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第一章 几何光学基本定律 第一节 几何光学的基本概念 折射定律：入射光线、折射光线和投射点法线三者在同一平面内。入射角与折射角的正弦之比（一定压力和温度条件下为定值）与入射角无关，而与两个介质的性质有关。sinθ1 * n1 =sinθ2 * n2 相对折射率：一种介质对另一种介质的折射率6、全反射：光从光密介质射入到光疏介质n1n2，并且当入射角大于全反射角I0时，在二种介质的分界面上光全部返回到原介质中的现象。 7、 若在空气中 当入射角 时可以全反射传送 越大，可以进入光纤的光能就越多，也就是光纤能够 送的光能越多。 这意味着光信号越容易耦合入光纤。 第三节 费马（Fermat）原理 1、光在非均匀介质中的传播遵循的四费马原理，从“光程”的角度来阐述光的传播规律的。光程：光在介质中传播的距离与该介质折射率的乘积。 第四节 马吕斯（Malus）定律 垂直于入射波面的入射光束，经过任意次的反射和折射后，出射光束仍然垂直于出射波面，并且在入射波面和出射波面间对应点之间的光程都相等，为一定值。数学表示 第五节 光学系统和成像的概念 完善成像：像与物体只有大小的变化没有形状的改变 完善成像条件：等光程。 2、特例： 单个界面可实现等光程条件： ①有限远物 A—— 》有限远像 A ：椭球反射面 ②无穷远物 A—— 》有限远像 A ：抛物反射面 ③有限远物 A—— 》无穷远像 A ：根据光路可逆性 等光程的反射面: 二次曲面 等光程的折射面为二次曲面 椭球面：对两个定点距离之和为常数的点的轨迹，是以该两点为焦点的 椭圆。对两个焦点符合等光程条件。双曲面：到两个定点距离之差为为 常数的点的轨迹，是该两点为焦点的双曲面。其中一个是实的，一个是 虚的。抛物面：到一条直线和一个定点的距离相等的点的轨迹，是以该 点为焦点，该直线为准线的抛物面。 对焦点和无限远轴上点符合等光程。 第二章 球面和共轴球面系统 第一节 光线经过单个折射球面的折射 1、符号规则总结： （1）.垂轴线段(y,h)：光轴之上为“＋”，反之为“－” （2）.沿轴线段(L,L’,r)：顶点到光线与光轴的交点，方向和光线的传播方向相同 为“＋”，反之为“－” （3.）光线和法线夹角(I,I’)：光线转向法线，顺时针为“＋”，反之为“－” （4）.孔径角(U,U’)：光轴转向光线，顺为“＋”，反之为“－” （5.）法线和光轴夹角φ:光轴转向法线，顺为“＋”，反之为“－” （6.）折射面之间的距离d：前一个面的顶点到后一面的顶点，方向于光线的传播方向相同为“＋”，反之为“－” PS：应用时，先确定参数的正负号，代入公式计算。算出的结果亦应按照数值的正负来确定光线的相对位置。推导公式时，也要使用符号规则。 反射情形：看成是折射的一种特殊情形：n’= －n 实际光线经过单个折射球面的光路计算公式: ※这种通过公式来计算光线实际光路的过程称光路追迹。 （3）结论：位于近轴区域内的物点，利用近轴光线成像时，符合（近似地）点对应点的理想成像关系。---高斯成像 Q为阿贝尔不变量 第二节 单个折射球面的成像倍率、拉赫不变量 横向放大率（垂轴放大率）β：用y和y’分别表示物高和像高。符号规则：位于 光轴上方的y、y’为正，反之为负。 y’/y称为垂轴放大率，用β表示 这就是物像大小的关系式 3、 拉氏不变量： 能量守恒：当折射率一定时，输入的总能量是nuy，输出的总能量是n’u’y’，根据能量守恒，二者相等。若y’增大，则u’减小，即像增大，则变暗 第三节 共轴球面系统 截距的过度公式：