应用光学(第一章)f.pptVIP

应用光学 授课教师 姓名: 孔明 单位:计量测试工程学院 联系方式: 办公电话: 0571 手机: 办公地点: 塞博南楼A118，启明北楼209 Email: mkong@cjlu.edu.cn 课程概况 课程总学时： 44 （理论 36 ，实验8 学时） 学 分： 2.5 课程性质：专业基础必修课 考核方法及成绩评定 考核类别：考试 考核形式：闭卷 成绩评定：百分制；平时成绩占 20%，实验成绩占20% ，期末考试占 60% 平时成绩：共20分，缺勤一次扣2分，三次以上缺勤者不准参加期末考试，作业少交一次扣2分。 实验成绩：共20分，实验分实验表现分及实验报告成绩。实验缺席一次和一次以上实验的。 期末考试成绩：以卷面为准 课程参考资料 第一章  几何光学的基本原理 从本质上讲，光是电磁波，它是按照波动理论进行传播。 按照近代物理学的观点，光具有波粒二象性，那么如果只考虑光的粒子性，把光源发出的光抽象成一条条光线，然后按此来研究光学系统成像。 几何光学：以光线为基础，用几何的方法来研究光在介质中的传播规律及光学系统的成像特性。 点：光源、焦点、物点、像点 线：光线、法线、光轴 面：物面、像面、反射面、折射面 一. 发光点 几何上的点是既无大小，又无体积的抽象概念。当光源的大小与其作用距离相比可以忽略不计时，也可认为是一个点。 二、光线 发光点向四周辐射光能量，在几何光学中将发光点发出的光抽象为带有能量的线，它代表光的传播方向。 三、波面 同心光束：发自一点或会聚于一点，为球面波 像散光束：光线既不平行，又不相交，波面为曲面。 几何光学基本定律 三、折射和反射定律 光的折射和反射定律研究光传播到两种均匀介质的分界面 时的定律。 将上式代入 并设 （二）反射定律 全反射的两个条件： 光导纤维号称现代信息系统的神经 定义 为光纤的数值孔径 二、费马原理 1、原理： ①光线从一点传播到另一点，其光程为极值（极大、极小、常量）。 ②两点间光线的实际路径是其光程为平稳的路径。 2、平稳：在某处平稳，指它的一阶微分dy=0。 光的直线传播定律、独立传播定律、折射和反射定律、费马原理是几何光学的基本定律，是研究光线传播和成像问题的基础。 四、光路的可逆性 A点发射的光线经O点反射向C. 若在C点置一光线，光线亦可由C点出射经O点反射而射向A，即光线是可逆的。 1.2 成像的基本概念与完善成像条件 由两个球面构成的透镜中，通过两球面球心的直线为光轴。 若有一个面为平面，则光轴通过球面的球心与平面垂直。 透镜分两大类 （1）正透镜：中心比边缘厚度大，起会聚作用 （2）负透镜：中心比边缘厚度小，起发散作用 物像的虚实 有的光学系统成的像，能被眼睛看到，却无法在屏上得到 与像类似，物也分两种 请判断物与像的虚实 判断虚实小窍门： 注意：物、像的概念是相对于光组来说的 ※物所在的空间为物空间，像所在的空间为像空间，两者的范围都是（-∞,+∞） 完善成像条件 表述一：入射波面是球面波时，出射波面也是球面波。 表述二：入射是同心光束时，出射光也是同心光束。 表述三：物点及其像点之间任意两条光路的光程相等 完善成像条件 越大，可以进入光纤的光能就越多，也就是光纤能够传送的光能越多。 这意味着光信号越容易耦合入光纤。 一、光程： 光线在介质中传播的几何距离L与介质折射率的乘积。 1、均匀介质中： s=nL=Lc/v=ct 既：光在真空中相同时间内传播的距离。 2、非均匀介质中： 设：介质折射率是空间坐标的函数n=n(x,y)?， ds=n(x,y)dL???????????????????? 费马原理（最短光程原理 ） 则：从A点到B点光线可能为任意曲线期方程; 积分与路径有关，且光程是路径的函数 对路径的无穷小变化，其光程变化， 利用费马原理，可以导出光的直线传播定律和反射、折射定律。 ※从上述定律可以得到光线传播的一个重要原理—光路的可逆性原理。利用这一原理，可以由物求像，也可以由像求物。 反射光线 入射光线 法线 I N I” O A C 意义： 研究物象关系时，可由物求像，亦可由像到物。 补充：马吕斯定律 光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 ※光学系统 的作用之一是对物体成像，因此