(2016第三章_几何光学基本原理.ppt

* 讨 论 题（3） 1. “物像之间的等光程性”是哪个原理的推论？ 2. 最简单的理想光学系统是什么光学元件？ 3. 什么是全反射？ 4. 光学纤维的工作原理是什么？其数值孔径通常怎样表示？ 5. 棱镜主要有哪些应用？ 6. 几何光学的符号法则是如何规定的？ * 7. 近轴光线条件下球面反射、折射的物像公式各如何表示？ 8. 什么是共轴光具组？ 9. 近轴条件下薄透镜的成像公式及横向放大率如何表示？ 10. 薄透镜的会聚和发散性质主要与什么因素有关？ 11. 近轴物点近轴光线成像的条件是什么？ 12. 最简单的理想光具组是什么光学元件？ 13. 在理想光具组里主要研究哪些基点和基面？ * 讨论题解答（3） 1. 答： “物像之间的等光程性”是“费马原理”的推论。 2. 答： 最简单的理想光学系统是一个平面反射镜。 3. 答： 对光线只有反射而无折射的现象称为全反射。 4. 答： 光学纤维的工作原理是全反射，其数值孔径通常用N.A.表示，计算公式为： 。 * 5. 答： 棱镜主要用于制作折射计及利用全反射棱镜变更方向等。 6. 答： 几何光学的符号法则的规定是： 线段：光线和主轴交点的位置都从顶点算起，凡在顶点右方者，其间距离的数值为正，凡在顶点左方者，其间距离的数值为负．物点或象点至主抽的距离，在主轴上方为正，在下方为负． 角度：光线方向的倾斜角度部从主铀(或球面法线)算起，并取小于π／2的角度．由主轴(或球面法线)转向有关光线时，若沿顺时针方向转，则该角度的数值为正；若沿逆时针方向转动时，则该角度的数值为负(在考虑角度的符号时，不必考虑组成该角度两边的线段的符号)． 标定：在图中出现的长度和角度(几何量)只用正值．例如s表示的某线段值是负的，则应用(一s)来表示该线值的几何长度． * 7. 答：近轴光线条件下球面反射、折射的物像公式分别为： ， 。 8. 答： 多个球面的曲率中心都在同一直线上的系统称为共轴光具组。 9. 答： 近轴条件下薄透镜的成像公式及横向放大率分别为： ， 。 * 10. 答：薄透镜的会聚和发散性质主要与透镜的形状及两侧的折射率 n 有关。 11. 答：近轴物点近轴光线成像的条件是物像的等光程性。 12. 答： 最简单的理想光具组是厚透镜。 13. 答：在理想光具组里主要研究的基点和基面是： 焦点和焦平面、主点和主平面、节点和节平面。 * * * 由此解得 　　　　 这表明像成在无穷远处，或者说入射光线经球面折射后成为平行光线． 　　平面镜反射成像：经球面折射后形成的平行光线，入射到平面镜上(物在右方无穷远)，仍以平行光线反射(像仍在右方无穷远)． * 　　凹球面折射成像：经平面镜反射的平行光线，继续经过球面折射．只是此时相对于球面来说，光线自右向左进行，(3—17)式中的 ．在我们采用的新笛卡儿符号法则中， ，即 解得??????????????? 即所成像在球面顶点左方2R处，与物体的位置重合，其横向放大率? = -1 。由例3—7图(a)可知像是倒立的． * (2)镜像法 　　玻璃半球与其在平面镜中所成的像正好组合成一个玻璃球．因此，光在玻璃半球中来回折射两次与光在玻璃球中折射一次是等效的，如例3.7图(b)．为此，我们先求出半径为R，折射率为n的玻璃球的焦距和主点的位置． 　　因为光从左向右入射，所以厚透镜焦距公式(3-44)中 ，即　　　　 * 因此????? 把相应的已知值代入(3-45)式相(3-46)式就可得主点的位置 ????????? 以及????? 即 H 在顶点 O 的右边 R 处，而 则在顶点 的左边 R 处．显然，两主平面重合且通过中心． * 按题意，物离物方主点H的距离为 -3R，则利用厚透镜物像公式（3-48）式便有 　　　　　　　　　　　　　　 考虑到 n = 1.5，可算得 　　　　　　　　　　???????? ? 这表