物理几何光学复习进程.ppt

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1、物理几何光学少女？老妇？但两种图象不会同时出现在你的视觉中。光在某些条件下表现出粒子性，在另一些条件下表现出波动性，而两种性质虽寓于同一体中，却不能同时表现出来。例如：两种图象寓于同一幅画中；2第16章几何光学光学的理论体系以光的直线传播为基础，采用几何方法研究光在透明介质中的传播问题。物理光学波动光学：以光的波动性为基础，研究光的传播及其规律。量子光学：以光和物质相互作用时所显示出的粒子性为基础，研究光的一系列规律。现代光学非线性光学激光光谱学信息光学集成光学统计光学……….几何光学：其基础是光波长趋于零（<

2、沿直线传播的结果。针孔成像光阑16.1几何光学的基本定理2009.7.22四川省遂宁市大英县观察到的日全食42.光的独立传播定律：来自不同方向的光线在介质中相遇后，各保持原来的传播方向继续传播。5入射光线、反射面的法线和反射光线三者处在同一平面上，入射光线和反射光线分居于入射点界面法线的两侧，入射角等于反射角。3、反射定律：光的反射en界面SR漫反射光路可逆性原理6其中：n21称为介质2相对于介质1的相对折射率4、折射定律入射光线折射光线i入射角折射角enn1n2分界面入射光线、折射光线和分界面的法线en三者同处在一个平面上，入射角i和折射角有下述关系：7物质相对于真空的折射率称为绝对折射

3、率（简称折射率），其定义为：光在真空中的传播速度光在介质中的传播速度两种介质相比较，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，称为光密介质；折射率小的介质，光在其中的传播速度大，称为光疏介质。折射定律也可表示为：斯涅耳定律（Snell’sLaw）8当有临界角A：相应于折射角为90°的入射角。全反射：当入射角i大于临界角A时，将不会出现折射光，入射光的能量全部反射回原来介质的现象。（n1＞n2）5、全反射en旋转反射镜910光导纤维的光路内窥镜全反射的应用1016.2共轴理想光学系统的成像一、光程光在均匀介质走过的几何路程r与介质折射率n之乘积。用l表示。光程的物理意义：表示光在介质中通过真实路

4、程所需时间内,在真空中所能传播的路程。即：l=nr光程介质中：折合到真空中：11二、费马原理光从一点传播到另一点将循着这样一条路径，光沿所需要时间为极值（可以是极大值、极小值，也可以是常量）的路径传播。即：光沿着光程为极值的路径传播。所用时间为：时间t有极值的条件是:或12光程：光在i介质中的光程等于在相同时间t内光线在真空中所走的路程。光线沿光程为平稳值的路径而传播。平稳值的三种基本含义：极小值——直线传播、反射、折射极大值——凹球面反射镜常　数——成像系统的物像关系费马原理推论：物象等光程，即由物点发出的所有光线通过光具组后均应以相等的光程到达像点。13费马原理的应用(1)——反射定律

5、aABii’PdxbnA与B时折射率为n的均匀介质中的两点，有一光线APB，其光程为：根据费马原理，这光程应为极小，所以14上式可以写成：由图可知：即：这就是反射定律。BdAaii’Pxbn15费马原理的应用(2)——折射定律折射定律的证明（取极小值）y设A(0,yA)，O(x,0)，B(xB，yB)即：16光在单球面上的傍轴成像ABCO反射面（甲）凹面镜ABCO反射面（乙）凸面镜球面镜主光轴：球面上中心点O与球心(曲率中心)C所连直线。副光轴：通过曲率中心的任何直线。光轴：光学系统的对称轴光轴傍轴光线：与光轴夹角较小，并靠近光轴的光线蓝线—傍轴光线绿线—非傍轴光线一、基本概念和符号17O

6、CpBrPAQMq符号法则规定如下:(1)沿着光线前进的方向物点在镜前，物距p>0；物点在镜后，物距p<0；(2)像点在镜前，像距q>0；像点在镜后，像距q<0；(3)凹面镜的曲率半径r为正，凸面镜的曲率半径r为负。几个物理名词：1）顶点：O2)曲率中心、曲率半径：C，r3)主光轴：CO4)物距、像距：Q点是像点。p，q18图16-12单球面镜傍轴反射成像(a)凹球面CpBrPMOQn1n2Aq19根据费马原理即：在傍轴近似条件下，上式变成：当20由此可知：由前式：可得：傍轴光线条件下球面反射的物像公式。21相当于平行主光轴的光束经球面反射后，将在光轴上会聚成一点，该像点称为反射球面的

7、焦点。顶点O到F的距离叫做焦距。以f表示。OFOCFOCFF’过焦点且垂直于主光轴的平面：焦平面22球面折射成像(1)折射球面的基本概念折射球面：n：物方介质的折射率n’：像方介质的折射率C：球心(曲率中心)Q：物点Q'：像点轴上物点的折射成像Qss'rOMCn'n-u'uhQ'iHi'顶点：球面的对称中心点O副光轴：通过曲率中心的任何直线（主光轴除外）主光轴：球面顶点O和曲率中心C的连线23光线从左向右，规定光路图中各