第十四章几何光学.ppt

第一节　球面折射 1、单球面折射式(14-1) 2、符号规则 3、物和像的虚实 4、焦度(光焦度) 5、焦点与焦距 【例14-1】 【补充例题】 二、共轴球面系统 【例14-2】 2．像与物的关系 第二节　透镜(lens) 一、薄透镜成像公式 2．符号规则 二、薄透镜组合 【例14-3】 三、厚透镜(thick lens) 2．三对基点 2)两主点H1、H2 3)两节点N1、N2 3．作图法 四、柱面透镜 五、透镜的像差 2．色像差 第三节　眼睛 2.古氏平均眼 角膜和晶状体的形状 古氏平均眼三对基点示意图 3.简约眼 二、眼的调节 三、眼的分辨本领及视力 2．视力 四、眼的屈光不正及其矫正 【例14-4】 2．远视眼：近点大于12cm 【例14-4】 3．散光眼 第四节 几种医用光学仪器 二、光学显微镜 2．显微镜的分辨本领 三、纤镜 2.纤维内镜 　若透镜的厚度(组成透镜的两个球面的顶点之间的距离)较大，研究其成像规律就不能象薄透镜那样忽略了。解决厚透镜的成像问题，可采用逐个球面成像法。 1．利用逐个球面成像法 【例题】如图所示，一个半球形状的玻璃(n=1.5)厚透镜置于空气中，球面的曲率半径R=10cm，主光轴上有一物点距离半球10cm。试求所成像。 10cm R=10cm n=1.5 解：1)平面折射成像：u1=10cm，n1=1，n2=1.5，　　　　　　　　　　r1=∞ 得　　　　　 v1= -15cm 2)球面折射成像：u2=R-v1=25cm，n1=1.5，n2=1， r2= -10cm 得　　　　　 v2= -100cm 　引入基点(焦点、主点、节点)的概念，可用于进行几何作图成像，类似于中学学过的薄透镜的几何作图成像。 1)两焦点F1、F2 　将点光源放于主光轴上 某点F1，若发出的光线经 厚透镜后成为平行于主光 轴的平行光线，则F1称为厚透镜的第一焦点。 　若平行于主光轴的光线，经厚透镜后交于主光轴上某点F2，则F2点称为厚透镜的第二焦点。 F1 F2 图14-7a 两焦点 　通过F1的入射光线的 延长线与经过整个系统 折射后的出射光线或反 向延长线相交于B1点。 过B1点作垂直于主光轴的平面，交主光轴于H1点，H1点称为系统的第一主点，该平面称为第一主平面。 　平行于主光轴的入射光线的延长线与经整个系统折射后的出射光线的反向延长线相交于A2点，过A2点作垂直于主光轴的平面，交主光轴于H2点，H2点称为系统的第二主点，该平面称为第二主平面。 F1 F2 H1 H2 图14-7b 两主点 　在主光轴上可以找到 两点N1、N2，如图14-8 所示，通过N1的入射光 线，以相同的方向从N２ 射出。N1、N2分别称为 系统的第一节点和第二节点。就是说，通过第一节点N1的入射光线不改变方向，仅发生平移，由第二节点N２射出。 图14-8 两节点 N2 N1 　1)平行于主 光轴的光线， 在第二主平面 折射后通过第 二焦点F2； 图14-9 作图法 F1 F2 H1 H2 N1 N2 　2)通过第一焦点F1的光线，在第一主平面折射后，平行于主光轴射出。 　3)通过第一节点N1的光线，从第二节点N2平行于入射光线射出。 1．柱面透镜的形状 图14-10　柱面透镜 图14-11　柱面透镜成像 　柱面透镜水平剖面与凸透镜的剖面相同，在这个平面内，对光线有会聚作用；而竖直剖面与平板玻璃剖面相同 ，对光线没有会聚作用。所以，一个点光源经过此柱面透镜所成的像为一条竖直的直线。 1．球面像差 　 　一个物点发出的远轴光线经透镜折射后，与近轴光线所成的像不重合，如图14-12(a)所示，这种像差称为球面像差，简称球差。球面像差导致点光源成像不是一个点，而是一个圆斑 。 　减小球差最简单的方法是在透镜前加一个光阑，只让近轴光线通过，如图14-12(b)所示。 图14-12(a) 图14-12(b) 　由于折射率n与光的波长有关，波长越短，折射率越大。由透镜的焦距公式： 　可知，不同波长的光，透镜的焦距不相等，如图14-13(a)所示。由此造成的像差称为色像差。纠正方法是将不同的折射率的凸透镜和凹透镜适当配合。 图14-13色像差及其矫正 (a) (b) 一、眼的光学结构 1．眼睛的剖面结构 角膜 晶状体 虹膜 视网膜 房水 玻璃体 图14-14　眼睛的水平剖面图 1)角膜 2)虹膜：虹膜中央有一圆孔称为瞳孔，瞳孔具有光阑的作用，大小可以调节。 3)晶状体：形状类似于双凸透镜，其表面的曲率半径由睫状肌调节。 4)视网膜：布满了视觉神经。 5)房水和玻璃体：均为透明液体。 　从几何光学角度来看的，眼