$1 幾何光學.ppt

光学知识;主要内容; ; 几何光学（geometric optics）也称光线光学。是研究光波长趋近于零的光传播的问题。; 当光入射到两种介质的分界面上时，其传播方向发生改变。反射光线和折射光线都在入射光线和界面法线所组成的入射面内，并且反射角和折射角的关系为：;（3）光的独立传播定律和光路可逆原理; （3）光强不能太强，否则巨大的光能量会使线性叠加原理不再成立而出现非线性情况。; 象：物点发出的球面波经光学系统后形成的新球面波的球心称为该物点的象。; 实象：会聚球面波球心是实际光线的会聚点，能用屏幕接收到。;（2）波动学要求;§1-2 光在单球面上的近轴成象;n;（3）物距：自参考点（球面顶点、薄透镜的光心、组合透镜主点）到物点，沿光轴方向为正，反之为负。;（7）折射率：沿光轴方向传播的光线，对应的折射率都为正，反之为负。;n;n;简化后得：;单球面成象公式;三、单球面的焦点、焦距与焦平面;由折射公式可知：;M;; 球面反射公式; 例题：若空气中一球形透明体将平行光束会聚于背面的顶点上，此透明体的折射率为多少？; 例题：一玻璃半球的曲率半径为R，折射率为1.5，其平面的一边镀银。一物高为h，放在曲面顶点前2R处。求： （1）由曲面所成的第一个象的位置 （2）这一光学系统所成的最后的象在哪里？; 即入射光线经球面折射后，成为平行光线。; 此时，光线自右向左进行，球面右方是物空间，折射率为 n′：左方是象空间，折射率为 n ，公式中 n′与 n互易。;五、单球面成象放大率; 垂轴放大率（横向放大率）决定于象距与物距。物平面和象平面上的各点放大率相同。; 当|β|＞1时，系统成一放大的象。;角放大率与垂轴放大率的关系：; 例题：一物体在曲率半径12厘米的凹透镜的顶点左方4厘米处，求象的位置及横向放大率，并作出光路图。;横向放大率：; 例题：一直径为4厘米的长玻璃棒，折射率为1.5，其一端磨成曲率半径为2厘米的半球形。长为0.1厘米的物垂直置于棒轴上离棒的凸面顶点8厘米处。求象的位置及大小，并作光路图。; 因 P′是正的,故所成的象为实象,它在棒内离顶点12厘米处。;§1-3 薄透镜成象及其作图方法;各 种 薄 透 镜;对第一折射面;f′为薄透镜的象方焦距; 若薄透镜处于空气中，则 n = n′= 1，设薄透镜材料的折射率为 nL，两球面的曲率半径为 r1 、r2，则可得;二、薄透镜成象作图法;作图法：; 若入射的平行光线不平行于光轴，则经薄透镜后会会聚于象方焦平面上一点。;O; ;;四、单色象差概述;最主要的象差有下列几种：;（1）球面象差;（2）彗形象差;子午面：物点所在的主截面。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; 通过透镜不同环带的光线在理想象面上交成一系列大小不同相互重叠的圆，圆心在一直线上，与主轴有不同的距离，形成一个有尖端的亮斑。;（3）象散;;（4）象面弯曲（场曲）; 如果横向放大率随物点离开主轴的距离而增大，则称为枕形畸变，如果距离减小，则称为桶形畸变。;减小象差的方法之一是恰当地设置光阑;;减小象差的方法之二是采用反射系统;P; 消色差透镜把红光与蓝光的焦点拉在一起，使两波长的焦距相等。;小 结;（4）垂轴放大率;三、共轴球面系统成象;过渡矩阵;（1）显微镜;（1）球面象差和彗形象差;例题：已知光具组的主面和焦点，用作图法求象; 例题：已知复合光具组Ⅰ的主面为 H1 、H1′，焦点为 F1 、F1′，复合光具组Ⅱ的主面为 H2 、H2′，焦点为 F2 、F2′，用作图法求复合光具组的主面和焦点。; 例题：一个双凸面镜，其焦距为 f0 ，若以曲率半径为 r0 的界面为入射面，另一面涂以金属反射膜成为一个折反系统，整个系统的焦距为 f , 求： （1）薄透镜的折射率 （2）反射膜的曲率半径;则薄透镜的光焦度、焦距分别为：;由上两式可得; 例题：一双凸透镜的第一、二折射面的曲率半径分别为 r1= 20cm r2= -25cm 。已知它在空气中的焦距为 f1′= 20cm ，现将其置于如图所示的方玻璃水槽中，并在其前的水中置高为1cm的小物体，它距透镜为100cm，求： （1）通过透镜所成的象的位置、大小，是虚还