16幾何光學(xué)基礎(chǔ)課件

第七篇幾何光學(xué)基礎(chǔ)第七篇幾何光學(xué)基礎(chǔ)1幾何光學(xué)主要研究光通過光學(xué)系統(tǒng)的傳播或成像。幾何光學(xué)的基本定律是光學(xué)儀器設(shè)計的理論根據(jù)。幾何光學(xué)主要研究光通過光學(xué)系統(tǒng)的傳播或成像。2第16章幾何光學(xué)第16章幾何光學(xué)316.1幾何光學(xué)的基本定律一、幾何光學(xué)的實驗定律1.光的直線傳播定律2.光的獨立傳播定律和光路可逆原理（1）光的獨立傳播定律：光在傳播的過程中與其它光束相遇時，各光束都各自獨立傳播而不改變其原來的傳播方向。（2）光路可逆原理光若沿反方向傳播時，它將逆著同一路徑傳播。3.光的反射定律和折射定律16幾何光學(xué)基礎(chǔ)課件4（1）反射定律

（1）反射定律5（2）折射定律（2）折射定律6光在兩點之間傳播，其實際的光程總為極值（極大值、極小值、恒定值）。=極值（極大值、極小值、恒定值）

二、費馬原理光在兩點之間傳播，其實際的光程總為極值（極大值、極小值、恒定7三、全反射

由折射定律可知，若則，即折射光線遠離法線。

當(dāng)入射角時，就不再有折射光線而光全部被反射，這種現(xiàn)象叫全反射。

≥

三、全反射

當(dāng)入射角時，就不再有折射光線而光全部被反射，這8全反射的應(yīng)用

等腰直角三角形棱鏡

光纖

全反射的應(yīng)用等腰直角三角形棱鏡光纖916.2光在球面上的折射與反射一、基本概念和符號法則1.基本概念主（光）軸

點物和球面曲率中心的連線單心光束

如果一束光束中，所有光線的延長線或反向延長線相交于一點當(dāng)且僅當(dāng)只有一個交點，則該光束稱為單心光束。物和像

物和像都有虛實之分，發(fā)散的入射光束的頂點叫實物，會聚的入射光束的頂點叫虛物；會聚的出射光束的頂點叫實像，發(fā)散的出射光束的頂點叫虛像。近軸條件

（1）近軸物：物離光軸很近（物點到光軸的距離遠小于球面的曲率半徑。（2）近軸光線：由物點射向鏡面的光線與光軸的夾角很?。ㄟ@時角的正弦可用角度本身代替）。16.2光在球面上的折射與反射一、基本概念和符號法則102.符號法則新笛卡爾符號法則：（1）軸向線段，由參考點向左量取線段為負(fù)，向右量取線段為正；對于球面光學(xué)系統(tǒng)，常取球面頂點為參考點；（2）垂軸線段，上正下負(fù)；（3）光線與光軸（法線）的夾角，并取小于的角度，由光軸（法線）轉(zhuǎn)向光線，順時針轉(zhuǎn)角為正，逆時針轉(zhuǎn)角為負(fù)；（4）圖上線段和角度都標(biāo)記絕對值，稱為全正圖形，例如s表示的某線段值是負(fù)的，則應(yīng)用(-s)來表示該線值的幾何長度；（5）取正向光路，即初始入射光線自左向右進行。2.符號法則11二、近軸單球面折射橫向放大率物像關(guān)系圖二、近軸單球面折射橫向放大率物像關(guān)系圖12線放大率

成正向像，像的虛實與物相反；成倒像，像的虛實與物相一致。線放大率成正向像，像的虛實與物相反；成倒像，像的虛實與物1316.3透鏡一、厚透鏡的成像厚透鏡

橫向放大率

16.3透鏡一、厚透鏡的成像厚透鏡橫向放大率14二、薄透鏡的成象作圖法對于近軸光：1.過物方焦點的光線，經(jīng)透鏡折射后與主光軸平行。2.平行于主光軸的入射光線，經(jīng)透鏡折射后通過像方焦點。3.過透鏡光心的光線經(jīng)透鏡后方向不變。近軸物點凸透鏡和凹透鏡作圖法

二、薄透鏡的成象作圖法近軸物點凸透鏡和凹透鏡作圖法1516.4共軸球面系統(tǒng)的基點和成像公式一、共軸球面系統(tǒng)的基點2.一對主點3.一對節(jié)點二、共軸球面系統(tǒng)成像作圖法成像作圖法

1.一對焦點16.4共軸球面系統(tǒng)的基點和成像公式一、共軸球面系統(tǒng)的基1616.5光學(xué)儀器的基本原理一、眼睛1．眼睛結(jié)構(gòu)簡介眼球剖面圖

視角

16.5光學(xué)儀器的基本原理一、眼睛眼球剖面圖視角17三、顯微鏡二、放大鏡三、顯微鏡二、放大鏡18四、望遠鏡開普勒望遠鏡伽利略望遠鏡

四、望遠鏡開普勒望遠鏡伽利略望遠鏡19第七篇幾何光學(xué)基礎(chǔ)第七篇幾何光學(xué)基礎(chǔ)20幾何光學(xué)主要研究光通過光學(xué)系統(tǒng)的傳播或成像。幾何光學(xué)的基本定律是光學(xué)儀器設(shè)計的理論根據(jù)。幾何光學(xué)主要研究光通過光學(xué)系統(tǒng)的傳播或成像。21第16章幾何光學(xué)第16章幾何光學(xué)2216.1幾何光學(xué)的基本定律一、幾何光學(xué)的實驗定律1.光的直線傳播定律2.光的獨立傳播定律和光路可逆原理（1）光的獨立傳播定律：光在傳播的過程中與其它光束相遇時，各光束都各自獨立傳播而不改變其原來的傳播方向。（2）光路可逆原理光若沿反方向傳播時，它將逆著同一路徑傳播。3.光的反射定律和折射定律16幾何光學(xué)基礎(chǔ)課件23（1）反射定律

（1）反射定律24（2）折射定律（2）折射定律25光在兩點之間傳播，其實際的光程總為極值（極大值、極小值、恒定值）。=極值（極大值、極小值、恒定值）

二、費馬原理光在兩點之間傳播，其實際的光程總為極值（極大值、極小值、恒定26三、全反射

由折射定律可知，若則，即折射光線遠離法線。

當(dāng)入射角時，就不再有折射光線而光全部被反射，這種現(xiàn)象叫全反射。

≥

三、全反射

當(dāng)入射角時，就不再有折射光線而光全部被反射，這27全反射的應(yīng)用

等腰直角三角形棱鏡

光纖

全反射的應(yīng)用等腰直角三角形棱鏡光纖2816.2光在球面上的折射與反射一、基本概念和符號法則1.基本概念主（光）軸

點物和球面曲率中心的連線單心光束

如果一束光束中，所有光線的延長線或反向延長線相交于一點當(dāng)且僅當(dāng)只有一個交點，則該光束稱為單心光束。物和像

物和像都有虛實之分，發(fā)散的入射光束的頂點叫實物，會聚的入射光束的頂點叫虛物；會聚的出射光束的頂點叫實像，發(fā)散的出射光束的頂點叫虛像。近軸條件

（1）近軸物：物離光軸很近（物點到光軸的距離遠小于球面的曲率半徑。（2）近軸光線：由物點射向鏡面的光線與光軸的夾角很?。ㄟ@時角的正弦可用角度本身代替）。16.2光在球面上的折射與反射一、基本概念和符號法則292.符號法則新笛卡爾符號法則：（1）軸向線段，由參考點向左量取線段為負(fù)，向右量取線段為正；對于球面光學(xué)系統(tǒng)，常取球面頂點為參考點；（2）垂軸線段，上正下負(fù)；（3）光線與光軸（法線）的夾角，并取小于的角度，由光軸（法線）轉(zhuǎn)向光線，順時針轉(zhuǎn)角為正，逆時針轉(zhuǎn)角為負(fù)；（4）圖上線段和角度都標(biāo)記絕對值，稱為全正圖形，例如s表示的某線段值是負(fù)的，則應(yīng)用(-s)來表示該線值的幾何長度；（5）取正向光路，即初始入射光線自左向右進行。2.符號法則30二、近軸單球面折射橫向放大率物像關(guān)系圖二、近軸單球面折射橫向放大率物像關(guān)系圖31線放大率

成正向像，像的虛實與物相反；成倒像，像的虛實與物相一致。線放大率成正向像，像的虛實與物相反；成倒像，像的虛實與物3216.3透鏡一、厚透鏡的成像厚透鏡

橫向放大率

16.3透鏡一、厚透鏡的成像厚透鏡橫向放大率33二、薄透鏡的成象作圖法對于近軸光：1.過物方焦點的光線，經(jīng)透鏡折射后與主光軸平行。2.平行于主光軸的入射光線，經(jīng)透鏡折射后通過像方焦點。3.過透鏡光心的光線經(jīng)透鏡后方向不變。近軸物點凸透鏡和凹透鏡作圖法

二、薄透鏡的成象作圖法近軸物點凸透鏡和凹透鏡作圖法3416.4共軸球面系統(tǒng)的基點和成像公式一、共軸球面系統(tǒng)的基點2.一對主點3.一對節(jié)點二、共軸球面系統(tǒng)成像作圖法成像作圖法

1.一對焦點16.4共軸球面系統(tǒng)的基點和