光学课件T1章节.ppt

1,几何光学(一),单球面成像问题,基本概念和公式复习,例题分析,作业题讲解,,,,2,基本概念和公式复习,1 基本概念,物点：入射到光具组的光束的会聚点像点：从光具组出射的光束的会聚点实物,,虚物,,入射光是发散的,入射光是会聚的,实像,,虚像,,出射光是会聚的,出射光是发散的,3,光程,物-像之间的性质,物像之间的等光程性,物像之间的共轭性,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积取负为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为光程Q,Q’,,M,n0,n,4,2 回顾成像公式,单球面成像公式,单球面物、像方焦距,折射球面,反射球面,折射球面,反射球面,单球面横向放大率,折射球面,反射球面,逐次成像中的换算关系:,5,3 判断像的虚实、倒正和放缩的依据,6,4 统一成像公式的符号法则,入射光从左向右传播时,(3) 入射光从右向左传播时，符号法则与上述规定相反；,(5) 成像公式中的各个量在成像绘图中均用绝对值标示折射球面,7,例题分析,1、利用费马原理导出傍轴条件下球面反射的成像公式解：任选一点M ，则：,8,根据几何关系，用s, s’和r表示(L1)。

9,根据费马原理，知物像之间具有等光程性，其数学表达为,从而可得：,10,2、如图，光楔（顶角很小的三棱镜）的顶角为α，折射率为n，在它的左前面距离为 a 处放置一个物点，求此物点经光楔折射后最终的成像的像点位置方法1——利用成像公式求解,先画出从Q点发出且垂直光楔第一个面的光线，此光线折射后不会改变方向，其成像的像点一定也在这条直线上，然后通过单球面成像公式求出像点位置为：,,第一次折射成像,11,然后过物点做光楔第二个面的垂线，因为点在玻璃里面，且垂直折射面，因此再次折射后的第二次成像的像点一定上，再通过单球面成像公式求出像点位置为：,,最终的成像位置为：,第二次折射成像,注意：物象点成像公式是对同时处于光轴上的物点、像点而建立的， 求解成像问题时要注意光轴的变化及其位置！,12,方法2——利用成像公式和近似处理方法求解,首先做入射光线 经光楔折射后的最终出射光线 ，这条 光线一定满足最小偏向角条件 ，即，且最终的像点 一定在这条偏向线 上 再把光楔的两个面近似看成两个平行平面，重复如上的两次 成像过程，求出最终的像点 对应的像距 由下图 可以看出， 像点 位于直线 和直线 的交点处，像 点 的水平位置为 ，高度为 ，最终像点的位置为：,13,光路——三次成像过程（第一次折射成像；第二次反射成像；第三次折射成像）,,14,第一次成像 (平面镜成像 ),平面镜成像公式,,15,作业情况分析,解：根据折射定律，得：,由发生全反射的条件知：,所以，光线在纤维内发生全反射时， 满足：,故数值孔径为,作业题解答1,16,解：P点经过两次平面（半径为无穷大的球面）折射成像于P’点。

P,P’,,根据成像传递关系,,作业题解答2,17,,,,,第一次折射成像：,,作业题解答3,18,第二次反射成像：,反射成像公式,,第三次折射成像：,折射成像公式,,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19,,,,,,,,,,,,,A,B,C,,,,i1,i2,i’2,i’1,,证明：通过平行玻璃板的光线方向不变，只发生平移当i1很小时，平移距离为,,t,n,证明：,对平行玻璃板上下表面分别运用折射定律,出射光线与入射光线方向相同,作业题解答4,20,如图，由几何关系可得测向位移量为：,i11,,i2i11,,位移量为出射光线与入射光线之间的距离，不是BD,,。