第一章1、2节演示文稿.pptVIP

*第一章几何光学的基本原理§1—1几何光学的基本概念和定律§1—2费马原理§1—3光在平面上的反射和折射§1—4棱镜§1—5光在球面上的反射成像§1—6光在单球面上的折射§1—7薄透镜§1—8光学系统的光心§1—9共轴球面系统的基点和基面§1—10共轴球面系统基点、基面位置的确定§1—11光学系统的成像图表法小结习题课第一章几何光学的基本原理研究的对像：以光的直线传播定律为基础，研究光在透明介质中的传播、成像等性质。研究的范围：障碍物的线度远大于光波波长的范围。§1—1几何光学的基本概念和定律一、基本概念1、光线—用来表示光的传播方向的几何线。2、光源—自身能够发光的物体称光源。点光源：光源的线度比到其它物体的距离小得多的发光点。实发光点：实际光线的发出点。虚发光点：实际光线反向延长线的交点。实物虚像实像虚物3、光束—光线的集合。单（同）心光束——发自某点或会聚于某点的光线的集合。像散光束——不相交于一点的有一定关系的光线的集合。4、物与像物点—未经光学系统之前的同心光束的心点。像点—经光学系统之后的同心光束的心点。像点物点物——物点的集合；像——像点的集合。虚像点虚物点实物（像）点——有实际光线通过的点。虚物（像）点——没有实际光线通过，由光线的延长线或反向延长线相交得到的点。6、物空间和像空间物空间—未经光学系统之前同心光束所在的空间。像空间—经光学系统之后同心光束所在的空间。二、基本定律1、光的直线传播定律：光在同一种各向同性均匀介质中以直线传播。注意点：①物与像是对给定的光学系统而言的，对一个系统讲是物，对另一个系统可能是像；②物点与像点是相对的、共轭的；③在基础光学中仅讨论同心光束，不讲像散光束。5、实物、实像和虚像的区别与联系成像于视网膜上的是光束的顶点，而非光束本身；人眼以刚进入瞳孔前的光束方向判断光束顶点的位置。3、光的反射和折射定律：反射定律：入射光线、反射光线、分界面法线在同一平面内，入射光线反射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。折射定律：入射光线、折射光线、分界面法线在同一平面内，入射光线折射光线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦和相应光速成正比。引入折射率，得:注：折射率是定义的比值，本质是光速。自不同方向或由不同物体发出的光波相交，对每一光波的独立传播不发生影响。2、光的独立传播定律：§1—2费马原理一、光程（OpticalPath）光在媒质中通过的几何路程与媒体折射率的乘积。S1S2S3S4n1n2n3n4物义：相当于光在相同时间在真空中通过的几何路程。对连续变化折射率的情况：二、费马原理光从空间一点A传播到另一点B时，沿光程为极值的路径传播（极值可以是极大、极小、恒值）。从A到B的光程：n是空间的函数，l取极值不能简单算出，而是一个泛函问题。费马原理的数学表达式：若n与坐标无关，即均匀介质，则光是以直线传播。三、用费马原理导出折射定律第一步：证明入、折射面在同一平面；第二步：证明入射点C在A’、B’之间；第三步：求从A点到B点的光程。由费马原理，令则反射定律同理可以得证。费马原理可认为是光学基本定律的推论，也可认为光学基本定律是费马原理的必然结果。为了说明极值的极大、极小和恒值，作一旋转椭球面。①、椭球面内壁是反射面；②、作一内切面作为反射面；③、作一外切面作为反射面；*