华中科技大学-《应用光学》课程PPT——第一章---几何光学的基本定律.pptVIP

第一章 几何光学的基本定律与成像概念 第一章 几何光学的基本定律与成像概念 2. 光源— 辐射光能的物体 物理学： 发光体：辐射光能的物体 点光源：当光源大小与辐射光能的作用距离相比可忽略时。 几何光学： 发光体：某些特点的几何点来代表这个发光体 发光点：表示的发光体的特定的几何点。 发光点被认为没有体积和线度，所以能量密度应为无 限大。 3. 光线— 无体积、无直径，有能量、有方向，能够传输 能量的几何线。 光线方向代表光能传播的方向。 4. 波面— 某一时刻，振动位相相同的各点构成的面。 波面可分为：平面波、球面波、任意曲面波。 波面法线方向即为光传播方向。 同心光束— 波面为球面，聚于一点。 二、基本定律 1. 光的直线传播定律 在同一种各向同性、均匀介质中，光沿直线传播。 二、基本定律 3. 光的反射定律 ①入射光线、法线和反射光线在同一平面内； ②入射光线与反射光线在法线的两侧，且有： 矢量形式的折射定律和反射定律 全反射应用： 1）光程— 光在介质中经过的几何路程l与该介质折射率n的乘积。 s=n ? l 均匀介质 m层均匀介质 连续变化的非均匀介质 s=n ? l=c ? t 6. 马吕斯定律（波面与光束、波面与光程的关系） 垂直于波面的光线经过任意次折射、反射，出射波面 仍与出射光束垂直，且入射波面与出射波面对应点之间 光程相同。 费马原理 马吕斯定律 光的直线传播定律 光的反、折射定律 马吕斯定律=》折射定律 垂直于波面的光线经过任意次折射、反射，出射波面 仍与出射光束垂直，且入射波面与出射波面对应点之间 光程相同。 费马原理 马吕斯定律 光的直线传播定律 光的反、折射定律 实物— 物方实际光线直接相交而成的点。 虚物— 物方实际光线不能相交，延长线相交而成的点。 实象— 象方实际光线直接相交的点。 虚象— 象方实际光线不能直接相交，反向延长相交。 物空间— 构成物的光线所处的空间。（实物、虚物） 象空间— 构成象的光线所处的空间。（实象、虚象） 单个界面可实现等光程条件 反射 ①有限远物 A—— 》有限远像 A ：椭球反射面②无穷远物 A—— 》有限远像 A ：抛物反射面③有限远物 A—— 》无穷远像 A ：根据光路可逆性 折射 作业： 1.1, 1.4, 1.9 * * 一、几何光学基本概念 二、几何光学的基本定律 三、费马原理及马吕斯定律 四、成像概念 一、基本概念 1. 光波— 电磁波（横波） 可见光波长：400nm—760nm 4000?－7600 ? 0.4μm—0.76μm 在可见光范围内，不同波长引起不同颜色感觉。 单色光— 具有单一波长的光。 几种单色光混合而成为“复色光”。 真空中光速 c=3×108m/s 介质中光速 v=c/n n： 一定波长的单色光在真空中的传播速度(c)与它在给定介质中传播速度(v)之比，定义为该介质对指定波长的光的绝对折射率（n）。 线光源 ： 面光源： 点光源 ： ? 光线 波面 光源 平行光束— 波面为平面。 象散光束— 波面为曲面，不聚于一点。 发散光束— 光线在前进方向上无相交趋势。 会聚光束— 光线在前进方向上有相交趋势。 5. 光束— 与波面对应的法线集合。 影子、日蚀、月蚀，光学测量等 当缝很小时？？？？？ 2. 光的独立传播定律 从不同光源发出的光束以不同方向通过空间某点，互 不影响，各自独立传播。 4. 光的折射定律 ①入射光线、折射光线和投射点的法线三者在同一平面内； ②入射角的正弦与折射角正弦之比与入射角大小无关，而与两介质性质有关。对一定波长的光线，在一定温度和压力的条件下，该比值为一常数，等于折射光线所在介质的折射率与入射光线所在介质折射率之比。 折射定律可表示为： 或： 若令 ，得 ，即为反射定律。这表明反射定律可以看作为折射定律的一种特例。这在几何光学中是有重要意义的一