大学物理第十一章光学第14节 几何光学.ppt

第十一章 光学 11-7 单缝衍射 物理学 第五版 一 几何光学基本定律 1.反射和折射定律 反射定律 折射定律 n12 相对折射率 n1（n2）绝对折射率(相对于真空)P152表11-2 法线 分界面 入射光 L 折射光 反射光 11-14 几何光学 当衍射现象不明显时，光的传播可视为沿着直线传播，此时所研究的光学问题就称为几何光学。 也可写作 临界角 2)入射角 i1 ? ic 2.全反射 1)光密介质(n1) 光疏介质(n2) 1)全反射条件 11-14 几何光学 当光从光密介质入射到光疏介质的界面上，入射角达到或超过临界角时，没有折射光产生而所有光全部被反射回原来介质的现象称为全反射。 2)全反射的应用 内窥镜 双筒望远镜 二、光在平面上的反射、折射成像 1.平面的反射成像 （ （ 11-14 几何光学 （ （ 平面的反射所成的像是完善的虚像 入射光线和反射光线都是发散的 光线并没有真实聚集在虚像位置 2.平面的折射成像 11-14 几何光学 Q x i′ i y Q’ y’ O M 光线并没有真实聚集在虚像位置 平面折射所成的像是不完善的虚像 不同入射光线折射光线的反向延长线不相交于同一点 靠近凹面镜对称轴(主光轴)附近的近轴光线经凹面镜反射后会聚于一点，该点是凹面镜的焦点，用F表示。 三、光在球面上的反射、折射成像 1.球面镜的反射成像 1)凹面镜的反射成像 1 2 3 4 5 f c F 11-14 几何光学 凹面镜的焦距为： ，r是凹球面的曲率半径 凹面镜反射的三条特殊光线： 经过焦点的光线反射后为平行于主光轴的光线 平行于主光轴的光线反射后为经过焦点的光线 经过凹面镜球心的光线原路返回 凹面镜成像公式 p为物距，p‘为像距 h0 f d0 di hi c 1 2 2 1 F 11-14 几何光学 a)物在焦点到O点之间，所成的像为正立虚像。 设O点为主光轴和镜面的交点 b)物在焦点之外，所成的像为倒立实像。 f c d0 h0 di hi 1 1 2 2 F h0 1 2 1 2 hi f d0 di 11-14 几何光学 2)凸面镜的反射成像 f 1 2 3 F 虚焦点 凸面镜总是在镜后生成正立缩小的虚像。 满足成像公式 凸面镜反射的三条特殊光线： 指向焦点的光线反射后为平行于主光轴的光线 平行于主光轴的光线反射后为指向焦点的光线 指向凸面镜球心的光线原路返回 2.球面上的折射成像 1)成像公式 像方焦距 物方焦距 ( i i′ ) M Q Q′ O n n′ r C d0 di - 11-14 几何光学 Q Q’ C h0 hi n n’ p p’ 2)横向放大率 定义: V0,像正立；V0,像倒立 3)近轴光线的作图法 F F 11-14 几何光学 球面折射的三条特殊光线： 经过焦点的光线折射后为平行于主光轴的光线 平行于主光轴的光线折射后为经过焦点的光线 指向球心的光线原路返回 四、薄透镜 1.薄透镜成像公式 像方焦距 ( i i′ ) M Q Q1 O n0 p ni Q2 d p2′ p1′ nL 11-14 几何光学 物方焦距 当ni＝no?1 磨镜者公式 各种形状的透镜 凹凸透镜 平凸透镜 双凸透镜 平凸透镜 凹凸透镜 凸透镜 （会聚） 11-14 几何光学 凸透镜中央厚，边缘薄；像方焦距为正； 像方焦点在折射区，物方焦点在入射区。 凹凸透镜 平凹透镜 双凹透镜 平凹透镜 凹凸透镜 凹透镜 （发散） 11-14 几何光学 凹透镜中央薄，边缘薄厚；像方焦距为负； 像方焦点在入射区，物方焦点在折射区。 凹透镜成像图 F′ 1 2 2 1 hi pI′ 11-14 几何光学 凹透镜成像的三条特殊光线： 经过物方焦点的光线折射后平行于主光轴前进 平行于主光轴的光线折射后为指向像方焦点的光线 经过光心的光线不改变方向 实物经薄凹透镜成的像总是正立，缩小的虚像，且与实物在凹透镜同侧；虚物经薄凹透镜成的像总是倒立，放大的实像，与虚物在凹透镜同侧。 凸透镜成像图 h0 hi p p′ F F′ f′ 1 1 1 2 2 2 3 3 3 11-14 几何光学 凸透镜成像的三条特殊光线： 经过物方焦点的光线折射后平行于主光轴前进 平行于主光轴的光线折射后经过像方焦点 经过光心的光线不改变方向 物在凸透镜焦点内时，成正立放大虚像，与物同侧； 物在f~2f之间时，成倒立放大实像，与物不同侧； 物在2f之外时，成倒立缩小实像，与物不同侧； 2.薄透镜的横向放大率 当ni＝no ?1 h0 hi p p′ F F′ f′ 1 2 3 1 1 2 2 3 F′ 1 2 hi 2 1 pI′ 11-14 几何光学 V0,像