文档介绍：第一章 几何光学基础
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几何光学基本规律
光程 费马原理
棱镜和最小偏向角 全内反射和光学纤维
同心光束和象散光束 物和象
象散光束
光束中光线(包含延长线)交于 一点。
光束中光线(包含延长线)不交于 一点
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二、物和像概念
物——入射单心光束心
像——出射单心光束心
虚像—出射发散光束心
像
｛
实像—出射会聚光束心
物
｛
实物—入射发散光束心
虚物—入射会聚光束心
所谓“入射”“出射”是
对某一光学系统而言
实物虚像
实物实像
虚物实像
实物实像
实物实像
L1
L2
L3
n1
n2
n3
n4
L1:
L2:
L3:
L1 L2:
L1 L2 L3:
第19页
三、物空间和像空间 物和像共轭性
物空间：物所在空间（实物、虚物）
像空间：像所在空间（实像、虚像）
物理抽象概念
*共轭关系
由光路可逆原理，光线方向逆转，物像交换。
物像共轭
物像一一对应
物像交换（光线逆转）
光线共轭
入射光线、出射光线一一对应
入射光线、出射光线交换
（光线逆转）
*物像间全部光线光程相等
第20页
•
•
一、符号法则
1. 几个基本物理量
主 轴——经过球面球心直线。
顶 点——主轴与球面交点。
主截面——经过主轴平面。
-p
p'
P’
P
O
n1
n2
y
-y'
╮
-u
╭
u'
单球面上傍轴成像
第21页
(2) 垂直于主轴线段，主轴之上为正，主轴之下为负。
以主轴转向考虑光线
顺时针为正
逆时针为负
｛
(3) 角度（以锐角量度）
(4) 全正图形
图中标识是线段或角度绝对值（如上)
2. 符号法则
沿主轴线段，以顶点为起点，向右为正， 向左为负。
新笛卡儿符号法则
r
l'
-p
p'
P′
P
O
y
-y'
╮
-u
╭
u'
l
╭
φ
A
-i'
-i
n
n'
第22页
二、傍轴条件下单球面折射物象公式
在下列图中，当u,u’ 很小时， 称为傍轴条件
r
l'
-p
p'
P′
P
O
y
-y'
╮
-u
╭
u'
l
╭
φ
A
-i'
-i
n
n'
第23页
三、光焦度和焦距
——光焦度
1. 光焦度
单位: m-1
屈光度D
n=1,n′=, r=200mm
Φ=
Φ>0
Φ<0
正面
会聚
发散
负面
光焦度大小表示折射面对入射光屈折程度。
举例：
第24页
象方焦点：轴上无穷远物对应象点F'。
物方焦点：轴上无穷远象点对应物点F。
焦 距：顶点到焦点距离(象方焦距f ‘, 物方焦距 f )，它们恪守符号法则。
注：光路逆转，F,F'变，符号法则不变。
（1）
且
（2）
依据焦距定义，有
反射镜
2. 物方焦距和像方焦距
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四、高斯公式和牛顿公式
依据
1. 高斯公式
2. 牛顿公式
焦物距x：物方焦点到物点距离。
焦象距x'：象方焦点到象点距离。
（3）
得,
第26页
p=x+f , p'=x'+f '
代入高斯公式， 得
（4）
公式（1）—（4）对应于单折射面公式。
-p
p'
P′
P
n
n'
•
•
•
•
-f
f '
F
F'
x'
-x
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五、 球面折射成像作图法
利用焦点性质、物（象）方焦平面性质
F
F’
C
P
F
F’
C
P
F
F’
C
P'
P'
P
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f
-f ’
-p’
请在下列图标出 p , p′; f , f ′; x , x′
n
n′
P
P’
F’
F
-p
-x
x'
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六、 傍轴物点成像放大率 亥姆霍兹-拉格朗日定理
1. 横向放大率
利用-p=-(f+x),p'=(f '+x')
及牛顿公式，得
β讨论：
β >