《光学基本知识》课件.pptVIP

几何光学基本知识 发光点 光线 光束 在各向同性的均匀介质中，光在两点之间沿直线传播 以不同途径传播的光，同时在空间某点相遇时，彼此互不影响，各自独立地传播 折射光线与入射光线在同一平面内，折射角与入射角的正弦之比与入射角的大小无关，仅由两介质的性质决定,当压力、温度和光的波长一定时，其比值为常数： nSin(I)=n’Sin(I’) 反射光线与入射光线和法线在同一平面内，入射光线与反射光线分别位于法线的两侧，与法线夹角相同 I”=-I 光的全反射 当光线由光密介质向光疏介质传播时，根据折射定律可知，因n’n 则 I’I,当 SinIm=n’/n时，这些光线不再折射到另一介质，而按反射定律在界面上被全部反射 2.光轴：各个表面的曲率中心均在同一直线上的光学系统称为共轴光学系统，这条直线称为光轴 物像的基本概念 3.成像：以A为顶点的入 射光束经光学系统一系列表面折射和反射后，变为以A’点为顶点的出射光束，称A为物点，A’为像点，A’为物点A的像； 物所在的空间称为物空间 像所在的空间称为像空间 物像基本概念 ★ 一个发光点或实物点总是发出同心光束， 它与球面波相对应 ★ 一个像点如果由对应的同心光束汇聚而成，这样的像点称为完善像点 ★ 要成为完善像点，必须使入射波面与出射波面之间光程是相等的：Σ n× d=const n 介质折射率 d 光线所经过的实际长度 光学成像要通过光学零件的折射和反射来实现的。 1.透射材料：光学玻璃和光学塑料。材料主要特性有： 各特征谱线的折射率 各谱线的透过率 光学稳定性 化学稳定性 另外，还有均匀性、气泡、条纹、划伤、麻点等 2.反射材料：在反射表面镀上高反射率的薄膜 主要的反射膜材料：铝、银 光的色散 介质的折射率对不同波长（颜色）的光波是不同的 目视仪器用人眼观察， 黄光（ 青光 （ 红光（ D对人眼最敏感 F、C位于人眼灵敏极限的两端 由于白光是各色光混合而成，经棱镜折射，因不同波长的折射率不同而出现分光现象。长波的红光在上，短波的紫光在下。这就是色散。 (2)菲涅耳方程 ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) ②光线菲涅耳方程(光线方程) k s ? ? D D? E E? (k·E) k (s·D) s ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) 将基本方程(32)式写成分量形式 并代入 Di ~ Ei 关系，经过整理可得 将(39)式代入后，得到 ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) 由于 D?k＝0，所以有 描述了在晶体中传播的光波法线方向 k 与相应的折射率n 和晶体的主介电张量 之间的关系。 ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) (40)式还可表示为另外一种形式根据 ?p＝c / n，可以定义三个描述晶体光学性质的主速度： ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) 它们实际上分别是光波场沿三个主轴方向 x1、x 2、x3 的相速度。由此可将(40)式变换为 上式描述了在晶体中传播的光波法线方向 k 与相应的相速度?P 和晶体的主速度?1、?2、?3 之间的关系。 ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) 通常将(40)式和(41)式称为波法线菲涅耳方程。 由波法线菲涅耳方程可见，对于一定的晶体，光的折射率(或相速度)随光波方向 k 变化。 ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) 这种沿不同方向传播的光波具有不同的折射率(或相速度)的特性，即是晶体的光学各向异性。 它们是 n2 或 ?p2 的二次方程，一般有两个独立的实根 n?、n?? 或 ?p?、?p??，因而，对应每一个波法线方向 k，有两个具有不同的折射率或不同的相速度的光波。 ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) 在由(40)式、(41)式得到与每一个波法线方向 k 相应的折射率或相速度后，为了确定与波法线方向 k 相应的光波 D 和 E 的振动方向，可将(38)式展开 ①波法线菲涅耳方程(波法线方程) 将由(40)式解出的两个折射率值 n? 和 n?? 分别代入(42)式，即可求出相应的两组比值