大学物理 课件 第十三章 几何光学简介

13.2实物虚物实像虚像13.4光在球面上的折射成像13.5薄透镜教学内容13.1光的传播规律13.3光在球面上的反射成像第13章几何光学简介13.6光学仪器13.1光的传播规律返回目录下一页上一页

以光的直线传播为基础，研究光在透明介质中传播规律的部分称为几何光学；以波动性质为基础，研究光的传播规律的部分称为波动光学；以光的粒子性为基础，研究光和物质相互作用的规律的部分，称为量子光学。波动光学和量子光学又统称为物理光学。本章将简要介绍几何光学的一些基本知识。返回目录下一页上一页13.1.1几何光学三定律

三个定律为：光的直线传播定律、光的反射定律和折射定律。

光的直线传播定律

光在均匀介质中沿直线传播。光的反射定律和折射定律1.反射光线和折射光线都在入射面内。2.反射角等于入射角返回目录下一页上一页13.1.1几何光学三定律

两种介质相比,把折射率较大的介质称为光密介质,折射率较小的介质称为光疏介质。13.1.1几何光学三定律返回目录下一页上一页返回目录下一页上一页13.1.2光路可逆原理

当光线的方向反转时，光将循同一路径而逆向传播，这称为光路的可逆原理。下一页上一页返回目录13.1.3

全反射下一页上一页返回目录13.1.3

全反射13.1.3

全反射上一页返回目录下一页上一页返回目录13.2实物虚物实像虚像

球心在同一条直线上的若干反射面和折射面组成的光学系统，称为共轴球面系统，或称共轴光具组，各球面球心的连线称为光轴。

有一定关系的一些光线的集合称为光束，自一点发出的光束、会聚于一点的光束、或者光束的延长线相交于一点的光束，皆称为同心光束。在几何光学中，把对光学系统入射的同心光束的顶点，称为物点；把经过光学系统后出射的同心光束的顶点，称为像点。下一页上一页返回目录13.2实物虚物实像虚像若出射的同心光束是会聚的，则称为实像点［图(a)、（c）］；若出射的同心光束是发散的，则称为虚像点［图(b)、（d）］。若入射的同心光束是发散的，则点称为实物点［图(a)、b）］；若入射的同心光束是会聚的的，则点称为虚物点［图(c)、（d）］。13.2实物虚物实像虚像对于平面镜也有实像和虚像之分，如图(a)所示是平面镜实物成虚像,而图(b)中是平面镜虚物成实像。实像既可以用屏幕接受，又可用眼睛来观察，而虚像不能用屏幕接受，只可用眼睛观察。上一页返回目录返回目录下一页上一页13.3光在球面上的反射成像1正负号法则返回目录下一页上一页13.3光在球面上的反射成像以球面顶点为分界点,入射光线方向自左向右为正向,则当物点、像点、焦点和曲率中心在顶点右侧时，物距、像距、焦距和曲率半径均为正；反之在左侧则为负。2球面反射的物像公式返回目录下一页上一页13.3光在球面上的反射成像3焦点焦距焦平面称为在近轴光线条件下球面反射的物像公式。返回目录下一页上一页13.3光在球面上的反射成像如果入射光与主光轴成很小的角度，光线将会聚在垂直于主光轴且通过焦点的一个平面上的点，如图（c）所示，这个平面称为焦平面。返回目录下一页上一页13.3光在球面上的反射成像4横向放大率返回目录下一页上一页13.3光在球面上的反射成像5作图法（1）平行于主光轴的光线

它的反射线必通过焦点(凹球面）或其反射线的延长线通过焦点(凸球面）。（2）通过曲率中心的光线

它的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

它的反射线平行于主光轴。返回目录下一页上一页13.3光在球面上的反射成像13.3光在球面上的反射成像得上一页返回目录下一页上一页返回目录13.4光在球面上的折射成像1物像公式这就是在近轴光线条件下球面折射的物像公式.下一页上一页返回目录13.4光在球面上的折射成像2焦点焦距下一页上一页返回目录13.4光在球面上的折射成像3横向放大率下一页上一页返回目录13.4光在球面上的折射成像4近轴光线的作图法对于折射球面成像,选取下列两条光线能容易作图成像,如图所示。平行于光轴的入射光折射后经过像方焦点；经过物方焦点的入射光折射后平行于光轴。于是将两折射线（或其延长线）相交，即得所成的像。下一页上一页返回目录13.4光在球面上的折射成像下一页上一页返回目录13.4光在球面上的折射成像13.4光在球面上的折射成像上一页返回目录下一页上一页返回目录13.5薄透镜下一页上一页返回目录13.5薄透镜1近轴光线条件下的薄透镜物像公式

薄透镜物像公式其中像方焦距为物方焦距为下一页上一页返回目录13.5薄透镜在应用上式时,正负号的规则与球面反射类似:以光心为分界点,入射光线方向自左向右为正向,则当物点、像点、焦点和曲率中心在光心右侧时，物距、像距、焦距和曲率半径均为正；反之在左侧则为负。薄透镜在空气中的物像公式下一页上一页返回目录13.5薄透镜2凸、凹透镜的类型凸凹凸透镜(会聚)凹透镜(发散)

13.5薄透镜3薄透镜的放大率薄透镜的放大率下一页上一页返回目录下一页上一页返回目录13.5薄透镜4薄透镜成像的作图法从以上三条光线中任选两条作图，出射线的焦点即为像点I。下一页上一页返回目录13.5薄透镜透镜成像光路图下一页上一页返回目录13.5薄透镜下一页上一页返回目录13.5薄透镜透镜1所成的实像。由于透镜2的存在，并不真实形成。13.5薄透镜上一页返回目录下一页上一页返回目录13.6光学仪器13.6.1显微镜1显微镜的原理光路

下一页上一页返回目录13.6光学仪器2显微镜的放大率（视角放大率）

下一页上一页返回目录13.6光学仪器角度正负号规则:从光轴开始,顺时针为正,逆时针为负。这一规则同样适用于对望远镜的讨论。下一页上一页返回目录13.6光学仪器13.6.2望远镜1望远镜的原理光路下一页上一页返回目录13.6光学仪