大学物理几何光学ppt课件.ppt

第章几何光学§1几何光学的基本定律光束：（1）平行光束：所有的光线均为平行直线，通常对应无限远的光。（2）同心光束：发自或汇聚一点。（3）象散光束：既不是平行光束，也不是同心光束象散光束(1)光的反射定律：反射线位于入射面内，反射线和入射线分居法线两侧，反射角等于入射角，即(2)光的折射定律：折射线位于入射面内,折射线与入射线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一与入射角无关的常数，即3.光的独立传播定律和光路可逆性原理三、几何光学定律成立的条件§2费马原理反射定律的原因折射定律的原因二、费马定理的应用3、日出、日落4、光学仪器的聚焦会聚透镜椭球曲面反光镜平行光聚焦结论费马原理的精确表述费马原理的数学表达式费马原理光程取极大值的实例光程表示光在介质中通过真实路程所需时间内,在真空中所能传播的路程。二、费马原理三.由费马原理导出几何光学定律2.光的反射定律

3.光的折射定律：即光程ΔAC’B>ΔAC’’B这与费马原理矛盾!i2回转抛物面焦点发出的光，反射后变为平行光，汇聚在无穷远处，光程为极大值。回转椭球面内两焦点间光的路径，光程为恒定值。在回转椭球面上一点作相切的平面和球面，则经平面反射的光线中，实际光线光程最小，经球面反射的光线中，实际光线光程最大。4．物像之间的等光程性
可以证明：在物点Q与像点Q’之间，不管光线经何路径，凡是由Q通过同样的光学系统到达Q’的光线，都是等光程的。
§3.单心光束实像和虚像发散单心光束实象：有实际光线会聚的象点。
虚象：无实际光线会聚的象点。
（光束反向延长线的交点）。§4光在平面介面上的反射和折射二、光在平面介面上的折射三.全反射光学纤维四.棱镜E分光：当用白光入射时，由于折射率的不同，出射光将展开成彩带即光谱。§5光在单球面上的近轴成象（1）线段：光轴方向上，以顶点为起点，沿光线进行方向为正，反之为负；垂直方向上，主光轴上方为正，反之为负。（3）物距：自参考点（球面顶点、薄透镜的光心）到物点，沿光线方向为正，反之为负。单球面折射光线追迹公式根据几何关系，利用余弦定理得根据费马定理：y对一定的球面和发光点P（S一定），不同的入射点对应有不同的S‘。即：同一个物点所发出的不同光线经球面反射后不再交于一点。三、近轴光线下球面反射的物像公式∴由P点所发出的单心光束，经球面反射后将交于一点P‘，光束的单心性得以保持。一个物点将有一个确定像点与之对应。四.球面折射对光束单心性的破坏光程：对一定的球面和发光点P（S一定），不同的入射点对应有不同的S‘。即：同一个物点所发出的不同光线经球面折射后不再交于一点。2.讨论：②当介质和球面一定（即n,n’,r一定）时，B、物方焦点F、物方焦距例12、P1‘为物对球面O2折射成像§6薄透镜②凹透镜：中间部分比边缘薄的透镜。对薄透镜物象公式变为：薄透镜简化模型