第三章几何光学的基本原理2.ppt

第三章 几何光学基本原理 （2）折射 3.2.2 光束单心性的破坏 光线在折射率不同的两个透明物质的平面分界面上反射时单心光束仍保持为单心光束，但折射时，除平行光束折射时仍为平行光束外，单心光束将被破坏。 光束单心性的破坏，并不意味着与衍射有任何联系 现在来讨论折射光束问题 P1点的纵坐标为 由附录3-1可得P1和P2点的纵坐标分别是: 折射光束的单心性遭到破坏！ 仅当P点发出的光束垂直于界面时 此时，弧矢象线和子午象线合为一点，折射光 束为单心光束，象散消失。 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，所成的象为完善虚象。 2）光在平面界面上折射，光束的单心性遭到 破坏，折射光束为象散光束，各光线的反 向延长线交于互相垂直的线段——弧矢象 线和子午象线。 3）发光点在平面界面上折射所成的象为不完 善虚象（象散现象）。 §3-3 光在球面上的反射和折射3.3.1、符号法则 顶点——部分球面的中心点O曲率中心——球面的球心C,半径——曲率半径r主轴——连接顶点和曲率中心的直线CO,主平面——通过主轴的平面 符号规定——有向距离 都从顶点算起，光线和主轴交点的位置,凡在顶点右方者，线段长度的数值为正；凡在顶点左方者，其间距离的数值为负。 物点或象点至主轴的距离；在主轴上方为正，在下方为负。 3.3.2 球面反射对光束单心性的破坏 3.3.3近轴光线条件下球面反射的物象公式 不论对于凹球面或凸球面，不论S、S’和f’的数值大小和正负怎样，只要在近轴光线的限制下，上式都是球面反射成象的基本公式。 3.3.4、球面折射对光束单心性的破坏 3.3.5 近轴光线条件下球面折射的物象公式 物象共轭是光路可逆原理的必然结果。物空间——入射光束在其中进行的空间象空间——折射光束在其中进行的空间 物方焦点F 从球面顶点到物方焦点的距离称为物方焦距 f。 但在球面反射的情况中，物空间与象空间重合，且反射光线与入射光线的进行方向恰恰相反。这一情况，在数学处理上可以认为象方介质的折射率等于物方介质折射率n的负值，即n’=n(这仅在数学上有意义)。 3.3.6、高斯公式和牛顿公式 §3-4 光连续在几个球面界面上的折射 虚物的概念 3.4.3、虚物的概念1、入射光束：发散—实物； 会聚—虚物。2、物所处空间： 物空间——实物； 象空间——虚物。 会聚光束对于次一个球面来说是入射光束，故仍应将其顶点看做是物，不过这只是算虚物。 §3-5 薄透镜 把玻璃等透明物质磨成薄片，其两表面都为球面或有一面为平面，即组成透镜 透镜两表面在其主轴上的间隔t——  透镜的厚度 若透镜的厚度与球面的曲率半径相比不能忽略——厚透镜 若可略去不计——薄透镜。 3.5.1、近轴条件下薄透镜的成象公式 物方焦距 ——薄透镜的高斯公式 若透镜两边的折射率相同，则通过O点的光线都不改变原来的方向——透镜的光心 透镜的会聚和发散性质，不能单看透镜的形状，还与透镜两侧的介质有关 当透镜放在空气中时，薄凸透镜是会聚的，薄凹透镜是发散的 3.5.2、横向放大率 象的横向大小与物的大小之比值为横向放大率?，即 3.5.3、薄透镜的作图求象法 在近轴条件下，通过物方焦点F与主轴垂直的平面——物方焦平面 通过象方焦点，与主轴垂直的平面——象方焦平面 副轴 凸透镜主轴上的物点P成象的作图法 同样，也可以利用象方焦平面及副轴作图 以上两种作图法，对凹透镜也同样适用，只要注意凹透镜的象方焦平面在物空间，物方焦平面在象空间 利用凹透镜的象方焦平面的成象光路图 §3－6 近轴条件下薄透镜的成象公式: 薄透镜的高斯公式: 薄透镜的牛顿公式： 2、横向放大率 3、作图求象法（自学P190~P192） §3－8 近轴物点近轴光线成象的条件 平面折射 球面反射 光束单心性遭到破坏 球面折射 成像条件： （1）光线必须是近轴的 （2）物点必须是近轴的 一、近轴物点近轴光线球面反射的成象公式 （推导过程P193~P194）： 二、近轴物点近轴光线球面折射的成象公式 （推导过程P195~P196）： 【例1】 习题3－15：有两块玻璃（折射率1.5）薄透镜的两 表明各为凸球面和凹球面，曲率半径均为10cm。若 物和镜均