大学物理C精品教学：第五章 几何光学.pptVIP

大学物理 四、柱面透镜 透镜的两折射面是圆柱面的一部分 水平子午面 竖直子午面 五、透镜的像差 1、球面像差 原因：通过透镜边缘部分的远轴光线比经过透镜中 央后部分的近轴光线经透镜折射后偏折得多些. 球面像差的矫正 2、色像差 原因：不同颜色的光其折射率也不同 色像差的矫正；具有不同折射率的凸凹透镜适当配合 为了看清物体的细节，常将微小物体移近眼睛，以增大视角。但眼的调节有限，故不可能将物体无限的移近眼睛。 第三节 常用光学仪器 一、 放大镜：可增大视角 放大镜的角放大率等于物体经放大后对眼睛所张的角除以物体在明视距离处不经仪器对眼睛所张的角。与它的焦度成反比。 放大率 二、光学显微镜 点光源经过光学仪器的小圆孔后，由于衍射的影响， 所成的象不是一个点而是一个明暗相间的圆形光斑。 s 1 s 2 D * * 爱里斑 光学仪器的分辨率 中央最亮的亮斑称为爱里斑。 如果一个点光源的衍射图象的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图象第一个最暗处相重合，认为这两个点光源恰好能为这一光学仪器所分辨。 恰 能 分 辨 能 分 辨 不 能 分 辨 80%的峰 值光强 瑞利判据： 显微镜的分辨本领 根据显微镜的具体使用情况,阿贝指出:物体所能分辨两点之间的最短距离为: 式中λ是光波的波长,n是物镜与标本之间媒质的折射率,u为物点发出的光线与物镜边缘所成锥角的一半。nsinu称为数值孔径，用N.A表示 可见物镜孔径数越大、照射光波长越短，显微镜能分辨的最短距离越小，越能看清物体的细节，显微镜的分辨本领也越强 提高显微镜的分辨本领的方法之一是：增大物镜的孔径数 如利用油浸物镜增大n和u值。通常情况下，显微镜物镜和标本之间的媒质是空气(称为干物镜)，如图a。它的孔径数 nsinu值最大只能达到0．95，这是因为自P点发出的光束到达盖玻片与空气界面时，部分光线因为折射、全反射不能进人物镜，进人物镜的光束锥角较小。如果在物镜与盖玻片之间滴人折射率较大的透明液体，如香柏油(n=1.5)，可将物镜的孔径数nsinu增大到1.5，此即油浸物镜，如图b。油浸物镜不仅提高了显微镜的分辨本领，而且避免全反射的产生，增强了像的亮度。 另一种方法是减小照射波的波长。 如：用数值孔径为1.5的高级油浸物镜，用可见光（550nm）， 显微镜能分辨的最短距离为223.7nm，若用波长为275nm的紫外光照明，分辨本领能提高一倍。 纤镜(fiberscope)又称纤维内镜，由大量纤维细丝所组成，这些纤维细丝都是由透明度高的材料(如玻璃)拉制而成的。每根细纤维丝外表面均涂有一层折射率比纤维丝折射率还小的物质，当光束以入射角大于可以产生全反射的临界角入射到纤维的侧壁时，光束在侧壁处产生全反射，全反射在纤维内反复产生，光束沿着纤维向前传播而不向外泄露。 这就要求从纤镜表面入射的光线，其入射角不能超过某i值时。则光束从纤镜外入射到纤镜端面光线不会向纤维侧面泄露光 三、纤镜 医学所用纤镜有两个作用：一是将外部强光导人人体器官内；二是把器官内壁图像导出体外。光学纤维可以导出黑白图像，也可以导出彩色图像。纤维束的两端必须粘结牢固，两端的纤维丝排列须完全对应，以免图像错乱、不清晰。纤维束两端粘结牢固后，中间部分并不粘结，这样整个纤维束很柔软，可弯曲，并具有一定的机械强度，使用时非常方便。 * ? ? ? ? 第五章 几何光学 几何光学的基础：直线传播定律、独立传播定律、 折射和反射定律 几何光学研究的对象：几何尺寸远远大于所用的光波波长。 第一节 球面折射 一、单球面折射 C 设 n1 n2 M N n1 i1 i2 当两种不同折射率的透明媒质的分界面为球面的一部分时，所产生的折射现象称为单球面折射。 1. 单球面成像公式 由折射定理： n1 sini1= n2 sini2 因为 OA是近轴光线 有 sini1 ≈ i1；sini2 ≈i2 u：物距 v: 相距 折射定理写成： n1 i1= n2 i2 又由图可知： i1＝ ?＋? , i2 ＝? - ? ; ?、? 、? 均很小 ， 此式为单球面成像公式 n1 n2 C 设 n1 n2 M N n1 i1 i2 u 物到折射面顶点的距离， v 像到折射面顶点的距离， r 折射面的曲率半径。 n1 入射光所在媒质折射率； n2 折射光所在媒质折射率； 单球面折射的物像公式： 规定 ： 物距u 0 “实物” （发散的入射光线顶点） (物点到折射面顶点的方向与如入射光线方向