应用光学基础课件.pdf

应用光学 探索“视”界—视光学与视觉科学导论 一、几何光学基础知识 （一）基本概念 1.光波 （1）波长与颜色： 探索“视”界—视光学与视觉科学导论 探索“视”界—视光学与视觉科学导论 （2）光的传播速度  不同波长的电磁波，在真空 中具有完全相同的传播速度： 8 C=3 ×10 m/s  ν = C/ λ (频率和光速、波长之间关系）  在透明介质中，如水、玻璃等，光的波长和波速同时改变，但 频率不变。  在几何光学中研究光的传播，并不是把光看作是电磁波，而是 把光看作是“能够传播能量的几何线”。 （3）发光体和发光点 发光体：一切自身发光的物体或被照明而发光的物体； 发光点：大小可忽略的发光体。无体积和线度。只有空间位置。 探索“视”界—视光学与视觉科学导论 （4）光线与光束 发散光束 同心光束 会聚光束 光束 平行光束 非同心光束 杂散光束 探索“视”界—视光学与视觉科学导论 （5 ）折射率 ① 绝对折射率 n=C/v 真空中光速和介质中光速之比; 介质对真空的折射率，通常用介质对空气的折射率代替 ； ②相对折射率 ：一种介质对另一种介质的折射率称为“相对折射率” 。 n c v n c v 1 1 2 2 c v n n 2 v v 2 1 1 2 c v 1 v n n 1 2 —相对折射率 1,2 v n 2 1 由于光在空气中的传播速度和真空中的传播速度相差极小，通常把空气的绝对折 射率取作1，而把介质对空气的折射率作为 “绝对折射率” 探索“视”界—视光学与视觉科学导论 ③ 光密介质VS 光疏介质 • 光密介质：折射率高，光速慢、折光能力强 • 光疏介质：折射率低，光速快、折光能力弱 探索“视”界—视光学与视觉科学导论 （6）光程 光程：同一时间内在真空中所走过的几何路程。 B s  n(l)dl A 介质为各向同性介质，光程为：s=nl 。 各向同性：材料在各方向的化学和物理性能不会因 为方向的不同而有所变化的特性。 探索“视”界—视光学与视觉科学导论 （2） 几何光学的四个基本定律及两个重要传播现象 ① 光的直线传播定律 ② 光的独立传播定律 ③ 光的反射定律 ④ 光的折射定律 ⑤ 光路可逆原理 ⑥ 全反射现象