光學(xué)幾何光學(xué)_第1頁(yè)
光學(xué)幾何光學(xué)_第2頁(yè)
光學(xué)幾何光學(xué)_第3頁(yè)
光學(xué)幾何光學(xué)_第4頁(yè)
光學(xué)幾何光學(xué)_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩21頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

光學(xué)幾何光學(xué)第一頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日第一部分幾何光學(xué)第二頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日§14-5薄透鏡§14-4光在球面上的反射和折射§14-3光在平面上的反射和折射§14-2幾何光學(xué)基本定律§14-1關(guān)于光的本性的認(rèn)識(shí)發(fā)展簡(jiǎn)史第三頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日傅科測(cè)出光在水中的速度小于空氣中速度—決定性判據(jù)17—19世紀(jì)牛頓的微粒說惠更斯的波動(dòng)說光是從光源發(fā)出的微粒流光是介質(zhì)(以太)中的機(jī)械波開始占統(tǒng)治地位19世紀(jì)初波動(dòng)說楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)顯示干涉現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理能1850年波動(dòng)說獲得更多的支持傅科旋轉(zhuǎn)鏡法測(cè)光速SS1S2M1M2L§14-1關(guān)于光的本性的認(rèn)識(shí)發(fā)展簡(jiǎn)史解釋光直線傳播和衍射現(xiàn)象第四頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日解釋與實(shí)物作用過程(光的吸收與發(fā)射)中發(fā)生的現(xiàn)象解釋傳播過程(反射、折射、干涉、衍射和偏振)中發(fā)生的現(xiàn)象赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了19世紀(jì)60年代麥克斯韋電磁波理論光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)20世紀(jì)初波動(dòng)理論遭遇困難光具有波粒二象性表現(xiàn)為粒子表現(xiàn)為波動(dòng)光是電磁波的預(yù)言等不能用波動(dòng)說解釋波粒二象性是一切微觀粒子的共同屬性。第五頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日在遠(yuǎn)近有端(小孔)于光,故景庫(kù)(倒像)內(nèi)也

一、光的直線傳播定律墨經(jīng)(兩千年前)對(duì)針孔成像的記載

這種幾何線稱為光線在均勻介質(zhì)中光沿直線傳播,光線為直線

§14–2幾何光學(xué)基本定律壁高下首高下足下光上光屏午端景庫(kù)針孔成像是光沿直線傳播的典型實(shí)例用帶有方向的幾何線表示光的傳播方向第六頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日光線因折射向上彎曲非均勻介質(zhì)中光線炎熱夏日的陽(yáng)光下,遠(yuǎn)處路面似乎是潮濕的

冷空氣熱空氣產(chǎn)生錯(cuò)覺的影像將因折射而沿曲線傳播第七頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日二、光的反射和折射定律反射定律:反射光線在入射面內(nèi),且

i'=i法線入射面ii'rn1n2折射定律:折射光線在入射面內(nèi),且第一介質(zhì)和第二介質(zhì)的絕對(duì)折射率定義為兩種介質(zhì)的相對(duì)折射率定義為v1、v2分別為光在兩介質(zhì)中的速度第八頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日三、全反射i1r1n1n2ic稱為全反射的臨界角采用尼康6mm魚眼鏡頭拍攝的照片i2r2ic全反射水折射率n1=1.33空氣折射率n2=1.02×49°=98°的空間范圍全反射剛好出現(xiàn)時(shí)的入射角魚從水中往天上看時(shí),得到光線從光密到光疏第九頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日

全反射的應(yīng)用

全反射棱鏡45°

45°

45°

改變光的行進(jìn)方向角錐棱鏡光導(dǎo)纖維傳遞光能或光信息作為反射器45°

45°

自行車反光片第十頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日v1為光在折射率為n1的介質(zhì)中的傳播速度折射率的定義為設(shè)、1分別為光在真空中、介質(zhì)中的波長(zhǎng)四、光程設(shè)為單色光的頻率,c為光在真空中的傳播速度則第十一頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日SPn'

n''

r'

r''

折射率與幾何路程的乘積nr稱為光程n'

r'+n''

r''

光在介質(zhì)中所走過的路程折算成光在介質(zhì)中走過路程為r,所需要的時(shí)間為r/v

S到P的光程為光程光波經(jīng)過兩種介質(zhì)在相同的時(shí)間內(nèi),光在真空中走過的路程為在折射率為n的介質(zhì)中光傳播的速度為v

相同時(shí)間內(nèi)光在真空中的路程第十二頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日一個(gè)發(fā)射光線的光源與幾何點(diǎn)一樣單心光束發(fā)散光束點(diǎn)光源物點(diǎn)像點(diǎn)實(shí)像§14-3光在平面上的反射和折射像點(diǎn)虛像這樣的光源稱為點(diǎn)光源或物點(diǎn)只有幾何位置而沒有大小第十三頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日平面是最簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)n1S一、平面反射成像n2S'點(diǎn)光源物點(diǎn)像點(diǎn)虛像像點(diǎn)實(shí)像n1Sn2S'虛物點(diǎn)對(duì)稱平面第十四頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日當(dāng)人眼的觀察位置移動(dòng)二、平面折射成像發(fā)散光束人眼看到的物點(diǎn)的近似像點(diǎn)焦散曲線近似像點(diǎn)所觀察到的虛像點(diǎn)位置也隨之移動(dòng)平面折射的情況下不能理想成像第十五頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日近軸條件球面主光軸球面中心§14-4光在球面上的反射和折射頂點(diǎn)一、近軸條件下單球面的反射物距像距根據(jù)反射定律得-i′=i

AC為角平分線反射點(diǎn)或折射點(diǎn)與頂點(diǎn)之間圓弧的圓心角很小物點(diǎn)到主光軸的距離遠(yuǎn)小于球面的曲率半徑符號(hào)規(guī)定P162第十六頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日近軸條件下,角-u與-u′都很小,得

代入上式得即得球面反射鏡在近軸條件下的反射公式物點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)處

焦距焦點(diǎn)焦點(diǎn)的共軛點(diǎn)是無窮遠(yuǎn)點(diǎn)反射公式又可寫為第十七頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日焦距焦點(diǎn)對(duì)于凸面鏡f>0,s<0,則s′恒為正值無論物體放在鏡面前何處,得到的都是虛像虛像點(diǎn)發(fā)散光束對(duì)于凹面鏡f<0,s<0,則s′可正可負(fù)即可成像于鏡前為實(shí)像,也可成像于鏡后為虛像第十八頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日在近軸條件下折射定律可寫為二、近軸條件下單球面的折射實(shí)像點(diǎn)將三角關(guān)系代入上式得物距像距近軸條件下,角-u、u′與都很小,得

第十九頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日即得單球面在近軸條件下的折射公式像方焦點(diǎn)F′,像方焦距當(dāng)像點(diǎn)位于像方無窮遠(yuǎn)處時(shí),物方焦點(diǎn)F,物方焦距可得高斯公式

當(dāng)入射光為與主光軸平行的平行光時(shí),對(duì)凸球面,f′>0,有會(huì)聚作用對(duì)凹球面,f′<0,有發(fā)散作用第二十頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日由兩個(gè)共軸折射曲面構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)稱為透鏡§14-5薄透鏡若透鏡的厚度比焦距小很多,則稱為薄透鏡六種基本透鏡類型的主截面

(通過主光軸的平面)第二十一頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日采用逐次成像法進(jìn)行推導(dǎo)一、薄透鏡成像的基本公式物距對(duì)O2是虛物點(diǎn)第一球面O1折射后成像于S"

像距對(duì)于球面O2

對(duì)O2是物距兩式相加得空氣中n1=n2≈1像距第二十二頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日二、焦點(diǎn)焦距焦平面副光軸F'平行光會(huì)聚于焦點(diǎn)焦點(diǎn)發(fā)出的光成平行光像方焦距主光軸像方焦點(diǎn)焦平面主光軸同相面AB物方焦點(diǎn)由得f'Ff物方焦距由得第二十三頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日像方焦距f′表征薄透鏡的會(huì)聚與發(fā)散光束的能力薄透鏡成像的高斯公式

像高與物高之比b稱為成像的橫向放大率

空氣中的薄透鏡f′<0的透鏡為發(fā)散透鏡f′>0的透鏡為會(huì)聚透鏡第二十四頁(yè),共二十六頁(yè),2022年,8月28日結(jié)論:理想的薄透鏡不會(huì)引起附加相位

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論