几何光学 (2)讲稿

1、关于几何光学 (2)第一张，PPT共二十七页，创作于2022年6月 惠更斯提出光的波动理论，认为光是在一种特殊介质中传播的机械波。解释了光的反射、折射、衍射。 托马斯.杨和菲涅尔（在十九世纪初）通过实验和进一步的理论工作，验证了光的波动理论，成功地解释了光的干涉、衍射。 波动光学存在不足，把光看作是机械波，光在真空中传播需要媒质，于是臆想出“以太”，认为真空中充满了“以太”，但找不到。 十九世纪六十年代，麦克斯韦建立了电磁场理论，预言电磁波存在，1887年赫兹通过实验，发现了电磁波，电磁波的速度等于光速，认为光是电磁波。 科学家们认为光的本质研究已完成-光是一种电磁波第二张，PPT共二十七页，

2、创作于2022年6月 随着技术的发展和实验条件的完善，发现了光电效应，康普顿效应，利用波动光学无法解释，1900年普朗克提出量子假说，1905年爱因斯坦提出光子学说。解释了光电效应。 目前关于光的本质（光是什么）只能讲： 光具有波粒二象性，既是粒子，也是波。第三张，PPT共二十七页，创作于2022年6月少女？老妇？但两种图象不会同时出现在你的视觉中。 光在某些条件下表现出粒子性， 在另一些条件下表现出波动性， 而两种性质虽寓于同一体中， 却不能同时表现出来。例如：两种图象寓于同一幅画中；第四张，PPT共二十七页，创作于2022年6月第16章 几何光学光学的理论体系以光的直线传播为基础，采用几何

3、方法研究光在透明介质中的传播问题。物理光学波动光学：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。现代光学非线性光学激光光谱学信息光学集成光学统计光学.几何光学 其基础是光波长趋于零（0；物点在镜后，物距p0；像点在镜后，像距q0；(3)凹面镜的曲率半径r为正，凸面镜的曲率半径r为负。沿着光线前进的方向实正虚负第十八张，PPT共二十七页，创作于2022年6月凹球面CpBrPMOQn1n2Aq二、单球面镜傍轴反射成像根据费马原理 设光在真空中传播n1=1第十九张，PPT共二十七页，创作于2022年6月在傍轴近似条件下，上式变成

4、：当由此可知：可得：傍轴光线条件下球面反射的物像公式。第二十张，PPT共二十七页，创作于2022年6月相当于平行主光轴的光束经球面反射后，将在光轴上会聚成一点，该像点称为反射球面的焦点。顶点O到F的距离叫做焦距。以f表示。OCFOFC（1）平行于主光轴的光线：其反射线必通过焦点（凹球面）或者其反射线的延长线通过焦点（凸球面）；第二十一张，PPT共二十七页，创作于2022年6月作图时可以选择下上三条特殊光线，可以直观了解系统成像的位置、大小和虚实情况。（2）通过曲率中心的光线：其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光的延长线通过焦点的光线，其反射线平行于主光轴。OCFP过焦点且垂直于主光轴的平面：焦平面第二十二张，PPT共二十七页，创作于2022年6月根据费马原理：QpqrOMCn2n1u-uhQiHill整理得：三 单球面镜傍轴折射成像第二十三张，PPT共二十七页，创作于2022年6月QpqrOMCn2n1u-uhQiHill傍轴近似条件：傍轴光线条件下球面折射的物像公式。第二十四张，PPT共二十七页，创作于2022年6月两次单球面成像的物像距公式分别为：薄透镜：薄透镜傍轴成像物像距公式：PO1O2On1n2n Q12p1q2q1dp2r2r1四 薄透镜成像第二十五张，PPT共二十七页，创作于2022年6月得到薄透镜物像方的焦距公式