1101幾何光學(xué)

1、第十一章幾何光學(xué)11-1 11-1 幾何光學(xué)的基本定律幾何光學(xué)的基本定律 11-1-1 光的直線傳播光的直線傳播 各向同性的均勻介質(zhì)中沿直線傳播各向同性的均勻介質(zhì)中沿直線傳播11-1-2 光的反射光的反射兩種介質(zhì)的分界面一部分光被反射兩種介質(zhì)的分界面一部分光被反射鏡面反射：鏡面反射：漫反射：漫反射：n2n1反射定律：反射定律：ii 11-1-3 光的折射光的折射 折射定律：折射定律： ir2v1vi21nri sinsinn21稱為第二種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的相對(duì)折射率稱為第二種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的相對(duì)折射率 2121vvrin sinsin絕對(duì)折射率：絕對(duì)折射率：一種介質(zhì)相對(duì)于真空的折射率一種介質(zhì)

2、相對(duì)于真空的折射率 。 vcn 設(shè)設(shè)11vcn 22vcn 122121nnvvn rninsinsin21設(shè)光的頻率為設(shè)光的頻率為 2211 vv,1221nn nn 光路可逆性原理光路可逆性原理若光在空氣中的波長為若光在空氣中的波長為 ，則，則 11-1-4 全反射全反射 12nnic sinircici1n2n21nn 11-2 11-2 平面反射和平面折射成像平面反射和平面折射成像 11-2-1 平面反射成像 ss cadii pp 的像的像為點(diǎn)為點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)ss 物距（物距（p）像距（像距（p）結(jié)論：結(jié)論：物體在平面鏡中所成的虛像與物體本身的物體在平面鏡中所成的虛像與物體本身的大小相等，且

3、物與像對(duì)稱于平面鏡。大小相等，且物與像對(duì)稱于平面鏡。 虛像：光線的反向延長線匯聚而成的虛擬光點(diǎn)虛像：光線的反向延長線匯聚而成的虛擬光點(diǎn)同心性同心性11-2-2 11-2-2 平面折射成像平面折射成像 irn1n2s 平面折射時(shí)，各折射線的反向平面折射時(shí)，各折射線的反向延長線不交于同一點(diǎn)，因此不具有延長線不交于同一點(diǎn)，因此不具有同心性。這一現(xiàn)象稱為同心性。這一現(xiàn)象稱為像散像散。 irnmss n1n2snnmii tansinnsnmrr tansinrninsinsin21 snnnns12 ns 稱為的稱為的 s 視深視深 rco11-3 11-3 球面反射和球面折射成像球面反射和球面折射成

4、像 11-3-1 球面反射的成像公式 iihbppppo點(diǎn)點(diǎn)為為鏡頂鏡頂oc 為為主光軸主光軸i i ii 2 ph tanph tanrh tan 2 代入代入rpp211 2rp 發(fā)散光入射凹鏡：發(fā)散光入射凹鏡：prc滿足上述條件的光線稱為滿足上述條件的光線稱為傍軸光線傍軸光線。 成虛像成虛像物像關(guān)系式物像關(guān)系式prppc會(huì)聚光入射凹鏡：會(huì)聚光入射凹鏡：rppc發(fā)散光入射凸鏡：發(fā)散光入射凸鏡：總是成虛像總是成虛像p點(diǎn)為虛物點(diǎn)點(diǎn)為虛物點(diǎn)l物點(diǎn)物點(diǎn) p 在鏡前時(shí)，物距為正；物點(diǎn)在鏡前時(shí)，物距為正；物點(diǎn) p 在鏡后時(shí)，在鏡后時(shí)，物距為負(fù)。物距為負(fù)。l像點(diǎn)在鏡前時(shí)，像距為正；像點(diǎn)在鏡后時(shí)，像距像點(diǎn)

5、在鏡前時(shí)，像距為正；像點(diǎn)在鏡后時(shí)，像距為負(fù)。為負(fù)。 l凹面鏡的曲率半徑凹面鏡的曲率半徑 r 取正，凸面鏡的曲率半徑取正，凸面鏡的曲率半徑 r 取負(fù)。取負(fù)。l實(shí)正虛負(fù)實(shí)正虛負(fù) 。球面反射球面反射符號(hào)法則：符號(hào)法則： 物點(diǎn)物點(diǎn) p 在主光軸上離球面鏡無窮遠(yuǎn)（在主光軸上離球面鏡無窮遠(yuǎn)（ p ）時(shí)，）時(shí)，入射光線可看作傍軸平行光線，該物點(diǎn)的像點(diǎn)稱為入射光線可看作傍軸平行光線，該物點(diǎn)的像點(diǎn)稱為球面鏡的球面鏡的焦點(diǎn)焦點(diǎn)。 焦距（焦距（ f ）：）： 球面鏡頂點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離。球面鏡頂點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離。球面鏡焦距：球面鏡焦距：2rf fpp111 物像關(guān)系式：物像關(guān)系式：凹面鏡，凹面鏡，r 取正，則取正，則 f

6、 取正，與實(shí)焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)；取正，與實(shí)焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)；凸面鏡，凸面鏡，r 取負(fù)，則取負(fù)，則 f 取負(fù)，與虛焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)取負(fù)，與虛焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng) 。11-3-2 球面鏡成像的作圖法 球面鏡成像作圖法的三條特殊光線：球面鏡成像作圖法的三條特殊光線：平行于主光軸的傍軸入射光線經(jīng)球面鏡反射后過平行于主光軸的傍軸入射光線經(jīng)球面鏡反射后過焦點(diǎn)焦點(diǎn)f，或其反向延長線過焦點(diǎn)（根據(jù)焦點(diǎn)的定義），或其反向延長線過焦點(diǎn)（根據(jù)焦點(diǎn)的定義） 過焦點(diǎn)的入射光線經(jīng)球面鏡反射后，其反射光平過焦點(diǎn)的入射光線經(jīng)球面鏡反射后，其反射光平行于主光軸（根據(jù)光路可逆性原理）行于主光軸（根據(jù)光路可逆性原理） 過球面曲率中心過球面曲率中心c的光線（或它的

7、延長線），經(jīng)的光線（或它的延長線），經(jīng)球面鏡反射后按原路返回。球面鏡反射后按原路返回。 pcfppcfppcfpfcpp11-3-3 球面鏡的橫向放大率 設(shè)物體的高度為設(shè)物體的高度為 y，像高度為，像高度為 y橫向放大率：橫向放大率： yym pcfpqqyypproqop poq ppyy ppyym當(dāng)當(dāng)m 0時(shí)，成正立像。時(shí)，成正立像。 例例1. 一凹面鏡的曲率半徑為一凹面鏡的曲率半徑為 0.12m，物體位于鏡頂，物體位于鏡頂前前 0.04m 處，求：處，求： 像的位置，像的位置， 橫向放大率。橫向放大率。已知已知 r = 0.12 m ，p = 0.04 m 解：解： 由物像關(guān)系式由物像

8、關(guān)系式 rpp211 m.)m.()m.(120104011202121 prpm.120 p解得解得虛像虛像3040120 )m.()m.(ppm正立像正立像 11-3-4 球面折射成像 pcpprihbpor1n2nrninsinsin21rnin21 幾何關(guān)系：幾何關(guān)系： i r )(1221nnnn 解得解得ph tanph tanrh tanrnnpnpn1221 球面折射物像公式： 1n2nyqpcypirqopppyi tanpyr tan傍軸條件下：傍軸條件下： iisintan rrsintan rninsinsin21由球面折射成像的橫向放大率：球面折射成像的橫向放大率： pnpnyym21物距物距