天津大学几何光学

1、3. 单心光束单心光束 实像和虚像实像和虚像一一. 单心光束、实像、虚像单心光束、实像、虚像1.发光点发光点：只有几何位置而没有大小的发射光束的 光源。若光线实际发自于某点，则称该点为实实发光点；若某点为诸光线反向延长线的交点，则该点称为虚虚发光点。2.单心光束单心光束：只有一个交点的光束，称单心光束。此交点也称为光束的顶点。发散单心光束会聚单心光束3.实像、虚像实像、虚像 当顶点为光束的发出点时，该顶点称为光源或物点。 当单心光束经光学系统折射或反射后，仍能找到一个顶点，称光束保持了其单心性。该顶点称为像点。实像：有实际光线会聚的像点。虚像：无实际光线会聚的像点。 （光束反向延长线的交点）P

2、PPP实像虚像光学系统光学系统光学系统光学系统实物成虚像实物成虚像光学系统光学系统物空间物空间像空间像空间实物成实像实物成实像光学系统光学系统虚物成实像虚物成实像二二. 物空间与像空间物空间与像空间4 光在平面界面上的反射和折射光在平面界面上的反射和折射 一般情况下，光在界面上反射和折射后，其单心性不再保持。但只要满足适当的条件，可以近似地得到保持。接下来的两节，主要研究在不同界面反射、折射时，光束单心性的保持情况。一一. 光在平面界面上的反射光在平面界面上的反射DMMPPCBA 点光源P发出单心光束，经平面镜反射后，形成一束发散光束，其反向延长线交于一点P，且与P点对称。 平面镜是一个不破坏

3、光束单平面镜是一个不破坏光束单心性、理想成像的完善的光学心性、理想成像的完善的光学系统。并且也是唯一的一个。系统。并且也是唯一的一个。二二. 光在平面界面上的折射光在平面界面上的折射光束单心性的破坏：光束单心性的破坏： 介质n1中的发光点P发出单心光束经界面XOZ折射后进入介质n2，现取其中一微元光束，在XOY平面内,其折射光束的反向延长线交于P点, 并与OY轴交于P1、P2两点。折射后，光束的折射后，光束的单心性已被破坏单心性已被破坏!xB1B2n2 n1O y P2P1 PPi1i2i1+i1i2i2 A1A2z三三. .全反射全反射 光学纤维光学纤维全反射：全反射：全反射的条件： 121

4、101221112:sinsin90sinccnniinninn其中 只有反射而无折射的现象称为全反射全反射。 应用：光学纤维xA3n2 n1O y Pi1i2ic A1A2称临界角临界角四四. 棱镜棱镜1. 偏向角、最小偏向角：偏向角、最小偏向角： 12122211iiiiiiAiiA偏向角: 棱镜是一种由多个平面界面组合而成的光学元件。光通过棱镜时，产生两个或两个以上界面的连续折射，传播方向发生偏折。最常用的棱镜是三棱镜三棱镜。三棱镜两折射面的夹角称三棱镜顶角顶角(A)。出射光与入射光之间的夹角称棱镜的偏向角偏向角( )。21 EDCB1i2i2i1iAn2n112此时，入射角最小偏向角：可以证明：当光路对称:, 1n1=则由折射定律有即若此时三棱镜处于空气中达最小值即：11ii0012iA012Ai2sin2sinsinsin0212AAiinEDCB1i2i2