第11讲 几何光学.pdf

第十二讲 几何光学 一、光线与波面的概念 二、光速与介质的折射率 三、几何光学基本定律 四、费马原理 五、几个成像公式及应用 六、简单光学仪器 一、光线与波面的概念 光线：在光学中可用一条表示光的传播方向的几何线来代表光， 并称这条线为光线。 光线表示光的传播方向，或表示光能量的传播方向，而不 是具体的一束光。 波面：相位相同的面（垂直于光线的平面或者曲面） 二、光速与介质的折射率 真空中的光速 c 8 －－普适常数 c ≈ 2.9979 × 10 m / s 现在看来，任何物体的速度不可能超过真空光速 c 介质中的光速： v c c 折射率的定义： n v 例如 空气：1.00029; 水：1.33; 玻璃 ~ 1.5 同一物质对不同波长的光的折射率 n 不同 ( ) n n λ 牛顿的色散实验 正常的色散曲线 反常色散：一些物质在某些波长附近，随波长的增加折射率上升； （反常色散，常伴有对光的吸收） λ 振动频率f 与波长 λ 的关系: υ T f λ v 例：红光从空气进入玻璃后： 速度如何改变？ 频率如何改变？ v c n 波长如何改变？ 三、几何光学基本定律 1.光的直线传播定律光在均匀媒质中沿直线传播。 投影 针孔成像 日食: 地球上的局部地区被月影所遮盖而造成的 日偏食 日食: 日全食 日环食 月球的影可以分为本影、半影和伪本影三部分。 观察者在本影范围看到太阳全部被月球遮住，称为日全食； 观察者在半影内则见到太阳部分被月球遮住，称为日偏食； 观察者在伪本影内见到太阳的中间部分被月球遮住，周边剩下一个 光环，称为日环食。 月食: 当太阳、地球、月球三者恰好或几乎在同一条直线上时（地 月食: 当太阳、地球、月球三者恰好或几乎在同一条直线上时（地 球在太阳和月球之间 ），太阳到月球的光线便会被地球部分 球在太阳和月球之间 ），太阳到月球的光线便会被地球部分