几何光学习题课课件.ppt

1、1基本概念和公式复习基本概念和公式复习1.几何光学三定律几何光学三定律2.全反射全反射3.棱镜棱镜（最小偏向角）（最小偏向角）4.光程光程虚物或虚像点到对应的折射（或反射）点之间的光线虚物或虚像点到对应的折射（或反射）点之间的光线的延长线的几何路程与此光线所在媒质的折射率的乘的延长线的几何路程与此光线所在媒质的折射率的乘积取负为积取负为虚光程虚光程。光线传播的几何路程与光线所在媒质的折射率的乘积光线传播的几何路程与光线所在媒质的折射率的乘积为为光程。光程。5.费马原理（物像之间的等光程性）费马原理（物像之间的等光程性）QQMn0nQMnQM0)(QMnQM)(0()()QMMQn QMnMQC

2、物点物点：入射到光具组的光束的会聚点。：入射到光具组的光束的会聚点。像点像点：从光具组出射的光束的会聚点。：从光具组出射的光束的会聚点。实物实物虚物虚物入射光是发散的入射光是发散的入射光是会聚的入射光是会聚的实像实像虚像虚像出射光是会聚的出射光是会聚的出射光是发散的出射光是发散的成像：成像：回顾成像公式回顾成像公式单球面成像公式单球面成像公式单球面物、像方焦距单球面物、像方焦距rnnsnsn折射球面折射球面反射球面反射球面rss211nnrnfnnnrf,折射球面折射球面2rff反射球面反射球面单球面横向放大率单球面横向放大率snsnyyV折射球面折射球面ssyyV反射球面反射球面5薄透镜：薄

3、透镜：)()11)(1(121nnrrnnffL当物像折射率薄透镜成像公式薄透镜成像公式磨镜者公式磨镜者公式1sfsfffxx薄透镜横向放大率薄透镜横向放大率()sfxVffsxf123VVV VfsVfs6密接透镜组密接透镜组1.复合透镜的成像公式复合透镜的成像公式1211111ssfff2.焦距焦距1212f ffff3.光焦度光焦度1Pf统一成像公式的符号法则统一成像公式的符号法则入射光从左向右传播时入射光从左向右传播时；(1)若若Q或或F在顶点在顶点A的的左方左方，则，则0,0fs若若Q或或F在顶点在顶点A的的右方右方，则，则0,0fs；(2)若若Q、F和和C在在A的的左方左方，则，则

4、0,0,0rfs若若Q、F和和C在在A的的右方右方，则，则0,0,0rfs(3)入射光入射光从右向左从右向左传播时，符号法则与上述传播时，符号法则与上述规定相反规定相反；(5)成像公式中的各个量在成像绘图中均用成像公式中的各个量在成像绘图中均用绝对值绝对值标示。标示。折折射射球球面面；(4)Q在在A的的左方左方,0 s;Q在在A的的右方右方,0 s反射球面反射球面8光学仪器光学仪器照相机的景深照相机的景深视角放大率视角放大率作业情况分析作业情况分析证明：使光线在纤维内发生证明：使光线在纤维内发生全反射的入射光束的最大孔全反射的入射光束的最大孔径角径角 （称（称 为纤维的数值孔径）。为纤维的数值

5、孔径）。max10sinnmax1n21 1 2 n0n121nn 解：根据折射定律，得：解：根据折射定律，得：1110sinsin nn0219022110sin1sin nn由发生全反射的条件知：由发生全反射的条件知：122sinnn所以，光线在纤维内发生全反射时，所以，光线在纤维内发生全反射时，满足：满足：1222110sinnnn故数值孔径为故数值孔径为222110sinnnn作业题解答作业题解答1解：解：P点经过两次平面（半径为无点经过两次平面（半径为无穷大的球面）折射成像于穷大的球面）折射成像于P点。点。3mm15cmPPln=1.51111nsnsntnss12nssn1112根

6、据成像传递关系根据成像传递关系11122slsdslnnslsPP1)()(12mmPPnnl91作业题解答作业题解答21Q 2Q3Q 5.1nR第一次折射成像：第一次折射成像：Rrnns1111,5.1,1,rnnsnsnRs31分析：三次成像问题分析：三次成像问题1 从空气到玻璃球的折射成像（通过玻璃球球前表面）从空气到玻璃球的折射成像（通过玻璃球球前表面）2 通过玻璃球后表面反射成像通过玻璃球后表面反射成像3 反射光再次通过玻璃球球前表面折射成像反射光再次通过玻璃球球前表面折射成像从玻璃到空气从玻璃到空气作业题解答作业题解答3第二次反射成像：第二次反射成像：RrRsds212,rss21

7、1反射成像公式反射成像公式32Rs 第三次折射成像：第三次折射成像：RrnnRsds33323,1,5.1,35rnnsnsn折射成像公式折射成像公式Rs253平行光束最后汇聚在玻璃球后方距后顶点的距离为平行光束最后汇聚在玻璃球后方距后顶点的距离为R/2的光轴上。的光轴上。ABCi1i2i2i1证明：通过平行玻璃板的光线方证明：通过平行玻璃板的光线方向不变，只发生平移。当向不变，只发生平移。当i1很小很小时，平移距离为时，平移距离为tnt innx11证明：证明：对平行玻璃板上下表面分别运用折射定律对平行玻璃板上下表面分别运用折射定律21sinsinini 21sinsinini22ii11i

8、i出射光线与入射出射光线与入射光线方向相同光线方向相同作业题解答作业题解答414精品课件精品课件！15精品课件精品课件！如图，由几何关系可得测向位移量为：如图，由几何关系可得测向位移量为：)tancos(sin)sincoscos(sincos)sin(2112121221iiitiiiiitiiABBCx21sinsinini i111cos;sin111iiii2i11222tansiniiit innx11位移量为出射光线与入射光位移量为出射光线与入射光线之间的距离，不是线之间的距离，不是BD)1()sin(sincos211211iitiiitBDiBDxABCi1i2i2i1DtnE