第三章 几何光学的基本原理0.ppt

文档介绍：第三章几何光学的基本原理
光线的概念
费马原理
单心光束实象和虚象
光在平面界面上的反射和折射光学纤维
光在球面上的反射和折射
光连续在几个球面界面上的折射虚物的概念
薄透镜
近轴物点近轴光线成象的条件
理想光具组的基点和基面
理想光具组的放大率*基点和基面的性质
一般理想光具组的作图求像法和物像公式
光线的概念
一、光线与波面
1、光源:发光物体统称光源
以外形抽象
分类
点光源
扩展光源
面光源
线光源
2、光线:表示光波能流传播方向
3、波面:是电磁波位相相同点的集合
在各向同性媒质中,能量传播方向垂直于波面,
即光线是波面的法线方向。
平面波
平行光
球面波
发散光
球面波
会聚光
二、几何光学的基本定律
1. 直线传播定律
均匀介质中光沿直线传播。
非均匀介质中,光以曲线传播,向折射率增大方向弯曲
2. 反射和折射定律
反射光和折射光在入射面内;
3. 光的独立传播定律和光路可逆原理
光按照一定的规律传播,若传播方向逆转,光路不变
▲
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夏日柏油路上的倒影
mirage
费马原理
光在指定的两点间传播,实际的光程总是一个极值。
也就是说,光沿光程为最小值、最大值或恒定值的
路程传播。这就称为费马原理。
由费马原理可以直接推出直线传播定律以及反射和折射定律。
ds
A
B
均匀介质
L=nr
非均匀介质
dl=n ds
表达式:
=极值(最大、最小或稳定值)
A
B
最小值
恒定值
单心光束实象和虚象()
一、几个名称
光学系统
光通过若干被规则几何形状界面分开的均匀介质,
在界面上发生折射、反射,构成一光学系统。
2. 共轴光具组
界面是球面(包括平面) ,所有球面的球心在一条
直线上,这种系统称为共轴光具组。
光学系统
共轴光具组
非共轴光具组
主轴:球心间的连线
3. 单心光束——光束中的光线(包括延长线)
交于一点。
象散光束——光束中的光线不交于一点。(包括延长线)
多是经过光学系统后引起
二、物和像的概念
物——入射单心光束的心。
像——出射单心光束的心。
虚像——出射发散光束的心。
像
{
实像——出射会聚光束的心。
物
{
实物——入射发散光束的心。
虚物——入射会聚光束的心。
所谓的“入射”“出射”是对某一光学系统而言
L1
L2
L3
n1
n2
n3
n4
L1:
L2:
L3:
L1 L2:
L1 L2 L3:
实物虚像
实物实像
虚物实像
实物实像
实物实像
*共轭关系
由光路可逆原理,光线方向逆转,物像互换。
物像共轭
物像一一对应
物像互换(光线逆转)
光线共轭
入射光线、出射光线一一对应
入射光线、出射光线互换
(光线逆转)
*物像间所有光线光程相等