光学【1】第一节.pptVIP

* 上页 §1.1 几何光学的三个实验定律 §1.2 费马原理 §1.3 光学系统成像的基本概念 §1.4 单球面折射系统近轴成像 §1.5 球面反射系统 §1.6 共轴球面系统及其基点 §1.7 薄透镜 §1.8 像差 光阑 光学仪器 下页 第一章 几何光学的近轴理论 CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University §1.1 几何光学的三个实验定律 下页 上页 几何光学的适用范围： 光在障碍物尺度比光波波长大得多情况下的传播规律.这种情况下,波长趋近于零,可以不必考虑光的波动性质,仅以光直线传播性质为基础. 　　当几何尺寸可以与光波波长相比时,则由几何光学获得的结果将与实际结果有显著差别. 几何光学是波动光学在一定条件下的近似. CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University １. 几何光学的实验定律 (1) 光的直线传播定律: 光在不太强时,传播过程中与其他光束相遇时,各光束相互不受影响,不改变传播方向,各自独立传播. (2) 光的独立传播定率: 在均匀的各向同性的透明介质中，光沿直线传播. 下页 上页 CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University n n 入射面: 入射光线和法线决定的平面. 反射定律：反射光线在入射面内. 入射光线和反射光线分居法线两侧．入射角等于反射角: C B A 反射光线 D 折射光线 (3) 光的反射定律和折射定律: 下页 上页 式中 为两介质的折射律，与光的波长有关 光的折射定律: 入射光线和折射光线同在入射面内,入射光线和折射光线分居法线两侧,且有 下页 上页 CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University 　　反射定律可认为是折射定律在 n=-n? 情况下的特例.由折射定律，在n=-n?时i＝－i ?，负号表示入射光线与反射光线分居法线的两侧. 介质折射律不仅与介质种类有关,而且与光的波长有关.光在折射时,不同波长的光将分散开来,这种现象叫作色散. 白光 下页 上页 当光从光密介质入射到光疏介质时，折射角大于入射角，光在这种情况下的反射, 叫作内反射. 2. 光的全反射 内反射时，折射角随着入射角的增大而增大，当折射角等于900 时，对应的入射角为 ic . 点光源 . 全内反射 当光从光疏介质入射到光密介质时，折射角小于入射角，光在这种情况下的反射, 叫作外反射. 下页 上页 当入射角大于等于 时，全部光能量都反回原介质，这种反射叫作光的全反射,或叫作光的全内反射. 称作临界角. 由折射定律: 下页 上页 CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University 外反射： 下页 上页 CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University 入射角大于临界角的光线发生全反射 内反射，全内反射： 下页 上页 CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University 五脊棱镜 波罗棱镜 使像转过900 全内反射的应用举例: （1）全反射棱镜 借助光在棱镜中的全反射，改变光进行的方向. 这种棱镜被广泛应用在各种光学仪器中和各种实验光路中.由于全反射时光能量能完全返回原介质,所以它比镀铝或镀其他介质膜的反射镜更优越,后者的反射面上对光能量有一定的吸收. 下页 上页 90０ 450 组合波罗棱镜，望远镜正像系统,使像面旋转1800 下页 上页 CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University 后反射直角棱镜 光线进入棱 镜,依次经三 直角面反射 后,出射光线 与入射光线反 向平行 后反射镜又称四面直角体,空间一定范围的光线,依次经三个相互垂直的平面反射后,出射光线的方向与入射光线的方向相反.这种棱镜在激光谐振腔中可以代替高反射介质镜;在激光测距中把它当作被测目标的反射器,不仅减少能量损失,而且减少了瞄准调整的困难;在高速公路上,这样的四面体常用来作