optics(2).ppt

胡 不 归 ” 问 题 :1.1.2.费马原理（principle of Fermat）是一个描述光线传播行为的原理光程概念的引入？借助光程，可将光在各种介质中走过的路程借助光程，可将光在各种介质中走过的路程 折算为在真空中的路程，便于比较光在不同折算为在真空中的路程，便于比较光在不同 介质中传播所需时间长短介质中传播所需时间长短一、光程[l ]定义:在均匀介质中,光程[l ]为光在介质中通过的 几何路程 l 与该介质的折射率 n 的乘积：2. 光程概念的推广◆ 分区均匀介质:◆ 连续介质:1. 直接用真空中的光速来计算光在不同介质中通过一定几何 路程所需要的时间二、费马原理的表述及讨论空间中两点间的实际光线路 径是所经历光程的平稳路径平稳：当光线以任何方式对该路径有无限小的偏离时，相应的 光程的一阶改变量为零换言之：在A、B两点间光线传播的实际路径，与任何其他可 能路径相比其光程为极值，极值为极大或极小或恒定值即光 线的实际路径上光程变分为零：在一般情况下，实际光程大多是取极小值，因 此费马原理又称为光程（时间）最小原理即光线所遵循的路径是最节省时间的路径！而 不是最短的路径！！救 人 路 径 ？3. 由费马原理导出光的反射定律4. 由费马原理导出折射定律2. 费马原理只涉及光线传播路径,并未涉及到光线的 传播方向。

若路径AB的路径取极值，则其逆路径BA 的光程也取极值——包含了光的可逆性1. 根据直线是两点间最短距离这一几何公理,对于真 空或均匀介质,费马原理可直接得到光线的直线传播 定律三、费马原理的应用四、梯度折射率介质中光线的弯曲梯度折射率介质即为折射率随不同位置呈 连续变化的介质海市蜃楼海市蜃楼利用梯度折射率介质中光线的弯曲,可以解释蜃景现象上现蜃景下现蜃景1.2 1.2 成像的基本原理成像的基本原理1.2.1 成像的基本概念一.同心光束一束光线本身或其延长线交于一点特例：平行光束——会聚于无穷远 会 聚 光 束发 散 光 束同 心 光 束同心光束的三要素: 中 心主光线(孔径角)立体角注意中心主光线孔径角二. 成 像若干反射面、折射面——光学系统——系统实物：入射同心发散光束的中心虚物：入射同心会聚光束的中心物点{实像：出射同心会聚光束的中心虚像：出射同心发散光束的中心像点{成像的实质—将入射同心光束转化为出射同心光束三.理想光学系统1. 概念—能实现同心光束变换的光学系统2. 性质: 物空间一个点对应像空间的一个点物空间的一条直线对应于像空间的一条直线物空间的一个平面对应于像空间的一个平面点—点 线—线 面—面物像共轭性物像间等光程性 从物点P到像点P′的各光线光程相等 1.2.2 单球面折射的傍轴成像一.球面折射的一般分析=0 (齐名点/不晕点)二．球面折射轴上物点的傍轴成像1. 物像距公式( )2. 符号规定（1）球面曲率中心在顶点右侧，其曲率半径r>0；球面曲率中心在顶点左侧，r0；物点在球面右侧，物距s0；像点在顶点左侧，像距s'0；线段在主光轴之下，y0；像方焦点 在顶点右侧，像方焦距f’>0。

6）角度自主光轴或球面法线算起，逆时针方向为正 ，顺时针方向为负• 图中所标均为绝对值，对于是负值的参数，应在其 前面加上负号像方焦距，像点Q’所在位置为像方焦点 平行光入射 折射光为平行光 物方焦距，物点Q所在位置为物方焦点 3. 焦距公式三．球面折射傍轴物点的傍轴成像相当于光轴绕球心旋转满足近轴条件时，圆弧变为直线yy'像的横向放大率β物高y像高y′平面折射的物像距公式例1-1 设有一半径为3cm的凹球面,球面两侧的折射率分 别为n = 1，n’ = 1.5，一会聚光束入射到界面上，光束的 顶点在球面右侧3cm处求像的位置。