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光学三、四章小结 6月13日 三，光束单心性的破坏 单心光束-具有单个顶点的发散光束 光在介面上的反射和折射破坏光的单心性 平面镜是一个不破坏光束单心性、理想成像的完善的 光学系统。并且也是唯一的一个 全反射 棱镜 物象公式 近轴光线条件下，球面反射保持光束单心性，物象公式如下 近轴光线条件下，球面折射保持光束单心性，物象公式如下 近轴光线条件下薄透镜成像公式 放大（近轴情况） 望远镜的放大本领 所观察的像并不比原物大，只是相当于把远处的物体移近，增大了视角。 光阑 光学元件的边缘，或者一个有一定形状的开孔的屏，在光学系统中起着限制光束的作用。 有效光阑：在所有光阑中限制光束最起作用的那个光阑。 入射光瞳：有效光阑被前面部分的光具组所成的像； 出射光瞳：有效光阑被后面部分的光具组所成的像； 按照瑞利判据，波长 与 两条谱线能否被分辨，取决于两条谱线间的 是否大于单缝衍射第一暗纹的衍射角。即波长的分辨极限 由下式决定 棱镜光谱仪： 光栅光谱仪： * * 一、光线与波面 1.光线：形象表示光的传播方向的几何线。 2.波面：光传播中，位相相同的空间点所构成的平面或曲面。 基本内容 3.光线与波面的关系 在各向同性介质中，光线总是与波面法线方向重合。即光线与波 面总是垂直的。 4.独立传播定律： 5.光路可逆原理： 自不同方向或不同物体发出的光线相交时，对每一光线的传播 不发生影响。即各自保持自己原有的特性，沿原方向继续传播，互 不影响。 在几何光学中，任何光路都是可逆的。 二、几何光学的基本实验定律 1.直线传播定律：在均匀介质中，光总是沿直线传播的。 2.反射定律： 3，折射定律 费马原理 光在指定的两点间传播，实际的光程总是一个极值。 习题3.1 光的直线传播定理 反射定理 折射定理 只有反射而无折射的现象称为全反射。 x A3 n2 n1 O y P i1 i2 ic A1 A2 棱镜是一种由多个平面界面组合而成的光学元件。光通过棱镜时，产生两个或两个以上界面的连续折射，传播方向发生偏折。最常用的棱镜是三棱镜（如图示）。 三棱镜两折射面的角称三棱镜顶角A。 出射光与入射光之间的夹角称棱镜的偏向角?。 E D C B A n2 n1 符号法则 光线方向的倾斜角都从主轴（或球面法线）算起，并取小于π/2的角度。由主轴转向有关光线时，若沿顺时针方向转，则角度为正；若沿逆时针方向转动，则角度为负。 线段长度从顶点算起，凡光线和主轴的交点在顶点右方的，线段长度的数值为正；凡光线和主轴的交点在顶点左方的，线段长度的数值为负。物点或像点至主轴的的距离，在主轴上方为正，在下方为负。 在图中出现的长度和角度（几何量）只用正值。 P n n` C P` O r -s s` 牛顿公式： 薄透镜的高斯公式 牛顿公式： 作图求象法是利用透镜光心、焦点、焦平面的性质，通过作图来确定象的位置或光的传播方向。在近轴条件下适用。 薄透镜的作图求像法 物方焦平面：在近轴条件，过物方焦点F且与主轴垂直的平面。 像方焦平面：在近轴条件，过像方焦点F‘且与主轴垂直的平面。 副轴： 焦平面上任一点与光心O的连线。有无穷条。 焦平面的性质： O P` F` 像方焦平面 O F` P` O P F O P F 物方焦平面 利用物方焦平面 P’ O P F P‘ B A 利用像方焦平面 O P F’ P’ B A O P F P‘ B A O P F B A 主轴上的物点 主轴外的近轴物点 方法：利用如图所示的三条特殊光线中的两条，其折射后的交点即 为所求像点。 ① ② ① ② ● ③ ● ③ 3.18，3.19题 F P O P’ F’ P O P’ -39.12cm S=-20cm S’=-40.92cm 3.15题答案 光具组的作图成像 ① 平行于主轴的光线经光具组后会聚于像方焦点（如图1） ② 过物方焦点的光线经光具组后平行于主轴（如图2） ③ 一束倾斜平行光经光具组后交于像方焦平面上一点（如图3） ④ 物方主平面上任一点发出的光线经光具组后成为一束倾斜平行光（如图4） 图1 图2 图3 图4 近轴物近轴光线球面反射成像 P Q y -x A O h P` Q` -y` A’ (2) 上述②式反映了物与像的大小关系 ，可由图中几何关 系直接得到。 ⑴ 上述①式实为 ，即主轴外任一物点经球面反射的成 像公式，由于Q