高中物理奥林匹克竞赛专题----几何光学(共38张PPT).pptVIP

物体发出的光线经过薄透镜成像的问题就是光线经过两个球面折射的问题。 透镜左右两个表面的曲率半径分别为 和 假设 6.4 薄透镜成像 透镜两个面的顶点靠得很近的透镜称为薄透镜。 6.4.1 薄透镜成像公式 物方空间和像方空间的折射率分别为 和 忽略薄透镜的厚度，可求出物点发出的光线经透镜折射后所成最终像的像距 与物距 之间的关系。 物点放在透镜的左方，物距为 透镜的折射率为 跟透镜主轴平行的近轴光线经透镜折射后在主光轴上的会聚点，称为像方焦点。 把物点放在主光轴上的一点，物点经透镜折射成的像在无限远，这点称为物方焦点。 这就是薄透镜成像公式，其中 是物方焦距。 是像方焦距 近轴斜入射的平行光成像在过像方焦点且垂直于光轴的平面上，这个平面称为焦平面。 如果将薄透镜置于空气中，物方焦距等于像方焦距。 设空气的折射率为1，空气中的薄透镜成像公式为 其中 利用球面折射成像的横向放大率公式两次，可得薄透镜的横向放大率为 表示成放大像， 表示成缩小像。 表示像是倒立的， 表示像是正立的； 6.4.2 薄透镜成像作图法 透镜成像的几条特殊光线 (1) 与主光轴平行的近轴光线，通过凸透镜后折射光线过像方焦点；通过凹透镜后折射光线的反向延长线过像方焦点。 (2) 过物方焦点（延长线过物方焦点）的近轴光线，通过透镜后折射光线与主光轴平行。 (3) 过透镜中心的光线，通过透镜后沿原方向出射。 (4) 与副光轴平行的光线，通过透镜后过副光轴与焦平面的交点。 (a) 成倒立缩小实像 (c) 成倒立放大实像 ( b) 成正立放大虚像 (d) 实物经凹透镜成正立缩小虚像 例[6-3] 一薄凸透镜的焦距为20cm，如果已知物距分别为（1）40cm；（2）60cm；（3）30cm；（4）10cm。试分别计算这四种情况下的像距，并确定成像性质。 解： ⑴ 由 得 由 知：当 时，成与物等大的倒立实像。 (2) 由 得 由 知：当 时，成缩小倒立实像。 (3) 由 得 由 知：当 时，成放大倒立实像。 (4) 由 得 由 知：当 时，成放大正立虚像。 6.5 光学仪器 前面我们讨论了平面镜、球面镜和薄透镜等基本光学器件的成像问题。根据基本光学器件的成像规律，人们将单个或多个基本光学器件组合构成光学仪器。 光学仪器主要分为两大类，一类是成实像的光学仪器，如幻灯机、照相机等；另一类是成虚像的光学仪器，如望远镜、显微镜、放大镜等。 6.5.1 眼睛 眼睛通过调节睫状肌来改变晶状体的焦距，使物体的像总能形成在视网膜上。 远点：睫状肌完全放松时能看清楚的点。 近点：睫状肌最紧张时能看清楚的点。 明视距离：正常眼睛看25 cm远处的物体能看得清楚，又能较长时间不感觉疲劳。 近视：远处物体成像在视网膜前面一点。 远视：远处物体成像在视网膜后面一点。 矫正近视的方法是配戴凹透镜，把无限远处的物体成像在近视眼的远点处。 矫正远视的方法是配戴凸透镜，把明视距离处的物体成像在远视眼的近点处。 物体对瞳孔中心的张角称为视角。物体在视网膜上所成像的大小与视角有关，如果物体的视角非常小，整个物体看上去就缩成了一个点。一般要求视角大于1′，才能对物体不同部分进行分辨。 把物体移近眼睛可以增大视角。 当物体与眼睛的距离小于近点时，即使视角再大也无法看清物体。于是人们设计制造出了各种助视光学仪器，如：放大镜、望远镜、显微镜等。 6.5.2 放大镜 最简单的放大镜就是一片凸透镜。 当眼睛位于放大镜的焦点附近时，像的视角为： 眼睛在明视距离d 处直接观察物体时的视角为： 视角放大率 6.5.3 显微镜 放大镜的放大本领有限，可以用组合的光具组构成放大镜提高放大本领，这种放大镜就是显微镜。 物镜：对着被观察物体的一组透镜，焦距 f1 很短。 目镜：靠近观察者眼睛的一组透镜，焦距 f2 稍长。 如果不用显微镜，而是将物体直接放在明视距离d 处 显微镜的目镜相当于前面提到的放大镜，虚像 对眼睛的视角表示为 而 于是 目镜的焦距 要尽可能小 为使物镜所成的像 尽可能大，要使用焦距很短的物镜。 L为镜筒长 显微镜的放大本领为 物镜的横向放大率表示为 目镜的视角放大率表示为 显微镜的放大本领又可以表示为 显微镜的放大本领取决于物镜横向放大率和目镜视角放大率。 6.5.4 望远镜 望远镜是在观察远处物体时用来增加视角的一种光学仪