第3章几何光学的基本原理3.ppt

第三章 几何光学的基本概念;§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;凡中间部分比边缘部分厚的透镜——凸透镜 凡中间部分比边缘部分薄的透镜——凹透镜 连接透镜两球面曲率中心的直线——透镜的主轴 包含主轴的任一平面——主平面。任一主平面内的光线分布都相同。因此只需研究一个主平面内的光线分布情况。 圆片的直径——透镜的通光孔径; 透镜两表面在其主轴上的间隔t——  透镜的厚度;3.5.1、近轴条件下薄透镜的成象公式;薄透镜物象公式;物方焦距; 薄透镜,两顶点可看作重合于一点O，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;3.5.2、横向放大率;?是正值，表示象是正的 ?是负值，表示象是倒的;3.5.3、薄透镜的作图求象法;一、三条特殊光线---会聚薄透镜轴外物点作图成象;O; 二、会聚薄透镜--轴上物点及任意光线的作图求象法 --平行于某副光轴的光线;发散薄透镜--轴上物点及任意光线的作图求象法--平行于某副光轴的光线;凸透镜主轴上的物点P成象的作图法;从P点作沿主轴的入射线折射后方向不变； 从P点作任一光线PA，与透镜交于A点，与物方焦平面交于B点； 作辅助线(副轴)BO，过A作与BO平行的折射光线与沿着主轴的光线交于点P’，就是物点P的象点。; 同样，也可以利用象方焦平面及副轴作图;会聚薄透镜--轴上物点及任意光线的作图求象法 --过物方某副焦点的入射光线; 发散薄透镜--轴上物点及任意光线的作图求象法 --过物方某副焦点的入射光线;PA为从物点P发出的任一光线，与透镜交于A点； 过透镜中心O作PA平行于的副轴OB’，与象方焦平面交于点B’； 连接A、B’两点，它的延长线就是光的折射方向，它与沿主轴的光线交于点P’，则点即为所求的象点。;§3－6 近轴物点近轴光线成象的条件;3.6.1、近轴物点近轴光线球面反射的成象公式;象方与物方焦点重合; 入射光线(物空间)与反射光线(像空间)位于球面同侧，物、像方主焦 点F 、 F’重合于一点F。 A. 轴外物点成像 (1)过(或延长线过)曲率中心C的入射光线，反射后，沿原方向返回。 (2)平行于主轴的入射光线，反射后，必过(或延长线必过)主焦点F。 (3)过(或延长线过)主焦点F的入射光线，反射后，必平行于主轴。 B.轴上物点成像 (1)沿主轴的入射光线，反射后，沿原方向返回。 (2)平行于某一副光轴的入射光线，反射后，必过(或沿长线必过)该副光轴上的副焦点。 (3)过(或沿长线过)某一副焦点的入射光线，反射后，必平行于过该副焦点的副光轴。;注 意： (1)近轴物、近轴光线条件。 (2)光线的变向点在界面上！ (3)光线必须用带箭号的实直线表示！其延长线用不带箭号的虚直线表示！ (4)所有辅助线(如副光轴，焦平面等)都用虚线表示。 (5)图中的基点采用规定的字母表示，如C(曲率中心)、 O(顶点)、F(主焦点)、F1(物方主焦点)、F2(象方主焦点)等。 ;. ;单球面反射;. ;单球面反射--轴上物点及任意光线的作图求象法-平行于某副光轴的光线;轴上物点成像;单球面反射--轴上物点及任意光线的作图求象法--过物方某副焦点的入射光线;二、近轴物点近轴光线球面折射的成象公式 （推导过程P195~P196）：;单一球面界面折射的作图求象法;单球面折射;F’;F;轴上物点成像;F;注意事项;【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 物和镜均浸在水中（水的折射率1.33 ），物在主轴 上距镜20cm处，作图和计算求象的位置。;作图法求得象的位置为P′处：;利用薄透镜的高斯公式可求得象的位置P′为：;对于凹透镜，其焦距：;作图法求得象的位置为P′处：;利用薄透镜的高斯公式可求得象的位置P′为：;【例2】习题3－17极薄的表玻璃两片，曲率半径分别为20cm和25cm，将两片的边缘胶合起来，形成内含空气的双凸透镜，把它置于水中，求其焦距是多少？;物方焦距为