凡光线与主轴交点在顶点右方者线段长度数值为正；凡光线与主轴交点在顶点左方者线段长度数值为负；B、物点或像点至主轴的距离在主轴上方为正，下方为负。②光线的倾角均从主轴或球面法线算起，并取小于900的角度；由主轴（或法线）转向有关光线时：A、顺时针转动，角度为正；B、逆时针转动，角度为负。（注意：角度的正负与构成它的线段的正负无关）沿轴线段垂轴线段六、近轴光线下球面折射的物像公式1、物像公式:“—”号表示永远异号，物、像方焦点一定位于球面两侧。Pnn`CP`Or

3、-ss`2、高斯公式：3、牛顿公式：Pnn`CP`Or-ss`4.横向放大率：5.角放大率：七、单球面反射∵　在球面反射中，物像空间重合，且入射光线与反射光线行进方向相反∴　在数学处理方法上，可假设：八、逐个球面成像法依球面的顺序，应用成像公式逐个对球面求像，最后得到整个共轴光具组的像。例题:一个折射率为1.6的玻璃哑铃，长20cm，两端的曲率半径为2cm。若在离哑铃左端5cm处的轴上有一物点,试求像的位置和性质。O2s1’nn`-s1nO1-s2-s2’P1‘P2‘P[解]：两次折射成像问题。1、P为物对球面O1折

4、射成像P1’2、P1‘为物对球面O2折射成像也可用高斯公式、牛顿公式求解！九、薄透镜近轴条件下的物像公式1、物像公式④高斯公式⑤牛顿公式仍成立。三、横向放大率对处于同种介质中的薄透镜，四、薄透镜作图求像法1、主轴外的近轴物点作图求象法是利用透镜光心、焦点、焦平面的性质，通过作图来确定象的位置或光的传播方向。在近轴条件下适用。方法：利用如图所示的三条特殊光线中的两条，其折射后的交点即为所求像点。①②①②●③●③2、主轴上的物点物方焦平面：在近轴条件，过物方焦点F且与主轴垂直的平面。像方焦平面：在近轴条件，过像方焦点F‘

5、且与主轴垂直的平面。付轴：焦平面上任一点与光心O的连线。有无穷条。焦平面的性质：OF`P`OP`F`OPFOPF物方焦平面像方焦平面利用物方焦平面第一条第二条付轴：P’OPFP‘BA利用像方焦平面OPF’P’BAOPFP‘BAOPFBA例题:用一个焦距为20cm的凸透镜与一个平面镜组成共轴光具组，平面镜位于透镜右边10cm处，今置高为1cm的物体于透镜左方10cm处（系统处于空气中），（1）求最后成像的大小和性质；（2）作出准确的光路图。[解]：此题属三次成像问题。如图示。y1y3y2yF1O1F1'O2（1）物y对

6、凸透镜s1=-10cmf1'=20cm∴由高斯公式有：β1=s1'/s1=(-20)/(-10)=2y1=β1y=2×1=2cm（2）y1对平面镜s2=-10-20=-30cm∴s2'=-s2=30cmβ2=1y2=2cm（3）y2对凸透镜s3=30+10=40cmf3'=-20cm∴有β3=s3'/s3=(-40)/40=-1y3=β3y2=(-1)×2=-2cm∴最后成像在凸透镜左方40cm处，为放大、倒立的实像。光路图如下：yy1y3y2F1O1F1'O2十、理想光具组的基点和基面1、主点和主平面入射到物方主平

7、面上一点M的任一条光线，将从像方主平面上等高点M‘处出射。2、节点和节平面①从物方节点入射的光线，将从像方节点出射，且传播方向不变（u=u’)②两节点处角放大率3、焦点、焦平面①平行于主轴的光线经光具组后会聚于像方焦点（如图1）②过物方焦点的光线经光具组后平行于主轴（如图2）③一束倾斜平行光经光具组后交于像方焦平面上一点（如图3）④物方主平面上任一点发出的光线经光具组后成为一束倾斜平行光（如图4）图1图2图3图43、理想光具组的角放大率4、理想光具组的简化模型5、理想光具组的作图求像法1)对主轴外的物点取下述三条特殊

8、光线中的两条即可①②③2)对主轴上的物点①②（1）、利用物方焦平面（2）、利用像方焦平面①②光学仪器远点P‘OF‘远点POF‘OF‘矫正前远物矫正后1近视眼：远点在有限远处的人眼。一、简化眼高尔斯特兰简眼FOF‘光心明视距离OF‘近点矫正前明视距离OF‘近点矫正后2远视眼：近点比正常眼远的人眼OF‘[例]一个远点为0.2m的近视眼戴上眼镜后远点