最新光学课件第三章.教学讲义ppt课件.ppt

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1、光学课件第三章.主要内容直线传播、反射、折射成像问题波面的线度远大于波长时----光沿直线传播，几何光学是近似的、实用的不涉及波长、相位等概念，使用波面、波线的概念2球面波波面波线波面波线平面波3.1光线的概念3.1.1、光线与波面32、用费马原理解释三个基本实验规律1）均匀介质中的直线传播两点间直线距离最短----光路为直线2）反射定律只有当APB’为直线时APB的光程最短，此时：i=i’入射光线、法线、反射光线共面ABABCDPB’ii’73)折射定律AC’>AC，C’B>CB入射点必在入射面与

2、界面的交线上----入射光线、法线、反射光线共面n1AC+n2CB----极小值ABCC’OO’M(x1,y1)(x2,y2)(x,0)xyi1i283.3单心光束实像和虚像3.3.1单心光束实像和虚像1.单心光束：凡是具有单个顶点的光束﹙同心光束﹚。发散光束：由一发光点发出的光束；汇聚光束：向唯一中心会聚的光束。光束：具有一定关系的一些光线的集合称为光束92.物点与像点物点：入射到光学系统的单心光束的顶点（P）像点：经光学系统出射后又汇聚的单心光束的顶点（P）3实像与虚像实像点：会聚的出射单心光

3、束的顶点（P）虚像点：发散的出射单心光束的顶点（P）103.3.2实物、实像和虚像的联系和区别1、实物点：发散的入射单心光束的顶点（P）2、光学系统：由不同材料做成的不同形状的反射面、折射面以及光阑组成的系统，其作用是变换光束．反射镜、棱镜、透镜、光阑等是构成光学系统的基本元件。3、人眼的特点：人眼只能看到发散的单心光束的顶点，而看不见光线本身。114、人眼对物、象的区别和联系人眼不能判断进入人眼的光线是否经过光学系统，因此，人眼不能区分物、像；人们对物、像的判断要借助环境等其他条件5、光学仪器

4、对物、象的区别和联系只要是发散的单心光束进入光学仪器，不论光束得形成，对光学仪器而言均是实物成像；实物的光能量一般较大；实像可由光屏接收，虚像则不能实物点、实像点、虚像点的集合分别称为实物、实像、虚像。12平面反射镜是一个最简单的理想光学系统，它不改变光束的单心性，能成完善的像。所成的像与原物大小相同，而物和像以平面镜为对称。平面反射时光束的单心性保持不变3.4光在平面界面上的反射和折射光学纤维3.4.1.光在平面上的反射13光在平面界面上折射时单心性受到破坏，不能完善成像yn1n2xP物点水介质

5、空气介质像P1P2P`3.4.2、光束单心性的破坏14平行光束折射时仍为平行光束¢¢),0(yPox为两种介质的分界面，物点22112211),().,0(),,0(),0,(),0,(yxPyPyPxAxA¢其余坐标由折射定律及几何关系，可求出各像点的坐标。15分析：当y不变时，它们随x或i1而变。如果光束是单心的，则P就是折射光束的唯一顶点；如果光束不是单心的，则P不是折射光束的唯一顶点，P1、P2也是折射光束的顶点，此时必须考虑光束中光线的空间分布。16讨论一小束入射光束：①将图面绕oy轴

6、转一小角度折射光束的单心性已被破坏：光束中的所有光线并不相交于单独的一点，而是交于两条相互垂直的线段上。子午焦线：一条由P所描出的垂直图面的焦线；弧矢焦线：一条是位于图面内的焦线P1P2。17∵单心光束的波面是球面∴在平面界面上折射后，波面的形状发生变化，不再是球面了。这样形成的互相垂直的两小段像且不那么清晰的现像称为像散。18②当i1＝0，即当P所发出的光束几乎垂直于界面时,有x＝0，y=y1=y2=yn2n1。这表明y近似地与入射角i1无关，则折射光束是近似单心的，y称为像视深度

7、，y为物的实际深度。如果：n1>n2，那么yy,即像点P位于物点P的下方，视深度增大。（从水中看水面上的物体）193.4.3全反射光学纤维1.全反射：对光线只有反射而无折射的现像。当光从光密介质n1射向光疏介质n2（

8、而言，临界角ic≈42°。202.光学纤维芯料－涂层界面发生全反射条件为：而：又此即为光线在芯料－涂层界面发生全反射时，入射角应满足的条件。21讨论：①如果入射角i的上限用u0表示，则有：or:u0n0sinu0为光纤的数值孔径，常用N.A.表示，其值越大，通过光纤的光功率就越大。②对于空气中的光纤∵n0＝1∴223.4.4.棱镜三棱镜：由两个不平行的折射平面围成的透明介质元件，其A为折射棱角，也称为顶角主截面：垂直于两主折射界面的截面.偏向角：出射线与入射线间的交角