光學(xué)教學(xué)課件：chapt2-1_Snell’s law

1、1第二章 幾何光學(xué) (Geometrical Optics) 2幾何光學(xué)發(fā)展最早、最迅速，荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅爾發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)確的折射定律對于光學(xué)儀器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)具有重要意義！為研究整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)提供了計(jì)算的可能。3幾何（應(yīng)用）光學(xué)的研究內(nèi)容采用光的直線傳播概念，研究光傳播的基本規(guī)律和光通過光學(xué)系統(tǒng)成像的原理和應(yīng)用通過本門課程的學(xué)習(xí)，使大家了解在光電測量儀器設(shè)計(jì)中所需的一些基本概念、基本設(shè)計(jì)術(shù)語、基本設(shè)計(jì)方法等等。幾何（應(yīng)用）光學(xué)的研究目的用光線來處理光的傳播 0 42-1-1幾何光學(xué)三定律 1. 光的直線傳播(rectilinear propagation)定律: 光在均勻媒質(zhì)中沿直線傳播。 現(xiàn)象： (1

2、) 投影(shadow); (2) 針孔成像(pinhole imaging) 52. 光的反射(reflection)和折射(refraction)定律兩種媒質(zhì)n1和n2，入射光線從媒質(zhì)1射到分界面上。 n1n2i1i1i2入射面：入射光線與交點(diǎn)處分界面法線構(gòu)成的平面 定律：1）反射線和折射線 在入射面內(nèi)； 2）反射角等于入射角i1=i1； 3） （Snells law）； 63反射定律的討論： 反射角只決定于入射角，與波長及媒質(zhì)無關(guān)； 反射面可以是任意形狀，光滑或粗糙； 反射的應(yīng)用-反射棱鏡； 角錐棱鏡(Corner prism):反向作用習(xí)題1.274折射定律的討論： 光密媒質(zhì)（dens

3、er medium）-折射率大的媒質(zhì)； 光疏媒質(zhì)（rarer medium）- 折射率小的媒質(zhì)； 定義：（1）光從光疏進(jìn)入光密時(shí)： 時(shí)（掠入射） 由n1n2i1i28(2)光從光密進(jìn)入光疏時(shí)： n1n2i1i2時(shí), - 臨界角（critical angle） 當(dāng) i1 臨界角ic 時(shí)， 發(fā)生全內(nèi)反射（total internal reflection）9(3) 全反射的應(yīng)用全反射棱鏡和光纖（optical fiber） n半徑包裹層 n1n210光線在非均勻介質(zhì)中的傳播112-1-2. 棱鏡與色散（Dispersion） 介質(zhì)的折射率: 不同顏色（波長）的光在介質(zhì)中的傳播速度v不同 色散一束白光入射時(shí)，不同波長的折射角不同12正常色散：隨波長的增加，折射率下降。 圖示：正常色散曲線一些物質(zhì)在某些波長附近，隨波長的增加折射率上升 反常色散，常伴有對光的吸收。 Cauchy13棱鏡的色散 14時(shí)， 最小偏向角: 15證明：最小偏向角的必要條件Minimum devia