丁剑平 几何光学.ppt

* Jianping Ding 第二章 几何光学 (Geometrical Optics) 用光线来处理光的传播 λ→0 2-1-1几何光学三定律 1. 光的直线传播(rectilinear propagation)定律: 光在均匀媒质中沿直线传播。 现象： (1) 投影(shadow); (2) 针孔成像(pinhole imaging) 2.? 光的反射(reflection)和折射(refraction)定律 两种媒质n1和n2，入射光线从媒质1射到分界面上。 n1 n2 i1 i1’ i2 入射面：入射光线与交点处分界面法线构成的平面 定律：1）反射线和折射线 在入射面内； 2）反射角等于入射角 i1=i1； 3） （Snells law）； 3．反射定律的讨论： 反射角只决定于入射角，与波长及媒质无关； 反射面可以是任意形状，光滑或粗糙； 反射的应用----反射棱镜； 角锥棱镜 (Corner prism): 反向作用 习题1.2 4．折射定律的讨论： 光密媒质（denser medium）---折射率大的媒质； 光疏媒质（rarer medium）---- 折射率小的媒质； 定义： （1）光从光疏进入光密时： 时（掠入射） 由 n1 n2 i1 i2 (2)光从光密进入光疏时： n1 n2 i1 i2 时, ---- 临界角（critical angle） 当 i1 临界角ic 时， 发生全内反射（total internal reflection） (3) 全反射的应用—全反射棱镜和光纤（optical fiber） n 半径 包裹层 n1 n2 光线在非均匀介质中的传播 2-1-2. 棱镜与色散（Dispersion） 介质的折射率: 不同颜色（波长）的光在介质中的传播速度v不同 色散 一束白光入射时，不同波长的折射角不同 正常色散：随波长的增加，折射率下降。 图示：正常色散曲线 一些物质在某些波长附近，随波长的增加折射率上升 反常色散，常伴有对光的吸收。