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第一章 几何光学 第一章 几何光学 1.1几何光学的基本定律和费马原理 1.1 基本定律 光源、点光源、光线、光束 1 .光的直线传播定律 2 .光的独立传播定律 3 .光的反射定律 4 .光的折射定律 由上述定律可得出光路可逆性原理。 武汉大学物理科学与技术学院 * 几何光学实验定律成立的条件 * 几何光学实验定律成立的条件 1. 被研究对象的几何尺寸D远大于入射光波波长 D/ 1 衍射现象不明显，定律适用。 D/ ~ 1 衍射现象明显，定律不适用。 2 . 入射光强不太强 在强光作用下可能会出现新的光学现象。 ~：几何光学的基本实验定律有一定的近 似性、局限性。 武汉大学物理科学与技术学院 1.2 费马原理 1.2 费马原理 一. 光程 定义光程： 〔l 〕= n l 均匀介质中 :光程表示光在该介质中走过的几何路 程l 与介质折射率n的乘积 因为n = c / v， 于是得 〔l 〕/ c = l /v 可见：光程表示光在介质中通过真实路径l 所需的 时间内，在真空中所能传播的路程。 武汉大学物理科学与技术学院 为什么要引入光程的概念？ 例如：同频率的两束光波，分别在两种不同的介质 中传播，在相同的传播时间内，两光波所传 播的几何路程不同即： l l l l D t = 1 = 2 = 1 = 2 v v c c 1 2 n n 1 2 有 n l = n l 1 1 2 2 * 可见，光在不同的介质中，相同的时间内传播的 几何路程不同，但光程相同。 武汉大学物理科学与技术学院 n l n l 又有 1 1 2 2 又有 t c c 光程的概念可理解为： 光在介质中通过真实路程所需时间内，在真空中 所能传播的距离。 借助光程，可将光在各种介质中走过的路程折算 为在真空中的路程，便于比较光在不同介质中传 播所需时间长短。 武汉大学物理科学与技术学院 1. 均匀介质中光程 〔l 〕= n l 1. 均匀介质中光程 〔l 〕= n l 2. 若光线从A 出发，中间经过N种不同的均匀介 质而到达B点，则总光程〔l 〕为 N [ ] l = n l