几何光学的基本定律课件

1、Optometry,眼视光学,2020/7/18,yy,1,2020/7/18,yy,2,眼应用光学,眼视光教研室,2020/7/18,yy,3,应用光学内容,几何光学 物理光学 光学组合系统,2020/7/18,yy,4,几何光学,以光线的概念为基础，研究光在透明介质中 的传播规律和现象,2020/7/18,yy,5,第一章 几何光学基本原理,一、基本概念,2020/7/18,yy,6,1、光波与波面,光是一种电磁波 又称光波,从低频率到高频率,无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X-射线和伽马射线等,2020/7/18,yy,7,2020/7/18,yy,8,2020/7/18,yy,

2、9,可见光范围： 380 760 nm,图12,2020/7/18,yy,10,孔雀眼睛紫外线感光器所看到的孔雀开屏,2020/7/18,yy,11,2020/7/18,yy,12,a.单色光和复色光,单色光：单一频率 (或波长)的光 不能产生色散 复色光,2020/7/18,yy,13,光波的波速,真空中的波速：c 3.0108 m/s 空气中的波速比真空中约慢 87 km/s 光在透明介质中的传播速度随波长不同而改变 在同一介质中，波长长的波速快，波长短的则波速慢。,2020/7/18,yy,14,n = c / 此式表明： 红光（C）： C C n C 蓝光（F ）： F F n F 即

3、 n C n F n 值的大小反映介质对光线的折射能力,b. 介质折射率,2020/7/18,yy,15,光密介质 光疏介质,2020/7/18,yy,16,结论,介质密度越大，光速越慢，折射率越大 折射率都1,2020/7/18,yy,17,2.发光体与发光点,发光点即为一个无体积又无大小的 发光几何点。任何被成像的物体都是由无数个这样的发光点所组成。,2020/7/18,yy,18,3、光线与光束,光线即为无直径、无体积而有一定方向的 几何直线，代表光能传播的方向。,2020/7/18,yy,19,光束即为有一定关系的无数条光线的集合。 会聚光束 同心光束发散光束 光束平行光束 非同心光束

4、像散光束,2020/7/18,yy,20,同心光束,发散光束,会聚光束,平行光束,2020/7/18,yy,21,像散光束,2020/7/18,yy,22,The relationship between waves,wavefronts, and rays,2020/7/18,yy,23,二、几何光学的基本定律,光的直线传播定律 光的独立传播定律 光的反射、折射定律 光路可逆原理,2020/7/18,yy,24,1、光的直线传播,在均匀光学介质中，光沿直线传播， 即在均匀光学介质中，光线为一直线。,2020/7/18,yy,25,2020/7/18,yy,26,2020/7/18,yy,27

5、,2020/7/18,yy,28,2020/7/18,yy,29,2020/7/18,yy,30,2020/7/18,yy,31,2、光的独立传播定律,来自不同方向或不同物体发出的光线相交， 每一光线仍按原来的传播方向传播，各光线互不影响 相交处互相叠加,2020/7/18,yy,32,2020/7/18,yy,33,3、光的反射定律,入射光线和反射光线位于法线的两侧 三者位于同一平面（入射面） 入射角i 与反射角i 相等符号相反， 即,i =-i,2020/7/18,yy,34,2020/7/18,yy,35,2020/7/18,yy,36,2020/7/18,yy,37,光经过两种介质界面

6、时的折、反射现象：,入射光线法线反射光线,I-I,I ,折射光线,n,n,2020/7/18,yy,38,光的折射定律： sinI/sinI = n/n 折射定律的推论： 若设n = -n，则有I= -I ，即反射定律是折射定律在n = -n 时的特例。,2020/7/18,yy,39,4、光路可逆原理,任何一条光路都是可逆的。 ANB PQ O C N ,2020/7/18,yy,40,5、光的全反射,满足条件: (1)光线由光密介质进入光疏介质； (2)入射角须大于临界角。 临界角： I m = sin1( n / n),2020/7/18,yy,41,全反射的应用,（1）全反射棱镜,改变

7、光的传播方向,2020/7/18,yy,42,（2）导光纤维,传播图象,2020/7/18,yy,43,五、成像概念,透镜分正、负透镜 柱镜分正、负柱镜 棱镜分反射棱镜和折射棱镜 1、光学元件： 反射镜分平面镜、凸面镜和凹面镜 平行平板 滤光镜（或称滤光片） ,2020/7/18,yy,44,2、光学系统,共轴球面系统 球面系统 光学系统非共轴球面系统 非球面系统,2020/7/18,yy,45,3、完善（理想）成像,入射为同心光束，出射系统后仍为同心光束。 此时，物点与像点具有一一对应关系（也称共轭关系）。 条件：一对共轭点之间的所有光线为等光程。,2020/7/18,yy,46,4、成像类型,2020/7/18,yy,47,5、物空间与像空间,物空间和像空间是相对一定的光学系统而言，而且，物空间和像空间都是可以向整个空间无限扩展的。 由于规定光线自