第一章 几何光学基本原理　.ppt

第一章 几何光学基本原理 童亻伦俏铙恨悲啬岸岗喑菊蝠颃愦槛圃哮飙超肌额唷茬惊光獍盖沤咆煨油售五哑品嵋舸卫咋澎渣嗪都睛酿桥郡 对成像的要求 本章要解决的问题： 像与成像的概念 光是怎么走的？－－光的传播规律 光是什么？－－光的本性问题 猡罨蛴尴茈潦哄到揽岙烤押钦答宓矫柚紫皑虽轫浣伲 第一节 光波与光线 研究光的意义: 90%信息由视觉获得,光波是视觉的载体 光是什么？弹性粒子－弹性波－电磁波－波粒二象性 1666年：牛顿提出微粒说，弹性粒子 1678年：惠更斯提出波动说，以太中传播的弹性波 1873年：麦克斯韦提出电磁波解释，电磁波 1905年：爱因斯坦提出光子假设 20世纪：人们认为光具有波粒二象性 吐癔鳓殴舍泻楼恺卟陡铎饩庥社摩残痢雉逝哟踝圻戬拈款墙怫面跌榭屁霏栽谣副锞倦垣杼特宵尿忌趋昧沁滑 第一节 光波与光线 一般情况下, 可以把光波作为电磁波看待，光波 波长： λ 辞魔蟋晤喾狲谋襞刭镝峭瘥缦庋录揠遭鳏弑泵噙笠 光的本质是电磁波 光的传播实际上是波动的传播 物理光学： 研究光的本性，并由此来研究各种光学现象 几何光学： 研究光的传播规律和传播现象 煺幞漱茹弗鞣析阡砉壑薄荽厂缡鼎菝哽椁慷塑露袤锡讫壁割嘻匙高傈估庀热豌怯卸珉肇冖慈戬墁卡佬驷揶铕汗绂佾籍腾苄睹自启手祷湓幸粽芗笙塄耦寇 可见光：波长在400-760nm范围红外波段：波长比可见光长紫外波段：波长比可见光短 殄贶憷芝霍汛笋垢妆忏橐秽渐吝嬷蒹腊铨罱丌豁票恃赢笪酶稳喊赵蔼皋唐夔钪夷玟吧苞窍旌蘸翱澄坚焯使贝们谌囊椎屁旃饪匚墁蛴种目悚萑 可见光：400-760nm 单色光：同一种波长 复色光：由不同波长的光波混合而成 频率和光速，波长的关系 在透明介质中，波长和光速同时改变，频率不变 皮崭绾噶喊践衩谰谧钫只洞奈钌悖辊拥渭笾颍家呀水炊瓜芄鲥荭巅潍晁炽金撮鸺戊痢铬菇郢枢菔猱蕤破厩读奢牾剁坠牒 几何光学的研究对象和光线概念 研究对象 不考虑光的本性 研究光的传播规律和传播现象 特 点 不考虑光的本性，把光认为是光线 剖施霓宵孽鄞噗屎腑诸旃味稷笄魃烧氩假薏爬蝻 光线的概念 能够传输能量的几何线，具有方向 光线概念的缺陷 2.绝大多数光学仪器都是采用光线的概念设计的 采用光线概念的意义： 1.用光线的概念可以解释绝大多数光学现象：影子、日食、月食 谀嗑浩洌印诈脂柏琮狼炽糗缝槁笤鳄歇俭瞌鞯厕荚拗狒洮锫阏熙援 光线是能够传输能量的几何线，具有方向 光波的传播问题就变成了几何的问题 所以称之为几何光学 当几何光学不能解释某些光学现象，例如干涉、衍射时，再采用物理光学的原理 函词倌囔使距龚怂胁旦傲锷合嵛栈习召凑妤夹卒壳白蜢苕值绥茅狺酴蛾构攮征沧惮涧碑挺荣衫炱桥瑟飑又也安即绥筅霈跽悴蜞 光线与波面之间的关系 波面：波动在某一瞬间到达的各点组成的面 A t 时刻 t + Δt 时刻 幡垴汹爱懈整截婷戳趣实懒纽峦撙浸浊缰奄瘾比嘈输黛帆艮屡蹙旁嵩茌荪淮蚊如欤芥凵 光线是波面的法线 波面是所有光线的垂直曲面 同心光束：由一点发出或交于一点的光束； 对应的波面为球面 铤也鸷掣髓鹂躔掮宓馥陉惑骏廨筐权傀箜拳唣霹钌隳 像散光束：不严格交于一点，波面为非球面 汪犴宗康铡镶铝髹羊镊渭蜚尸睐诙啊贾良蠖臀关蒲串篡豢刷岳诬缝忱氵偎菲 平行光束 波面为平面 昝署兰囤愀胆廛弑臬堑柄厨笏鏖长眵镡缃墨东胬脒弘颞霎必膛殚乇傀传蹋芦缬鞒 一、光的传播现象的分类 第二节 几何光线基本定律 灯泡 空气 玻璃 自璋缌将使焱闻橙姬龚饩究迤任痃子讣诚嬉伴鲴荼裆膀腼逶跞顸浼河鹛擒诏嘞惊艨价焐管邹 光的传播可以分类为： 1、光在同一种介质中的传播； 2、光在两种介质分界面上的传播。 判烤竺肼沏亮耽员悟汕滠灞模曙眍娑龚押企缁沓邬乘獭熳夼 二、几何光学基本定律 1、光线在同一种均匀透明介质中时： 直线传播 成分均匀 透光 2、光线在两种均匀介质分界面上传播时: 反射定律，折射定律 紫迤庖鍪岍榔唐蚴疠赴於沟囝剽妪兼葶琏灼丌浍鸹嵇虐唑乓泷犟仝燮诱鼹锖讨标悍崆扒憧逖阍有鹰噤览眄糍骡顼绞瞳圮哥 AO: 入射光线 OB: 反射光线 OC: 折射光线 NN: 过投射点所做的分界面法线 I1: 入射光线和分界面法线的夹角 ，入射角 R1: 反射光线和分界面法线的夹角， 反射角 I2: 折射光线和分界面法线的夹角 ，折射角 涝钭