第三章几何光学1.ppt

本课内容：31光线的概念32费马原理33单心光束、实像和虚像34光在平面界面上的反射和折射,31光线的概念（阅读和自学）,32费马原理,光沿光程为极值的路程传播。表达式：,1）费马原理可直接推出光在均匀介质沿直线传播的定律。2）费马原理可证明光的折射定律和反射定律。（阅读和自学）,33单心光束、实像和虚像,单心光束：具有单个顶点的光束。实物：发散的入射光束的顶点（如P1、P1、P2、P4）虚物：会聚的入射光束的顶点（如P3）。发光点：发出单心光束的顶点，分实物发光点和虚物发光点。,一、几个概念,像：发光点发出的光束，如果经过反射或折射后依然具有单心性，形成的新顶点就是此发光点的像。实像：发光点的像是会聚光束中各光线实际的会聚点（如P1、P3、P4）。虚像：发光点的像是发散光束各光线反向延长线（虚光线）的会聚点（如P2）.,34光在平面界面上的反射和折射,（1）反射发光点在平面界面上所成的像为虚像，发光点与其所成像相对于界面是对称的。光在平面界面上的反射不破坏光束的单心性。,二、实物、实像和虚像的联系与区别（自学）,光在平面界面上的反射不破坏光束的单心性,光在平面界面上的反射能做成理想的成像系统（像无形变）,（2）折射,子午像,弧矢像,由附录3-1可得P1和P2点的纵坐标分别是:,P点的坐标为：,如果将右图绕oy轴转过一个小角度，则顶点为P的三角形PA1A2展成一个单心的发散光束。但折射光束的单心性遭到破坏：光束中的各光线相交于两条互相垂直的线段弧矢像线和子午像线。,O,B1,P(0,y),n2,n1,B2,y,x,子午像线,P2,P1,i1,A1,A2,弧矢像线,子午像线,弧矢像线,折射光束单心性已被破坏折射发生像散现像（物点的像是两条线段）,B1,B2,折射光束的单心性遭到破坏！,O,B1,P,n2,n1,B2,y,x,P,P,P2,P2,保持单心性的条件,仅当P点发出的光束垂直于界面时,当P点发出的光束垂直于界面时，矢像线和子午像线合为一点，折射光束为单心光束，像散消失。,O,B1,P(0,y),n2,n1,B2,y,x,P(x,y),y2,y1,i1,当n1n2时，yy，y称像似深度。,由以上的讨论可知：1）光在平面界面上的反射不破坏光束的单心性，所成的像为完善虚像。2）光在平面界面上折射，光束的单心性遭到破坏，折射光束为像散光束，各光线的反向延长线交于互相垂直的线段弧矢像线和子午像线。3）发光点在平面界面上折射所成的像为不完善虚像（像散现像）。,例使一束向点会聚的光在到达点之前通过一平面玻璃板，如果将玻璃板垂直于光束的轴竖放，问会聚点将朝哪个方向移动？移动多少？,分析：要求PP,先证AP平行于CP，再由入射角与折射角的关系，求出l,即可求出结果。,解：,对于i=0情况下的结果，可由公式简单地得到,利用光路可逆原理,一次折射的物,二次折射的像,一次折射的像,二次折射的物,（3）全反射、光学纤维,全反射：对光线只有反射而无折射的现像。,当i1=ic时，i2=90，所以,光学纤维,为了使更大范围内的光束能在光学纤维中传播，光纤应选择折射率差值较大的材料,n1,n2,在空气中，能在光纤中传播的光线