《光学教程》(姚启钧)第三章 几何光学的基本原理.ppt

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1、3.2光在平面界面上的反射和折射光学纤维1光在平面上的反射成像(光束单心性不受破坏)DM’MP‘PCBA平面镜是一个不破坏光束单心性、理想成像的完善的光学系统。并且也是唯一的一个。2光束单心性的破坏（折射成像）PP1P2P’单心性受到破坏，不能点物成点像.像似深度y3全反射光学纤维(1)全反射：只有反射而无折射的现象称为全折射。xA3n2n1OyPi1i2icA1A2光进入光学纤维后,多次在内壁上发生全内反射,光从纤维的一端传向另一端.光学纤维:中央折射率大,表层折射率小的透明细玻璃丝.(a)原理(2)光学纤维b梯度型光纤阶跃型光纤a阶跃型

2、多模光纤梯度型多模光纤AB凡是入射角小于i0的入射光，都将通过多次全反射从一端传向另一端；入射角大于i0的光线，将透过内壁进入外层，不能继续传送．阶跃光学纤维的端面称为光学纤维的数值孔经，它决定了可经光学纤维传递的光束的入射角.光通信优点：低损耗窗玻璃　　几千分贝/公里光学玻璃500分贝/公里雨后清澄的大气1分贝/公里石英光纤0.2分贝/公里2)信带宽、容量大、速度快3)电气绝缘性能好无感应无串话4)重量轻线径细可绕性好6)资源丰富价格低5)耐火耐腐蚀可用在许多恶劣环境下五脊棱镜波罗棱镜使像转过9004棱镜借助光在棱镜中的全反射，改变光进行

3、的方向.这种棱镜被广泛应用在各种光学仪器中和各种实验光路中.由于全反射时光能量能完全返回原介质,所以它比镀铝或镀其他介质膜的反射镜更优越,后者的反射面上对光能量有一定的吸收.90０450组合波罗棱镜，望远镜正像系统,使像面旋转1800下页上页后反射直角棱镜光线进入棱镜,依次经三直角面反射后,出射光线与入射光线反向平行后反射镜又称四面直角体,空间一定范围的光线,依次经三个相互垂直的平面反射后,出射光线的方向与入射光线的方向相反.这种棱镜在激光谐振腔中可以代替高反射介质镜;在激光测距中把它当作被测目标的反射器,不仅减少能量损失,而且减少了瞄准调

4、整的困难;在高速公路上,这样的四面体常用来作“无源路灯”.三棱镜两折射面的夹角称三棱镜顶角A。出射光与入射光之间的夹角称棱镜的偏向角。三棱镜An2n1EDCB（1）偏向角（2）最小偏向角：An2n1EDCB1、球面的几个概念符号法则球面顶点：O球面曲率中心：C球面曲率半径：r球面主轴(光轴)：连接O、C而得的直线。主截面：通过主轴的平面。rCO主轴3.3光在球面上的反射和折射光轴----光学系统的对称轴光轴近轴光线----与光轴夹角较小，并靠近光轴的光线黄线—近轴光线绿线—非近轴光线1.符号规则(signconvention)几何光学常用

5、的符号规则：实正虚负规则；笛卡尔坐标规则。(3)所有量用绝对值表示----全正图形。笛卡尔坐标规则:（假设光线从左侧进入光学系统）(1)线段量以顶点为参照点，在顶点左方为负，右方为正；或在光轴上方为正，下方为负；即：左负右正，上正下负。(2)角度量法线或光轴为基准线，按小于90o向光线旋转，顺时针为正，逆时针为负；-s`PACOP`-r-s-ui-i`-u`无论光线从左至右还是从右至左，无论是球面反射还是折射，以上符号法则均适用。-ss’hrQ-i-uu’-i’fMnn’PP’OC单个折射面成像系统的笛卡尔符号规则利用几何知识可以得到单球面

6、反射系统成像公式它的成像规律与介质无关．考虑近轴光线,进一步得到2单球面的反射成像(光束单心性受到破坏)令得令得因此球面镜物方焦点与像方焦点重合.凹面镜凸面镜球面反射物像公式：？Mirror3单球面折射成像（光束单心性受到破坏）-ss’rAnn’PP’OC傍轴条件下，有A.定义光焦度(opticalpower)：r的单位为米时，光焦度单位称为屈光度。光焦度代表光学元件曲折线的本领Ф>0，会聚作用Ф<0，发散作用B.焦距公式从s’=时同理：物方主焦距：物方焦点像方主焦距:像方焦点-ff’rnn’FF’OCs=-时f、f‘、Ф之间的关系:-

7、ff’rnn’FF’OCn

8、5s1’=3R(1).n=1.5O2面：s2=R,r2=-R,n2=1.5,n2’=1s2’=R/2P’O2s2’s2PRO1-s1s1’n=1.5(2).O1面：s1=-2R,