几何光学PPT

理学院物理系第十一章光学optics§11-1相干光§11-2杨氏双缝干涉劳埃德镜§11-3光程薄膜干涉§11-4劈尖牛顿环§11-5迈克耳孙干涉仪时间相干性§11-6光的衍射§11-7单缝衍射理学院物理系2020年4月11日星期六理学院物理系第十一章光学§11-8圆孔衍射光学仪器的分辨本领§11-9衍射光栅§11-10光的偏振性马吕斯定律§11-11反射光和折射光的偏振§11-12双折射§11-14几何光学理学院物理系2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学1704年1690年1801年1808年1816年1865年1900年1905年微粒说波动说干涉现象偏振现象衍射现象电磁理论量子光量子INewtonCHuygensTYoungELMalusAJFresnelJCMaxwellMPlanckAEinstein2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学理论体系经典光学几何光学以光的直线传播为基础，研究光在透明介质中的传播问题.波动光学以光的波动性为基础，研究光的传播及其规律.量子光学以光和物质相互作用时所显示出的粒子性为基础，研究光的一系列规律.现代光学激光原理及应用傅立叶光学全息光学光谱学非线性光学理学院物理系§11-14几何光学一几何光学基本定律2020年4月11日星期六1光的直线传播定律光在均匀介质里沿直线传播理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2光的反射折射定律'11ii121221sinsininninn12相对折射率n1、n2绝对折射率法线分界面入射光1i'1i2iL折射光反射光折射定律（斯涅耳定律）2020年4月11日星期六cnv211212vvnnn1122sinsinnini反射定律理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六白光通过三棱镜，折射时将各波长的光分散形成光谱，称色散.折射率也与光波波长有关同一种介质，长波的折射率小，短波的折射率大理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学几种常用介质的折射率介质折射率空气1.00029水1.333普通玻璃1.468冕牌玻璃1.516火石玻璃1.603重火石玻璃1.7552020年4月11日星期六光密介质光疏介质理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六3光的独立传播定律和光路可逆性原理理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学光密介质（n1）光疏介质（n2）入射角i1≥ic临界角21arcsin(/)cinn2020年4月11日星期六4全反射理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六全反射的应用：(a)(c)(b)利用三棱镜，可以(a)改变路径的方向，(b)使看到的物体变为倒立，(c)同时改变路径的方向和使像变为倒立.潜水望远镜利用两个三棱镜来改变光线的行进方向，形成正立的像.理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学全反射的应用：内窥镜2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学二光在平面上的反射、折射成像1平面的反射成像（（（（2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2平面的折射成像'sinsinniicotyxi''cotyxiQxi′iyQ′y′OM'22''sincos1sinsincoscosiiniyyyiini2020年4月11日星期六像似深度视深度理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六三光在球面上的反射、折射成像1基本概念和符号规定同心光束：各光线本身或其延长线交于同一点的光束。发散同心光束会聚同心光束理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六实物成实像实物成虚像虚物成实像实像：会聚实物：发散虚物：会聚虚像：发散理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六nn′rδhQODCQ´P′PM光轴顶点光轴：若光学系统由球面组成，各球心的连线在一条直线上，则称为共轴球面系统，这条直线为该光学系统的光轴QQ′。C为曲率中心，r为曲率半径，p为物距，p′为像距理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六物距、像距、曲率半径和焦距的正负号规定：物距p：物体在A区为正（实物）；物体在A区对面为负（虚物）像距p′：像在B区为正（实像）；像在B区对面为负（虚像）A区：光线发出的区B区：光线通过的区以反射面（或折射面）为界，将空间分为两个区焦距f：焦点在B区为正；焦点在B区对面为负曲率半径r：曲率中心在B区为正；曲率中心在B区对面为负理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六SACOIp′rpαθθβh2δtanhptanhptanhr2球面镜的反射成像tanhptanhptanhr理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六SACOIp′rpαθθβhδhphphr'112prpp2rp焦距f2rf12345fcF理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学'111ppf成像公式h0fpp′hic1221F'0,0,0pfp2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学近轴光线的作图法2020年4月11日星期六（1）平行于主光轴的光线：它的反射线比通过焦点（凹球面）或其反射线的延长线通过焦点（凸球面）（2）通过曲率中心的光线：它的反射线和入射线是同一条直线而方向相反（3）通过焦点的光线或入射线的延长线通过焦点的光线：它的反射线平行于主光轴理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学'0,0,0pfp2020年4月11日星期六fcph0p′hi1122F理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学凸面镜的反射成像f123Fh01212hifpp′2020年4月11日星期六'0,0,0pfp理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六3球面上的折射成像Sn1αθ1Aθ2n2βCIOrpp′h121122sinsinnntanhptanhptanhr1122nn1221nnnn理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学成像公式1221nnnnppr像方焦距物方焦距'21nffn2020年4月11日星期六Sn1αθ1Aθ2n2βCIOrpp′hp221nfprnnp121nfprnn理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学4横向放大率12npVnp0ihVh定义V0,像正立V0,像倒立QQ´Ch0hin1n2pp´放大1,V缩小1,V2020年4月11日星期六pVp球面反射球面折射fcph0p′hi1122F理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学中央部分比边缘部分厚的透镜凹凸透镜平凸透镜双凸透镜平凸透镜凹凸透镜12120,0rrrr120rr120,0rr凸透镜（会聚）12120,0rrrr210rr2020年4月11日星期六四薄透镜由两个折射曲面为界面组成的透明光具组理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学凹凸透镜平凹透镜双凹透镜平凹透镜凹凸透镜210rr120,0rr210rr凹透镜（发散）212100,rrrr212100,rrrr2020年4月11日星期六中央部分比边缘部分薄的透镜理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学1薄透镜成像公式ii´MQQ1On0pniQ2dp2´p1´nL2020年4月11日星期六对于第一个折射球面00111LLnnnnppr对于第二个折射球面222iiLLnnnnppr21pp001212iLiLnnnnnnpprr理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学薄透镜成像公式一般形式像方焦距'012iLiLnfnnnnrrii´MQQ1On0pniQ2dp2´p1´nL2020年4月11日星期六0012iLiLnnnnnnpprr如果p如果p物方焦距12oLoiLnfnnnnrr理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学ii´MQQ1On0pniQ2dp2´p1´nL2020年4月11日星期六''1ffpp01inn'12111(1)Lffnrr磨镜者公式111ppf理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学凹透镜成像图F´1221hipI´2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学凸透镜成像图h0hipp´FF´f´1112223332020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2薄透镜的横向放大率oinpVnp当ni＝no1pVph0hipp´FF´f´12311223F´12hi21pI´2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学五显微镜、望远镜和照相机1显微镜（a）显微镜成像光路Fe´FeFo´Foh0hi（´´（h0´2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学（b）显微镜的放大率定义'MoohS''iehf物镜的横向放大率'ioohhf其中为光学筒长，即物镜与目镜的间距Fe´FeFo´Foh0hi（´´（h0´2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学'M'//ieoohfhS''oooeoeSSffff显微镜的视角放大率Fe´FeFo´Foh0hi（´´（h0´2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学2望远镜（a）望远镜的成像光路d0Fo´Fe´2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学（b）望远镜的放大率'iohf'0,0iohf''iehf'M''//ieiohfhf''oeffd0Fo´Fe´2020年4月11日星期六理学院物理系理学院物理系大学物理§11-14几何光学3照相机d0di2020年4月11日星期六