大学物理课件几何光学.pptVIP

13.4.2 显微镜 例13.1 折射率1.5玻璃棒一端磨成球面，曲率半径是100mm，球面外部是空气。在棒内距球面顶点150mm处有一高度5mm物体，求：（1）成像位置；（2）像高度和判断虚实、正倒。 * 发展史 粒子说：17世纪～19世纪 波动说：19世纪～20世纪 主要内容： 几何光学的基本定律和成像概念 近轴光路条件下成像规律 典型光学仪器的结构 波粒二象性：20世纪初以来 几何光学是波动光学近似(波长趋于零情况) 光程等于光在媒质中通过的几何路程与媒质折射率的乘积。 13.1 光线及其传播的基本定律 13.1.1 光程与光线 可见光：400～760nm 光是电磁波，电场强度矢量 称为光矢量。 一、光程与光程方程 光程是指光在同样时间里，在真空中通过的几何路程。 s n L 10 20 光程满足如下方程 光程方程 给定时刻，光波位相相同点构成曲面称为波面；其法线称为光线。 二、光线与光线方程 光线满足如下方程 t t+dt O P 光线方程 10 光线可以认为是携带能量 代表光能量传播方向的线，确定光线的轨迹， 是几何光学的基本问题。 20 波面分为平面波、球面波和任意曲面波。 平面波与平行光束 球面波 发散与汇聚光束 30 折射率的分布决定了光线的轨迹。 均匀介质中 光线的轨迹是直线 称为同心光束，而同心光束可以分为会聚光束 和发散光束。 平面波对应光束称为平行光束， 球面波对应光束 13.1.2 几何光学基本定律 一、光的直线传播定律 在各向同性均匀介质中，光沿直线传播，称为光的直线传播定律。 二、光的独立传播定律 不同发光点发出光束在空间某点相遇时，彼此互不影响，各光束独立传播，称为光的独立传播定律。 条件：忽略光的波动性。 三、光的折射定律与反射定律 条件：忽略光的波动性。 在两种均匀介质的光滑分界面上，如图 ? 反射定律： ? 折射定律： Q P C A B N N′ I′ -I I O n n′ 10 若 反射定律可以视为折射定律的特例。 20 光路具有可逆性 30 全反射现象 Im称为全反射临界角。 A n 90° Im I I′ 由若干光学零件组成的系统称为光学系统。通过系统各表面曲率中心的公共轴线叫做光轴, 这样的系统通常称为共轴光学系统。 13.2 成像基本概念与光路计算 13.2.1 物像的基本概念 一、光学系统 透镜分成正透镜和负透镜两类：正透镜对光束有会聚作用，负透镜对光束有发散作用。 反射镜 平行平板 透镜 棱镜 二、物与像的概念 入（出）射同心光束的汇集点称为物（像） 点，物（像）点的集合视为物（像）； 10 若对应物点的出射是同心光束，该同心光束 中心称为完善像点；否则称为非完善像点。 物（像）所在空间称为物（像）空间。 A A 每个物点所形成的完善像点的集合。称为该 物的完善像。 20 物像间具有如下基本性质 （1）物、像的虚实性 实际光线相交形成的点是实物点或实像点，光线延长线相交形成点是虚物点或虚像点。 实像可以用屏幕或胶片记录，虚像可以被眼睛观察。 （2）物、像的相对性 物像离不开具体的光学系统，一定的物像只与一定的光学系统相对应。 （3）物、像的共轭性 对于给定的光学系统，确定位置的物，在相应的位置上可以找到对应的像。物像之间的对应关系，在几何光学中称为共轭。 A B y C O n? n r 13.2.2 实际光路计算 一、符号规则 A? B? -y? -U U? j E I I? -L L? 在结构参数（n、n?、r）已知情况下，如何由入射光线求出其相应的出射光线。 （1）光线从左到右的传播方向为光路正方向。 （2）角量以锐角量度，由规定的起始边顺时针 转成者为正，反之为负。 ? U、U?起始边 是光轴 ?入射角、折射角和反射角起始边是光线； ? φ（称为球心角）的起始边是光轴 （3）线段有两种情况 沿轴线段由规定的起始点引向终点，与光路正方向一致时为正，反之为负。 垂轴线段以光轴为准，在光轴以上为正，在光轴以下为负。 绘制光路图时，图中各量以绝对值表示。 规定： A B A? y B? -y? C E O n? n -U U? j I I? -L L? r 二、光线的光路计算 在?AEC中 应用折射定律 利用图中几何关系： 在?A?EC中应用正弦定理 A A? -y? C E O n? n -U U? j I I?