大地测量仪器学概述课件.ppt

《大地测量仪器学概述课件.ppt》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、大地测量仪器学第一章概述§1-1综述一、几何光学概述1、什么是几何光学？光是自然界的一种普遍现象，是物质存在和运动的一种形式。研究光的发生、本质、传播规律及它在各方面应用的科学称为光学。由于研究的内容不同，光学可分为量子光学，物理光学(又称波动光学)及几何光学三门学科。几何光学是以光的直线传播为基础，研究光的一些基本现象、通过光学系统时的成象原理及其应用，而不考虑光的波动本性，如光在传播过程中产生的干涉和绕射现象以及能量分布等问题。因此，从整个光学的角度来衡量，几何光学有它的局限性、近似性。但在大多数情况下，用几何光学来

2、解释日常生活中经常、大量地遇到的各种问题已有足够的精度。大地测量仪器学大地测量仪器学2、测量人员为什么要学几何光学（图）3、几何光学的四个基本定律不管几何光学中所研究的现象如何千变万化，归根到底，都离不开下述四个基本定律：⑴光的直线传播定律；⑵光的独立传播定律；⑶光的反射定律；⑷光的折射定律。这四个定律构成了整个几何光学的理论基础。测量人员主要是要学会用这些定律去解释仪器中所出现的各种光学现象。4、关于光的直线传播定律在看电影时，从放映机射出来的光是沿直线射到银幕上的；黑夜，探照灯射出来的光也是笔直的。这都是光沿直线传播

3、的现象。从大量的现象中，总结出一条规律：光在均匀介质中，是按直线传播的。这就是光的直线传播定律。光所通过的物质称为光的传播介质。如探照灯的光射向天空，则空气就是介质，光射到水里，水就是介质，射到玻璃里，玻璃就是介质等。而光在非均匀介质中传播的方向就不再是直线了。并且，在两种不同的介质的分界面上还产生反射、折射等现象。因此，用来作光学仪器中的光学玻璃，对其所含的气泡、条纹、杂质等都应作严格的限制。当光线通过很小很小的孔或缝隙时，会改变直线传播的方向而形成明显的绕射，也称“衍射”现象。这时，就只能用光的波动理论才能解释清楚。

4、5、关于光的独立传播定律如果房子里同时亮着两盏电灯，尽管两盏灯的光同时射到眼睛里，我们感到的不是一盏灯的光，而是两盏灯的光，因为它们在射入眼睛后，是互不干扰的。这种不同光源发出的光线相交后其方向和颜色不发生改变的规律称为光的独立传播定律。大地测量仪器学大地测量仪器学二、光学基本原理（一）光的反射定律及平面反射镜1、光的反射定律当光线穿过两种均匀介质的分界面时，其中一部分光线，在分界面上将反射回原来的介质，这部分反射光线的传播规律，就是光的反射定律。则我们得到反射定律如下：1)反射光线和入射光线位于法线的两侧，且这三条线在

5、同一平面之内；2)反射角i′与入射角i的绝对值相等。由反射定律我们还可以推出以下两个规律：1）若有一条光线沿P′O方向射到MM′的O点，则其反射光线必定会沿OP方向射出。这种光的传播方向倒转而光路不变的现象，称为光的可逆性。2)一组平行的光线，射到表面平整的介质分界面MM′时，其反射光线也互相平行，仅各自的入射点O不同而已。但若分界面粗糙，尽管入射光线彼此平行，而反射光线的方向则是散乱的。这种现象称为乱反射，或称漫反射。大地测量仪器学2、平面反射镜利用光的反射定律而制成的平面反射镜(又称平面镜或反射镜、反光镜等)应用极广

6、。如家庭日常用的梳妆镜子，水准仪上照亮长水准器用的反射镜及光学经纬仪上用来照亮，读数设备的照明反射镜等等。这些反射镜，大多是在玻璃平板的一个面上，镀上一层反射率较高的材料，如银、铝等。平面反射镜有两个作用，即反光和成象。大地测量仪器学（二）光的折射定律及全反射1、光的折射定律当光线穿过两种透明介质时，其中有一部分光线将在分界面处改变其方向而进入第二种介质内，这种现象叫做光的折射。这部分折射光线的传播规律，就叫做光的折射定率。折射定律如下：1）折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，且这三条线在同一平面之内；2)入射角的正弦

7、和折射角的正弦之比为一常数。即大地测量仪器学这个常数K称为第二介质对于第一介质的相对折射率。假如光线是由真空进入某一种透明的介质，那么，入射角正弦和折射角正弦的比值，就叫做绝对折射率（常用符号n来表示）。因为在这种情况下，折射角一般均较入射角为小，所以各种透明介质的绝对折射率都大于1。这里我们列举一些常见介质的绝对折射率如下：大地测量仪器学介质折射率介质折射率空气1．00029酒精1．3618水1．3330K9牌号冕牌玻璃1．5163ZF1牌号火石玻璃1.6475因为空气的绝对折射率近于1，故在研究光线由空气进入介质的现

8、象时，均可采用该介质的绝对折射率以代替相对折射率。折射定律用数学公式来表达，可写成以下形式。大地测量仪器学式中n1、n2分别为第一，第二种介质的绝对折射率。例1：已知入射光线以30°的入射角从空气射入K9号玻璃中，求折射角的大小。解法1：当采用较为严格的计算法时，就得取空气的折射率n1=1．00029。已知K9号玻璃