《光学教程》姚启钧原著课件.ppt
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- 光学教程 光学 教程 姚启钧 原著 课件
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1、a1a2a3a4光线光线a5a6 投影投影(shadow)针孔成像针孔成像(pinhole imaging)a711Oa811O2a9a10a11()nsctBA 费马原理费马原理:光在指定的两点间传播,光在指定的两点间传播,实际的光程总是一个极值。实际的光程总是一个极值。BA、恒定值)极值(极小值、极大值ndsa12光程为极值的例子光程为极值的例子:(1)光的直线传播定律光的直线传播定律 均匀媒质中,两点间光程最短的路径是直线。均匀媒质中,两点间光程最短的路径是直线。a13ADB 0 0,会聚作用,会聚作用 0 0,发散作用,发散作用 n n 光焦度是系统的光焦度是系统的 固有特征量,表征折
2、固有特征量,表征折 射面的聚光本领。射面的聚光本领。由其正负可判断由其正负可判断系统的性质系统的性质nnr a55-ffnnFFO n n F-ffnnFO n 0 0,会聚作用会聚作用 0 0,发散作用发散作用a56物方焦点物方焦点像方像方焦点焦点-ffrnnFFOC像方焦点像方焦点FF:与光轴上无穷远处物点对应的像点:与光轴上无穷远处物点对应的像点像方焦距像方焦距ff:与像方焦点对应的像距:与像方焦点对应的像距像方焦平面像方焦平面:过:过FF点垂直于光轴的平面点垂直于光轴的平面像方焦距像方焦距:nfrnn nnrnfnnnnssra57物方焦点物方焦点F F :与光轴上无穷远处像点对应的物
3、点与光轴上无穷远处像点对应的物点物方焦距物方焦距f f :与物方焦点对应的物距。:与物方焦点对应的物距。物方焦平面物方焦平面:过:过F F点垂直于光轴的平面。点垂直于光轴的平面。物方焦点物方焦点像方像方焦点焦点-ffrnnFFOC物方焦距:物方焦距:nfrnnnnrnf nnnnssra58fnfn f,f 符号相反,大小不等符号相反,大小不等GaussGauss成像公式成像公式:1ffssnnnnssrnfrnnnfrnn和和五、五、GaussGauss成像公式和成像公式和NewtonNewton成像公式成像公式 a59-ffnnFFOPP-ss-xx-s=-x-fs=x+fxxffNewt
4、on成像公式成像公式 a60a61子系统子系统1子子系系统统m子子系系统统N物物像像y1 yyN y1 1、光轴、光轴 (optical axis)-(optical axis)-光学系统的对称轴光学系统的对称轴 各球面的球心位于同一条直线上各球面的球心位于同一条直线上 连接各球心的直线为连接各球心的直线为光轴光轴共轴光具组共轴光具组a62实际成像系统通常由多个折射球面实际成像系统通常由多个折射球面级联级联构成构成对各个球面对各个球面逐次逐次应用公式进行分析应用公式进行分析-逐次成像法逐次成像法 子系统子系统1子子系系统统m子子系系统统N物物像像y1 yyN y二、逐个球面成像法二、逐个球面成
5、像法 a63例例1 1、一个折射率为、一个折射率为1.61.6的玻璃哑铃,长的玻璃哑铃,长20cm20cm,两端曲率半径为两端曲率半径为2cm2cm,哑铃哑铃左端左端5 5cm处轴上有处轴上有一物点,求成像的位置和性质一物点,求成像的位置和性质。PP-s1P1s1-s2-s2a64a65112,ysssrys h-ii222112()()22 2QAQyyyyhsshssssssr a66,nnnnysisnssrysisn222 ()()22 2QAQnyn ynyn yhnnnnns n shssssssrra67A.横向放大率横向放大率 yy定义:定义:fx xf 和和几何关系几何关系+
6、近轴条件近轴条件MnnPPOP1P1NFF-x-fxfy-y-ssa68讨论:讨论:111放大像放大像 缩小像缩小像 物像等大物像等大(1)nsn sfx xf 和和 yy(2)0y、y同号同号正像正像s、s同号同号物像在球面物像在球面同侧同侧实物实物 虚像虚像 虚物虚物 实像实像 a690(3)y、y异号异号倒像倒像s、s异号异号物像在分界球面物像在分界球面异侧异侧实物实物 实像实像 虚物虚物 虚像虚像 nnPPOFFnnPPOFF实物实物 实像实像实物实物 虚像虚像 yya70B.角放大率角放大率tan tanuuusus近轴近似近轴近似nysn synnPPOP1P1FF-x-fxfy-
7、y-ss-uu nun ua71a72a73弯凹平凹双凹凹透镜(负透镜)弯凸平凸双凸凸透镜(正透镜)透镜a74a75一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式21222222122121212122122121222122)(2()(22)2(n)NO-OM-n(tnPAPA)(2NO,2OM)(NOOM)()(,POhrhsnrhrhtnhrhsnllrhrhrrhsNOlhsOMlhNAAMlPAlPAsOPs)故:(又同理:则令:21222222122121212122122121222122)(2()(22)2(n)NO-OM-n(tnPAPA)(2NO,2OM)(NOOM)()(,POh
8、rhsnrhrhtnhrhsnllrhrhrrhsNOlhsOMlhNAAMlPAlPAsOPs)故:(又同理:则令:a7621222222122121212122122121222122)(2()(22)2(n)NO-OM-n(tnPAPA)(2NO,2OM)(NOOM)()(,POhrhsnrhrhtnhrhsnllrhrhrrhsNOlhsOMlhNAAMlPAlPAsOPs)故:(又同理:则令:一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式a77一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式21222222122121212122122121222122)(2()(22)2(n)NO-OM-n(tnP
9、APA)(2NO,2OM)(NOOM)()(,POhrhsnrhrhtnhrhsnllrhrhrrhsNOlhsOMlhNAAMlPAlPAsOPs)故:(又同理:则令:21222222122121212122122121222122)(2()(22)2(n)NO-OM-n(tnPAPA)(2NO,2OM)(NOOM)()(,POhrhsnrhrhtnhrhsnllrhrhrrhsNOlhsOMlhNAAMlPAlPAsOPs)故:(又同理:则令:21222222122121212122122121222122)(2()(22)2(n)NO-OM-n(tnPAPA)(2NO,2OM)(NOOM
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