用光線來處理光的傳播λppt課件

1、用光線來處置光的傳播用光線來處置光的傳播 0 1 幾何光學三定律幾何光學三定律 1. 光的直線傳播光的直線傳播(rectilinear propagation)定律定律: 光在均勻媒質中沿直線傳播。光在均勻媒質中沿直線傳播。 景象：景象： (1) 投影投影(shadow); (2) 針孔成像針孔成像(pinhole imaging) 3-1 光線的概念光線的概念幾何光學三大定律.swf2. 光的反射光的反射(reflection)和折射和折射(refraction)定律定律兩種媒質兩種媒質n1和和n2，入射光線從媒質，入射光線從媒質1射到分界面上。射到分界面上。 n1n2i1i1i2入射面：入

2、射光線與交點處分界面法線成的平面入射面：入射光線與交點處分界面法線成的平面 定律：定律：1反射線和折射線反射線和折射線 在入射面內；在入射面內； 2反射角等于入射角反射角等于入射角i1=i1； 3 Snells law； 2211sinsininin折射.swf3反射定律的討論：反射定律的討論： q 反射角只決議于入射角，與波長及媒質無關；反射角只決議于入射角，與波長及媒質無關；q 反射面可以是任不測形，光滑或粗糙；反射面可以是任不測形，光滑或粗糙；q 反射的運用反射的運用-反射棱鏡；反射棱鏡； 角錐棱鏡角錐棱鏡(Corner prism):反向作用反向作用五角棱鏡五角棱鏡直角棱鏡：直角棱鏡：

3、對著光看，反射后圖像上下方位對調對著光看，反射后圖像上下方位對調DoveDove棱鏡棱鏡-(-(圖像上下方位對調圖像上下方位對調) )4折射定律的討論：折射定律的討論： 光密媒質光密媒質denser medium-折射率大的媒質；折射率大的媒質； 光疏媒質光疏媒質rarer medium-折射率小的媒質；折射率小的媒質； 定義：定義：1光從光疏進入光密時：光從光疏進入光密時： 21nn 時掠入射時掠入射 oi901oi9022211sinsininin21ii 由由n1n2i1i2(2)光從光密進入光疏時：光從光密進入光疏時： 21nn 21ii n1n2i1i2oi902時時, 1211si

4、nnniic- 臨界角臨界角critical angle 當當i1 臨界角臨界角ic時，時， 發(fā)生全內反射發(fā)生全內反射total internal reflection(3) 全反射的運用全反射的運用全反射棱鏡和光纖全反射棱鏡和光纖optical fiber 21nn n半徑半徑包裹層包裹層 n1n22. 棱鏡與色散棱鏡與色散Dispersion 介質的折射率介質的折射率: vcn 不同顏色波長的光在介質中的傳播速度不同顏色波長的光在介質中的傳播速度v不同不同 由于由于不同波長光的折射率不同不同波長光的折射率不同 色散色散一束白光入射時，不同波長的折射角不同一束白光入射時，不同波長的折射角不同

5、正常色散：隨波長的添加，折射率下降。正常色散：隨波長的添加，折射率下降。 正常色散曲線正常色散曲線一些物質在某些波長附近，隨波長的添加折射率上升一些物質在某些波長附近，隨波長的添加折射率上升 反常色散，常伴有對光的吸收。反常色散，常伴有對光的吸收。 棱鏡的色散棱鏡的色散 等腰三角形截面棱鏡等腰三角形截面棱鏡的偏向角的偏向角: 界面上的界面上的 折射定律：折射定律： 幾何關系：幾何關系： EGF -) () () ()(22112121iiiiiiii22ii 21sinsinini sinsin21ini 四邊形四邊形AEDF - D EDF -Dii22) (11ii22ii 隨入射角隨入射

6、角i1i1的變化而變化的變化而變化, , 在某個入射角，在某個入射角， 最小最小 最小偏向角最小偏向角 d min利用關系式利用關系式 和和 及折射定律，可求出最小偏向角。及折射定律，可求出最小偏向角。 ) (11ii極值的必要條件：極值的必要條件： 01111dididid111didi22ii 122didicoscoscoscos22221111diindiindiidii由折射定律由折射定律:21sinsinini sinsin21ini coscoscoscos2211iiii推得最小偏向角必需滿足的關系：推得最小偏向角必需滿足的關系：sinsin1sinsin11221212212iniinisin1sin1sin1sin122221212iiiisin11sin11sin1sin11221221212inin