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几何光学总结 第一章 习 题 课 1、直线传播定律 2、独立传播定律 3、光路可逆原理 4、反射定律 面镜成像规律 （条件：近轴） 平面反射成像规律 单球面反射成像规律 全反射 5、折射定律 折射成像规律 （条件：近轴） 棱镜的折射成像规律 平行平面板的折射成像规律 单球面折射成像规律 薄透镜成像规律 共轴球面系统成像规律 （理想光具组） R→∞ 费马原理 ★ ★ ★ n n’ O C S’ -S r E f I’ I -U A A’ U’ 规定符号： 1）沿轴线段（如S、S’和r） 以顶点为原点，与光线方向相同为正，相反为负 2）垂轴线段（如h、y和y’） 以光轴为基准，光轴以上为正，以下为负 3）光线与光轴的夹角（如U、U’） 光轴转向光线；角量均以锐角计、顺时针为正、逆时针为负 4）光线与法线的夹角（如I、I’、I”） 光线转向法线 5）光轴与法线的夹角（如φ） 光轴转向法线 各种光学系统的成像规律为几何光学讨论的中心问题 求光学系统的像 作图法（特征光线） 公式法（三类） 1、物像共轭关系 单球面折射 单球面镜 薄、厚、理均适用 （条件：n1= n2=1） ★ ★ ★ ★ 基本公式 高斯公式 牛顿公式 （条件：近轴） 高斯公式 2、放大率 横向放大率 单球面折射 单球面镜 n1= n2=1 薄、厚、理均适用 角放大率 定义式 例2：有一正薄透镜对某一物成倒立的实像，像高为物高的一半，今将物体向透镜移近100mm， 则所得像与物同大小，求该正透镜组的焦距。 100mm 解：由已知得： -l l 由高斯公式： 一基本概念和基本公式 1. 光阑 2．孔径光阑，入射光瞳，出射光瞳 3．视场光阑，入射窗，出射窗 二 确定孔径光阑和视场光阑的方法 第二章 习题课 孔径光阑确定方法 1．将系统所有光阑逐个地对其前面系统成像（即在物方的共轭） 2．由轴上物点向每个像边缘引直线，与主光轴夹角最小的那个像称为入瞳，其夹角为入射孔径角，与之对应的实际光阑即为孔径光阑 3．将孔径光阑对其后方系统成像，即为出瞳，像点对出瞳张角即为出射孔径角 4．对平行光束（物点在无穷远）孔径光阑的确定直接用作图法即可知道 视场光阑的确定方法 1．已知孔径光阑，即知道入射光瞳中心 2．从入瞳中心向所有光阑在物点的共轭边缘连线， 与光轴夹角最小者称为入射窗，其夹角为入射视 场角，与之对应的实际光阑即为视场光阑 3．视场光阑对其后方系统成像即为出射窗，像点对 出射窗张角即为出射视场角 三 光学仪器 1．眼睛 功能参数 ? 明视距离，人眼的最小分辨角 2．放大镜 3 ．显微镜 4 ．望远镜 5 ．照相机 2 放大镜 放大镜的放大率: 凸透镜放大 θ ’ h h’ 放大镜 F f 由于像差的存在，f ’不能太小 单透镜的M 10倍 Fo’ Fe Lo Le D 目镜的放大本领： 物镜的放大率： 显微镜的放大本领： 3 显微镜 增大数值孔径 增大孔径角或提高折射率 通常对于高倍显微物镜，在物镜与物体之间浸以高折射率的液体（称为“油浸物镜”），使数值孔径达到1.5或更高 用波长更短的光来照明，甚至用紫外光 提高显微镜分辨本领的方法: 显微镜分辨率 瑞利判据: 物镜 Lo 目镜 Le 眼睛 u -u’ Kepler望远镜的光路 Fo’ Fe 4 开普勒望远镜 物镜Lo 目镜Le u u’ Fo’ Fe Galilei望远镜的光路 5 伽利略望远镜 望远镜的角放大率 物镜 目镜 u -u’ O1 O2 P Fo’ fo’ -fe 常用参数：相对孔径和焦距 相对孔径的倒数-----f 数 ----- 相对孔径 6 照相机 景深: 光圈大,景深小; 光圈小, 景深大 底片 物 背景 背景成为弥散点，光圈越小，弥散越小，背景越清晰 * * * * * * * * * * * *