[理学]第12章 几何光学.ppt

二、放大镜 放大镜——观察细小物体时所用的凸透镜。 ?：人眼直接观察物体时的视角。 β：人眼借助光学仪器观察物体时的视角。 光学仪器的放大本领： 放大镜的放大率： 设物长AB = a, 三、显微镜 目镜：靠近观察者眼睛的一组透镜，焦距 f2 稍长。它是用来放大物镜所成的象。 显微镜是在放大镜（目镜）前面再加一个焦距极短的会聚透镜组（物镜）组成。 物镜：对着被观察物体的一组透镜，焦距 f1 很短。 被观察物体置于物镜的物方焦点外侧附近，这样经物镜放大的实像可尽可能的放大，且位于目镜物方焦点的内侧附近，再经目镜放大成虚像于明视距离。 原理： 显微镜视角放大率： P P? P?? y y? y?? 如图所示，设t为焦点 、F2之间的距离(称为光学筒长)。 像y?? 所张视角： 将物体置于明视距离处所张视角： 为物镜的横向放大率 为目镜的视角放大率 式中负号表示像是倒立的。 四、望远镜 Kepler望远镜 放大虚像的视角： 直接看远处该物体的视角： 望远镜的放大率： 五、照相机 照相机是利用凸透镜能成倒立、缩小的实像的原理制成的。 * * * * * * * Physics for Institute 主讲教师 张耀辉 副教授 课件发布平台：hitphysics@126.com key:654321 光学的理论体系 以光的直线传播为基础，研究光在透明介质中的传播问题。 物理光学： 波动光学： 以光的波动性为基础，研究光的传播及其规律。 量子光学： 以光和物质相互作用时所显示出的粒子性为基础，研究光的一系列规律。 现代光学： 非线性光学 激光光谱学 信息光学 集成光学 统计光学 ………. 几何光学： * 有关光的本性的研究 微粒学说 波动学说 牛 顿 惠更斯 解释了反射、折射和双折射现象，发现了光的偏振现象 解释了反射和折射定律, 不能解释衍射、干涉现象 ◆ 光的波粒之争 波动说与微粒说的对立在于： 微粒说认为：伴随着光信号的传播有某种物质 ——光微粒的输送； 波动说认为：光信号的传播只不过是光引起的效应的传播，并不伴随着物质的输送。 * 牛顿：光的直线转播说明光是粒子流。 惠更斯、托马斯 · 杨、菲涅耳：光具有干涉和衍 射现象，所以光是一种波。 麦克斯韦：根据我的理论，光是一种电磁波，而 且是横波，转播速度为每秒30万公里。 爱因斯坦：用普朗克的“能量子”解释了光电效应。 光具有粒子性。 德布罗意：所有物体都具有波动性与粒子性。 ◆ 光的波粒二象性 一、直线传播定律 在均匀各向同性介质中，光沿直线传播。 如：针孔成像就是光沿直线传播的结果。 针孔成像 12. 1 几何光学的基本定理 第12章 几何光学 入射光线、反射面的法线和反射光线三者处在同一平面上，入射光线和反射光线分居于入射点界面法线的两侧，入射角等于反射角。 二、反射定律： 光的反射 en 界面 S R 漫反射 平面镜 从点光源 S 发出的所有光线，不论其入射角的大小，经平面镜反射后，其反向延长线都将交于S? 点。 平面镜是一种反射镜，它的反射面是两种介质的分界面。 平面镜成虚像。 en M N M? N? e?n ◆ 平面镜旋转后反射光线的偏向角： ? =2? 其中：n21称为介质2相对于介质1的相对折射率 三、折射定律 入射光线 折射光线 i 入射角 折射角 en n1 n2 分界面 入射光线、折射光线和分界面的法线en三者同处在一个平面上，入射角i 和折射角 有下述关系： 物质相对于真空的折射率称为绝对折射率（简称折射率），其定义为： 光在真空中的传播速度 光在介质中的传播速度 两种介质相比较，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，称为光密介质；折射率小的介质，光在其中的传播速度大，称为光疏介质。 折射定律也可表示为： 介 质 折 射 率 介 质 折 射 率 金刚石 2.42 水 1.33 玻 璃 1.50 - 1.75 酒 精 1.36 水 晶 1.54 - 1.56 乙 醚 1.35 岩 盐 1.54 水蒸气 1.026 冰 1.31 空 气 1.0003 几种介质的折射率 介质折射率不仅与介质种类有关，而且与光波波长有关。在同一种介质中波长越短的光折射率越大。故同一介质对紫光折射率最大，对红光折射率最小。 当 有 临界角 A： 相应于折射角为90°的入