第十一章几何光学ppt.ppt

* 第六章 几何光学 第一节 球面成像 第二节 透镜 第三节 眼 第四节 放大镜和显微镜 第五节 特种显微镜与纤镜 （ P.184-186 思考题与习题: 教学内容： 除了第11、12、13题外,其余均可做) 折射:当光波从一介质入射到另一介质时，由于两介质的光学密度不同，透射光偏离入射方向的现象。 折射定律: 第一节 球面成像  Refraction at a Spherical Surface 单球面的定义： 两种不同折射率的透明介质的分界面是球面的一部分。 空气 玻璃 C 单球面折射是研究各种光学系统成像的基础。 一、单球面折射 n1 n2 点光源O C r A 像I p p′ α i1 i2 θ β 主光轴 近轴光线 推导：设球面曲率半径为r、物距为p、像距为p。 顶点 球面曲 率中心 P 1.单球面折射公式 (设: n1 n2) 单球面折射公式： 由折射定律得： 单球面折射公式符号规则： ①实物距、实像距取正值； ②虚物距、虚像距取负值； ③凸球面对着入射光线则 r 为正，反之为负。 p ＞0 p＜0 o o p′＞0 p′＜0 r＞0 r＜0 I I （虚物：物点到折射面的方向与入射光线方向相反。） --------描写单球面折射本领。 物理意义： Ф越大，折光本领越强。 单位：Ф---屈光度（D） r---米（m） 1D=100度(眼镜) 2.折射面的焦度（dioptric strength） 3.折射面的焦距 第一焦点F1（物空间焦点） (当 p′= ∞时) 第二焦距 f2： (当 p = ∞时) F1 f1 F2 f2 第一焦距 f1： 第二焦点F2 （像空间焦点） f1 、f2为正时， F1、F2是实焦点，折射面有会聚作用 f1 、f2为负时， F1、F2是虚焦点，折射面有发散作用 F1 f1 F2 f2 -f1 I -f2 I (n1 n2) ( n1 n2) 由： 和 (f1、f2、r 以为米单位) 4、折射面的两焦距与焦度的关系及高斯公式 ∵ ∴ 高斯公式 得: r n2 解⑴：已知n1=1.0, n2=1.33, r=5.7mm (D) (mm) (mm) 例题:从几何光学的角度来看，人眼可简化为高尔斯特兰简化眼模型。这种模型将人眼成像归结成一个曲率半径为5.7mm、媒质折射率为1.33的单球面折射成像。⑴试求这种简化眼的焦点位置和焦度；⑵若已知某物在膜后24.02处视网膜上成像，求该物应放在何处。 二、共轴球面系统 两个或两个以上的折射面的曲率中心在同一直线上所组成的系统。 在成像过程中，前一折射面所成的像，即为相邻的后一个折射面的物----顺次成像法。 p1 p1′ p2 p2′ ＜0 p3 p3′ p4＜0 p4′ n′ n〞 n0 n0 n0 ∵ ∴ p1=60cm 20 40 O I1 n=1.5 40 I2 p2 P’1 [例题]玻璃球(n=1.5)的半径为10cm，一点光源放在球前40cm处，求近轴光线通过玻璃球后所成的像。 第二折射面，n1=1.5, n2=1, p2=-40cm, r =-10cm ∵ ∴ p2′=11.4cm 第二节 薄透镜 d p p′ n0 n n0 当n0=1时, 薄透镜成像公式： 按共轴球面系统计算得： 令 薄透镜的焦度： （公式适用于透镜两側介质相同的情况。） 眼球壁主要分为三层: 外层:角膜、巩膜。 中层:包括虹膜、睫状体。 内层:视网膜。 一、眼的光学结构与调节 一、眼的光学结构与调节 二、视力、屈光不正及其矫正 第三节 眼 (The eye) 角膜(1.376) 主光轴 房水 (1.336) 虹膜 晶状体 (1.406) 玻璃状液 (1.336) 视网膜 黄斑 睫状肌 古氏平均眼:共轴球面折射系统。 1、眼的光学结构 简约眼: 把眼睛简化为一个单球面(即角膜)折射系统。 C 17mm 5.7mm 17mm F1 F2 n=1.336 对近物: 增大晶状体表面曲率（即曲率半径减小）, 焦度增大。 对远物： 减小晶状体表面曲率（即曲率半径增大）, 焦度减小。 眼的调节：眼睛改变自身焦度使远近不同的物体均能在视网膜上成清晰像的本领。眼的调节是通过改变晶状体表面的曲率来完成。 2、眼的调节 远点：眼睛在完全不调节时所能看清物体的最远位置。 近点：眼睛经过最大调节所能看清物体的最近位置。 明视距离：最适宜而不易引起眼睛过度疲劳的看物距离。 近点(10~12cm) 远点(∞) （明视距离） 25cm 眼的调节的范围： 二、视力、屈光不正及其矫正 视角 视角：从物体两端入射到眼中节点的光线所夹的角度。 眼节点 国际标准视力= θ 眼的分辨本领：眼睛能分辨两物点间最短距离的能力。设此