医用物理学教案09几何光学.ppt

根据上述三条特殊光线： (1)平行主光轴的光线,经过凹透镜后反向延长线过焦点F2. (2)通过凹透镜光心的光线,方向不变. (3)过F1焦点的光线, 经过凹透镜后平行主光轴. 凹透镜的特殊光线 主光轴 O 光心 凹透镜符号 焦点F1 焦点F2 例 两个透镜L1和L2组成共轴透镜组,两者的焦距分别为f1=15.0cm与f2=25.0cm,它们之间的距离d =70.0cm,若一物体在L1前20.0cm处,求此透镜组所成的像在何处？像的大小和性质. 解：对于薄透镜L1, 其物距和焦距分别为u1=20.0cm, f1=15.0cm, 代入薄透镜公式得 解得 v1=60.0cm 对于薄透镜L2,其物距和焦距分别为u2=10.0cm, f2=25.0cm,代入薄透镜公式得 解得 v2= -16.7cm 成一放大的虚像. F1 F1 L1 L2 F2 F2 例 上例中若两透镜间的距离d=45.0cm,求此透镜组所成的像又在何处？ 解：根据上例,第一透镜成像情况不变,对于第二薄透镜,其物距u2=-15.0cm,是一虚物,将u2代入薄透镜公式可得 解得 此透镜组所成的像为一实像,位于第二薄透镜9.40cm处.成像光路如图所示. F1 F1 L1 L2 F2 F2 v2=9.40cm 二.柱面透镜 柱面透镜(cylindrical lens)又叫做圆柱镜,简称柱镜,它的表面是圆柱面的一部分,柱面透镜的横截面和球面透镜的截面一样,对于同一水平面上入射的光束有会聚和发散作用. 在垂直方向的截面就像一块平板玻璃,对于在垂直平面上入射的光束不改变行进方向,所以,一个点光源发出的光线经柱面透镜后所成的像就变成一条平行于透镜纵轴的直线,如图所示. B2 A2 B1 A1 B3 A3 I2 I1 I3 眼睛 眼睛是一个由折射率不同的角膜、水状液、晶状体、玻璃状液等多种媒介组成的比较复杂的共轴球面系统,古尔斯特兰德(A·Gullsttand)计算了这一系统的光学参数,根据这些参数可以设计出和眼睛屈光力相似的模型眼. 眼的光学系统 古尔斯特兰德 (Allvar Gullstrand, 1862–1930)  瑞典著名眼科学专家,因在眼睛屈光学方面的杰出贡献,1911年获诺贝尔生理学及医学奖. 简约眼：生理学上把眼睛简化为一个单球面折射系统,称为简约眼. f1= 15mm f2 =15mm 5mm F2 F1 C n=1.33 r 眼睛最大调节时能看清的物点到眼睛之间的距离称为近点.视力正常者的近点约为10~12cm. 眼睛不调节时能看清的物点到眼睛之间的距离称为远点.视力正常者的远点在无穷远处,即平行光进入眼睛后刚好会聚于视网膜上. 在光照适宜的条件下,不致引起眼睛过分疲劳的距离大约是25cm,称为明视距离. 眼睛能够改变焦度的本领叫做调节. 视角(viewing angle)：从物体上两点发出到眼节点N的光线所夹的角度. N A B β 视力(vision) (即眼的分辨本领)： 最小视角：刚能分辨的两物点对眼的视角. 式中最小视角以分(?)为单位. 屈光不正是指眼在不使用调节时,平行光线经过眼的屈光作用后,不能在视网膜上形成清晰的物像,而是在视网膜前或后方成像.屈光不正包括近视、远视和散光. 眼睛的屈光不正与矫正 近视眼 模糊的像 清晰的像 凹透镜 轴性近视：是指眼轴较长而眼的屈光力正常. 屈光性近视：是指眼轴正常但眼的屈光力增强. * * 第九章 几何光学 几何光学的三个基本定律 球面折射 透镜 放大镜 光学显微镜 几何光学是研究光波波长趋近于零的光传播的问题. (1)直线传播定律 (2)反射和折射定律 光在均匀的介质中沿直线传播. (3)光的独立传播定律和光路可逆原理 光在传播过程中与其他光束相遇时,各光束都各自独立传播,不改变其传播方向.光沿反方向传播,必定沿原光路返回. §9-1 三个基本实验定律 光轴(optical axis)：若光学系统由球面组成,它们的球心位于同一直线上,则称为共轴球面系统,这条直线为该光学系统的光轴.实际上,光学系统的光轴是系统的对称轴. 物像共轭：把物放在像的位置,则其像就成在物原来的位置上. 基本概念 一.单球面折射 §9-2 球面折射 单球面折射定律 根据折射定律得: 由于OA为近轴光线,AP的长度比u、v、r 都小得多,所以 O I C n1 n2 ? ? ? v i1 i2 u r M P N A 由于 有 O I C n1 n2 ? ? ? v i1 i2 u r M P N A 因为 ?、?、?都很