光学新概念第二章

1、第二章 光和光的传播,2 共轴球面组 傍轴成像,3 薄透镜,4 理想光具组理论,5 光学仪器,6 光阑,7 像差,8 像的亮度、照度 和主观亮度,1 成像,1 成像,第二章 光和光的传播,实物：相对于光学系统，入射光束是发散的,虚物：相对于光学系统，入射光束是会聚的,实像：相对于光学系统，出射光束是会聚的,虚像：相对于光学系统，出射光束是发散的,实物,虚物,实像,虚像,一、实像与虚像、实物与虚物：物像分类,物与像,讨论与交流：平面镜能否成实像?,平面镜成虚像,虚物的例子,2、物与像的共轭性,注意！ 不是用物、像位置所在的空间来定义物、像空间的！,1、物空间(物方)与像空间(像方),物空间 入射光束所在的空间,像空间 出射光束所在的空间,物点Q与像点Q是一对对应点:共轭点,二、物方和像方、物与像的共轭性,物点Q与像点Q是共轭点,由费马原理得出,物点Q到像点Q的各条光线的光程相等,物点Q到像点Q的各条光线的光程相等,四、等光程性面(自学),三、物像之间的等光程性,2 共轴球面组傍轴成像,1、在介质分界面上,单球面上的折射,一、光在单球面上的折射,2、在QCM和QCM中,单球面上的折射,由正

2、弦定律得,整理得(1)式,单球面上的折射,展开,联立12得,由余弦定律得,3、等光程性要求光线QQ与无关，所以,单球面上的折射,由(3)式得,二、阿贝不变式P42,1、傍轴光线条件,2、由4式的第一式(开方取倒数后再除 r ) 得单球面轴物点上的折射公式,著名的阿贝不变式,光焦度,2、由4式的第一式，得单球面 轴上物点的折射公式,著名的阿贝不变式,光焦度的单位是屈光度( )你所戴眼镜光焦度的度数是屈光度100,3、单球面轴物点上的焦距公式, 像方焦距,物方焦距,4、高斯公式,由著名的阿贝不变式,1、物距 以物方焦点F 为坐标原点,2、像距 以像方焦点F 为坐标原点,3、 和 都仍然以顶点O 为坐标原点,4、,光在球面上的折射,其正、负号法则与笛卡尔符号的规定一致 左负右正,牛顿公式, 球心位置左负右正,右方者为正，, 物、像位置虚负实正,实物(顶点左方)为正，,左方者为负；,(1) 以顶点为坐标原点,在顶点,在主光轴,虚物(顶点右方)为负；,共轴球面系统:,笛卡尔（坐标）法则,5、阿贝不变式的符号法则,右,左,右,左,符号法则及其标示方法,主光轴;主截面;顶点:折射面或入射面的对称中心

3、,(2) 光线角度从主光轴顺负逆正 或球面（界面）法线 N 算起，,按小于90旋转，顺时针者为负，逆时针者为正；,右,左,右,左,符号法则及其标示方法,(3) 物象主光轴下负上正,(5) 一般假定光线从左向右进行,(4) 光路图中，各量都用 绝对值，即全正 例：,右,左,右,左,符号法则及其标示方法,1、普遍物、像距公式,2、球面反射的焦距,三、傍轴物点球面反射成像公式,反射情形:,1、傍轴物条件,2、横向放大率的定义,傍轴物点成像,四、傍轴物点成像与横向放大率, f ；V= s/ s s/ f,“聚光镜”紧帖画片，经过画片的出射光是会聚光；会聚光经投影镜头均匀放大后，呈现在屏幕上；,2、特点,3、光路,均匀放大,将光源的像经过“聚光镜” 投影物面上；,缺点是光源的不均匀性会影响显微镜的观察效果；,照相机的光路图,二、照相机,1、原理,特点： s f ； s f ; V=s/ s f/ s,相当于单凸透镜成缩小的实像,2、特点,3、光路,2、照相物镜的景深,景深：物镜能够成清晰像的物距范围,景深的含义：物镜能够成清晰像的物距范围,影响景深的因素：光阑大小、焦距和物距,景深,A 眼球的构

4、造,1.33,1.33,1.42,2、角膜：巩膜中突出 的透明部分， R0.8cm,3、脉络膜：巩膜内层， 不透光，暗房,4、虹膜：脉络膜前部彩帘， 眼球的颜色，调节瞳孔大小,5、瞳孔：虹膜中间，调节进入光通量 D 1mm 8mm很小,1、巩膜：最外层，白色， D2.4cm,眼球横切面,三、眼睛,1.33,1.33,1.42,6、晶状体：瞳孔内液体。 n不均匀,7、睫状肌：与虹膜相联， 调节水晶体曲率，看 清远近物体,8、前房液：水晶体前， 角膜后， n = n水,9、后房液：水晶体后， 网膜前n = n水,10、视网膜：,锥形细胞：色彩，细节,黄斑点：灵敏，1中央光轴,盲点： 杆锥细胞之间,1.42,杆形细胞：黑白明暗；锥形细胞,B 简化眼模型,角膜顶O,简化眼模型,C 人眼的调节功能,78cm,约2m,青中年 ,老年 ,幼年 ,1、眼睛像方焦点与视网膜重合,1425cm 明视距离25cm,简化眼模型,2、感光范围 390nm 760nm,远物：远点(睫状肌完全放松)；近物：近点(睫状肌最大收缩),C 人眼的调节功能,3、分辨“角”, 视场角, 黄斑的最小分辨角,水平视场角约160,

5、垂直视场角约130,最清晰的视场范围约6 7, 瞳孔直径: d=2mm 8mm;,晚上为1,白天为1,简化眼模型,D 非正常眼睛及其矫正,1、近视眼：远点不是无穷远,近视眼睛与眼镜,矫正方法：在近视眼睛前加一个凹透镜,矫正目标：将远点矫到无穷远,眼镜的度数：凹透镜的光焦度,光焦度的单位是屈光度( )你所戴眼镜光焦度的度数是屈光度100,3、散光眼： 角膜是椭球形状，而正常 眼睛的角膜形状是球型的,4、白内障：晶状体液体浑浊,矫正目标：将近点矫到25cm,2、远视眼：近点是2m左右 （非明视距离）,5、当今大多数近视者，乃不良习惯 之咎也，非营养、用功之故。,矫正方法：在近视眼睛前加一个凸透镜,矫正比较困难,手术治疗,远视眼睛与眼镜,四、放大镜与目镜,放大镜,眼睛,使用助视仪器的视角U为,眼睛直接成像的视角 w 为,放大镜的角放大率为,注意：焦距一般用厘米作单位，所以，式中cm不能漏掉。,放大镜的角放大率,眼睛,1、放大镜的放大率,2、惠更斯目镜,目镜组成: 向场镜、接目镜, 光路, 视场光阑的位置,视场光阑、差丝和刻度尺安在F 2 处，即在接目镜的物方焦平面上,惠更斯目镜的光路图,向场镜,接目镜,视场光阑, 构成：向场镜 L1, 接目镜（视镜）L2，,作用：定标、放大、消像差, 光路, 视场光阑的位置：,接目镜,向场镜, 通过光心(节点)的 光线不改变方向, 平行光线折射后会 聚在L2的焦平面上, 最后成像在我们的 视网膜上,eye,视场光阑、差丝和刻度尺安在F 2 处，即在接目镜的物方焦平面上。,惠更斯目镜的光路图, 组成：两凸面相对的平凸透镜构成, 光路,场镜,接目镜,视场光阑,冉斯登目镜的光路图,注意：冉斯登目镜的物，可以是像，也可以是实物，所以，既可以测量，又可以放大；而惠更斯目镜的物是虚像，只能测量，不能放大。,3、冉斯登目镜,接目镜,向场镜,使用光心和焦平面,eye, 光路,

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