第十六章几何光学础

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几何光学物理光学知识点

几何光学物理光学知识点光学是研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射现象的学科。

几何光学是光学的一个分支，主要研究光的传播直线性质和光的反射、折射的基本规律。

以下是几何光学的一些重要的知识点。

1.光的传播直线性质：光的传播遵循直线传播定律，即光在一种介质中以直线传播，称为光的直线传播性质。

2.光的反射定律：光在光滑表面上发生反射时，入射角等于反射角。

3. 光的折射定律：光从一种介质进入另一种介质时，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足折射定律，即n1*sin(θ1)=n2*sin(θ2)，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。

4.球面镜和薄透镜的成像公式：对于球面镜，成像公式为1/f=1/v+1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。

对于薄透镜，成像公式为1/f=1/v-1/u。

5.凸凹透镜成像规律：凸透镜成像规律是物体距离凸透镜距离为f的位置，像无论在哪里都在凸透镜的反面，正立，放大，属于放大系统。

凹透镜成像规律是物体距离凹透镜越远，像越近，倒立，缩小，属于缩小系统。

6.光的干涉现象：光的干涉是指两束或多束光波叠加形成明暗相间的干涉条纹。

干涉分为相干光的干涉和非相干光的干涉，其中相干光干涉又分为同一光源光的干涉和不同光源光的干涉。

7.杨氏双缝干涉实验：是杨振宁做的关于光的干涉实验，实验证明了光的波动性。

8.杨氏实验的解释：杨氏双缝干涉实验的解释是光波从两个缝中通过后分别传播到屏幕上的不同位置，根据光的相位差和干涉条件，形成干涉条纹。

9.光的衍射现象：光的衍射是指光波通过一个小孔或物体边缘时，发生弯曲和扩散的现象。

根据衍射的级数，分为一级衍射、二级衍射、多级衍射。

10.衍射光栅：是利用衍射现象进行光学分析和测量的重要工具。

光栅是一种周期性结构，通过多级衍射产生许多衍射光束，形成明暗相间的衍射条纹。

11.真实像和虚像：根据物体和像的位置关系，成像可以分为真实像和虚像。

几何光学ppt

几何光学的基本概念
01
光线
光线是几何光学的最基本概念，它表示光的传播方向和路径。
02
成像
成像是指光线经过透镜或其他介质后，在另一侧形成光像的过程。
02
光线的基本性质
光线传播的基本原理
光线的直线传播
光在均匀介质中是沿直线传播的，大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，在空中的传播路线变成曲线。
反射定律
光线从一种介质射向另一种介质时，在两种介质的分界面处，一部分光线会改变传播方向，回到第一种介质中传播，这种现象称为光的反射。
折射定律
光线从一种介质射向另一种介质时，在两种介质的分界面处，光线与界面不平行，而是发生偏折，这种现象称为光的折射。
反射定律与折射定律
光线的干涉
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，它们的振幅相加，而光强则与振幅的平方成正比。当两束光波的相位差为2π的整数倍时，它们的光强相加，产生干涉现象。
几何光学与量子力学的关系
量子力学在光学中的应用
量子力学对光的相干性的研究有助于理解光场的波动性质，解释例如干涉和衍射等现象。
另一方面，量子力学对光的量子性质的研究揭示了光子的粒子性质，为量子信息处理和量子计算等领域提供了基础。
量子力学在光学中的应用主要集中在光的相干性和光的量子性质的研究上。
06
光学系统的组合与优化
显微镜和望远镜都是通过组合不同的透镜和反射镜等光学元件来优化光学性能，以实现更好的成像效果。
照相机的基本结构
照相机的工作原理
照相机的自动对焦与防抖功能
照相机的基本原理
04
几何光学应用实例
近视、远视和散光现象
01
近视、远视和散光是常见的视力问题，几何光学原理在眼镜设计中起到关键作用，通过矫正镜片的光学特性，能够减少或消除这些视力问题。

几何光学资料课件

素有关。
焦距
透镜的两个焦点到透镜的距离之和，决定了透镜的成像特性。
成像公式
通过物距、像距、焦距之间的关系，可以推导出透镜成像的公式，
以指导实践中光学系统的设计。
透镜组及其应用
透镜组的种类
透镜组的应用设计考虑因素
CHAPTER
光学仪器及其应用
放大镜和显微镜
放大镜
放大镜是一种简单的光学仪器，使用凸透镜来放大物体。通过放大镜，我们可以看到比肉眼所能看到的更小的细节。放大镜的放大倍数取决于透镜的曲率和与物体的距离。
光路的搭建和调整
搭建基本光路
光路调整与优化
光学仪器的使用和操作
要点一
仪器介绍与操作演示
教师或实验指导员将向学习者介绍常见的光学仪器（如显微镜、望远镜、分光仪等），并演示其基本操作方法。
要点二
仪器实践操作
学习者将在指导下，亲自操作这些光学仪器，完成一些基本的观测或测量任务。这一实践环节有助于学习者熟悉光学仪器的使用，并理解其在科学研究、工业生产等领域的应用。
几何光学的基本原理
01
直线传播原理
02
反射定律
03
折射定律
04
成像原理
CHAPTER
光线和线的传播路径
直线传播
光线路径的可逆性
光线的反射和折射
反射：当光线遇到光滑表面时，按照入射角等于反射角的规律进行反射，称为镜面反射。
折射：当光线从一个介质传播到另一个介质时，其传播方向发生改变，遵循斯涅尔定律，即入射光线、折射光线和法线在同一平面内，入射角与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
研究内容
非线性光学主要研究光的非线性传播、光的频率转换、光与物质的相互作用等内容。

光学几何光学知识点总结

光学几何光学知识点总结光学几何光学是研究光传播的基本规律和现象的一门学科，它通过几何光学原理来描述光的传播路径和成像规律。

在这篇文章中，我们将总结光学几何光学的核心知识点，帮助读者加深对光学几何光学的理解。

1. 光传播的直线特性光学几何光学的基本假设之一是光在均匀介质中直线传播。

根据光的直线传播特性，我们可以得出光传播的两大基本规律：直线传播定律和逆向规律。

直线传播定律指出，光在均匀介质中传播的路径是直线。

这意味着当光通过一块透明介质时，光线的传播路径是直线，除非发生折射或反射。

逆向规律指出，光线的传播方向与光线的路径相反。

这意味着当光线反射或折射时，其传播方向会发生变化，但光线总是沿着路径的反方向传播。

2. 折射定律和反射定律折射定律和反射定律是光学几何光学中最重要的定律之一。

折射定律描述了光在两种不同介质之间传播时的路径变化规律。

它指出，光线在通过两种介质的交界面时，入射角和折射角之间的正弦比等于两种介质的折射率之比。

反射定律描述了光线从一种介质到同种介质的传播过程中的路径变化规律。

它指出，入射角和反射角之间的角度相等。

这两个定律为解释光在透明介质之间传播和反射的现象提供了重要的理论基础。

3. 成像规律成像规律是光学几何光学的核心内容之一，它用来描述光线经过光学系统（如透镜和反射面）后的成像规律。

对于薄透镜而言，成像规律可以用薄透镜公式来描述。

薄透镜公式指出，当光线通过一个薄透镜时，入射光线与透镜光轴的乘积等于出射光线与透镜光轴的乘积。

对于反射面而言，成像规律可以用镜面成像公式来描述。

镜面成像公式指出，当光线经过反射面时，入射角和出射角之间的角度关系与光的传播路径相对应。

这些成像规律帮助我们理解光在透镜和反射面上的成像过程，从而应用于光学仪器和光学系统的设计和优化。

4. 光的光程差和相干性光程差是光学几何光学中的重要概念之一。

它表示光线经过不同路径传播所经历的光程的差异。

光程差在干涉和衍射现象中起着关键作用。

几何光学基础知识

几何光学基础知识几何光学是光学学科中以光线为基础，研究光的传播和成像规律的一个重要的实用性分支学科。

在几何光学中，把组成物体的物点看作是几何点，把它所发出的光束看作是无数几何光线的集合，光线的方向代表光能的传播方向。

在此假设下，根据光线的传播规律，在研究物体被透镜或其他光学元件成像的过程，以及设计光学仪器的光学系统等方面都显得十分方便和实用。

但实际上，上述光线的概念与光的波动性质相违背，因为无论从能量的观点，还是从光的衍射现象来看，这种几何光线都是不可能存在的。

所以，几何光学只是波动光学的近似，是当光波的波长很小时的极限情况。

作此近似后，几何光学就可以不涉及光的物理本性，而能以其简便的方法解决光学仪器中的光学技术问题。

光线的传播遵循三条基本定律：光线的直线传播定律，既光在均匀媒质中沿直线方向传播；光的独立传播定律，既两束光在传播途中相遇时互不干扰，仍按各自的途径继续传播，而当两束光会聚于同一点时，在该点上的光能量是简单的相加；反射定律和折射定律，既光在传播途中遇到两种不同媒质的光滑分界面时，一部分反射另一部分折射，反射光线和折射光线的传播方向分别由反射定律和折射定律决定。

基于上述光线传播的基本定律，可以计出光线在光学系统中的传播路径。

这种计算过程称为光线追迹，是设计光学系统时必须进行的工作。

几何光学中研究和讨论光学系统理想成像性质的分支称为高斯光学，或称近轴光学。

它通常只讨论对某一轴线(即光轴)具有旋转对称性的光学系统。

如果从物点发出的所有光线经光学系统以后都交于同一点，则称此点是物点的完善像。

如果物点在垂轴平面上移动时，其完善像点也在垂轴平面上作线性移动，则此光学系统成像是理想的。

可以证明，非常*近光轴的细小物体，其每个物点都以很细的、很*近光轴的单色光束被光学系统成像时，像是完善的。

这表明，任何实际的光学系统(包括单个球面、单个透镜)的近轴区都具有理想成像的性质。

为便于一般地了解光学系统的成像性质和规律，在研究近轴区成像规律的基础上建立起被称为理想光学系统的光学模型。

大学物理第16章几何光学

当 n1 n2
有 i
临界角 A：

n2
en i
Ai
n1
相应于折射角为90°的入射角。
sin A n2 n1
（n1＞n2）
旋转反射镜
全反射：当入射角 i 大于临界角 A时，将不会出现
折射光，入射光的能量全部反射回原来介质的现象。
11
全反射的应用
光学纤维的光路
内窥镜
12
12
16.2 共轴理想光学系统的成像
n1)
傍轴光线条件下球面折射的物像
公式。
24
A
1）顶点：O
r
M 2) 曲率中心、曲率半径：C，r
P

C
Q
3) 主光轴：CO O 4) 物距、像距：p，q
0 傍轴光线
B
p
沿着光线前进的方向
q
实正虚负
(1)物点在镜前，物距p>0；物点在镜后，物距p<0； (2)像点在镜前，像距q>0；像点在镜后，像距q<0； (3)凹面镜的曲率半径r为正，凸面镜的曲率半径r为负。
以牛顿为代表的微粒说，认为光是按照惯性定律沿直线飞行的微粒，解释光的直线传播，反射、折射。无法解释干涉、衍射、偏振
1
惠更斯提出光的波动理论，认为光是在一种特殊介质中传播的机械波。解释了光的反射、折射、衍射。
托马斯.杨和菲涅尔（在十九世纪初）通过实验和进一步的理论工作，验证了光的波动理论，成功地解释了光的干涉、衍射。
作图时可以选择下上三条特殊光线，可以直观了解系统成像的位置、大小和虚实情况。
22
三单球面镜傍轴折射成像
M
n1
i
n2
l
Q

《几何光学基本原理》课件

太阳镜、摄影、显示技术等。
光线的全反射原理
全反射
当光线从光密介质射入光疏介质时，如果入射角大于某一临界角，光线将在界面上被完全反射回
原介质的现象。
临界角
光线从光密介质射入光疏介质时，发生全反射的入射角。
全反射的应用
光纤通信、内窥镜、全反射镜面等。
偏振与全反射的应用
光学仪器制造
利用光的偏振和全反射原理，制造出各种光学仪器，如显微镜、
光学传感与检测技术
几何光学在光学传感和检测技术方面的发展，使得光学仪器在医疗、环境监测等领域的应用更加精准和高效。
光学信息存储与处理
随着大数据和云计算的普及，几何光学在光学信息存储和处理方面的研究不断深入，为大数据时代的海量信息处理提供了新的解决方案。
几何光学的前沿技术
01 02
超透镜技术
超透镜技术是近年来几何光学领域的一项重要突破，通过超透镜可以实现亚波长尺度下的光学操控，为光学成像、光通信等领域带来了革命性的变化。
光线传播的定律
反射定律和折射定律
光线在界面上的反射遵循入射角等于反射角的反射定律；光线从一种介质进入另一种介质时，遵循折射定律，即斯涅尔定律。
费马原理
光线在真空中或均匀介质中传播时，总是沿着所需时间为极值的路径传播，即光程取极值的路径。
光的干涉与衍射定律
当两束或多束相干光波相遇时，它们会相互叠加产生干涉现象；当光波绕过障碍物边缘时，会产生衍射现象。
光线沿直线传播
在均匀介质中，光线沿直线传播，不发生折射或反射。
02
光的能量守恒
光在传播过程中，其能量不会消失或产生。
03
光沿直线传播定律
光线在同一种均匀介质中沿直线传播，不发生折射或反射。

几何光学基本知识

几何光学复习大纲模块一几何光学基础一、几何光学的基本定律（考试分值：大约10分）（一）几何光学的基本定律(要求：掌握定律内容并能够用之解释光学现象)1、光的直线传播定律2、光的独立传播定律3、光的折射与反射定律反射定律表述：I’’=-I折射定律表述：n’sinI’=nsinI全反射产生的条件：光线从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角arcsinn’/n（二）费马原理1、光程概念：s=nl2、原理表述：0=Sδ即光沿光程极值路径传播。

二、共轴球面光学系统（一）符号规则1、规定：以折射球面定点为参考原点，光线方向自左向右2、线量正负沿轴线量：和光线传播方向相同为正，反之为负。

垂轴线量：以光轴为基准，在光轴以上为正，反之为负。

3、角量正负：顺时针为正，逆时针为负，均以锐角来衡量。

光线与光轴的夹角（即孔径角）：始边为光轴光线与法线的夹角：始边为法线法线与光轴的夹角：始边为光轴（二）单个折射球面的成像1、实际光线的光路计算（宽光束成像）成像不完善，存在球差。

2、近轴光线光路的计算r nn l n l n -'=-''表明已知物体位置l ，即可求出像点位置l ’，反之亦然。

即物体在近轴区域能够完善成像。

定义：光焦度fnf n r n n -=''=-'=φ易知，当物象处于同一介质中时，f ’=-f 3、放大率垂轴放大率：l n l n y y ''='=β（三）反射球面的成像（令折射球面公式中n ’=-n ）1、物象位置公式：r l l 211=+'且有： 2rf f =='2、成像放大率（三）平面系统1、单平面镜成像特点完善性、等大、虚实相反、镜像等；自准直法2、折射棱镜的色散色散的概念；最小偏向角测量折射率模块二理想光学系统（考试分值：大约30分）一、理想光学系统的基点和基面1、理想光学系统的基点三对特殊的共轭点：无限远轴上物点——像方焦点；物方焦点——无限远轴上像点；物方节点——像方节点（角放大率等于1的一对共轭点）注意：物方焦点与像方焦点不是一对共轭点！2、理想光学系统的基面三对特殊的共轭面：物方无限远垂直于光轴的平面——像方焦面；物方焦面——像方无限远垂直于光轴的平面；物方主面与像方主面（垂轴放大率等于1的一对共轭面）二、理想光学系统的物像关系1、作图法求像作图常用的典型光线或性质：典型实例：（1）轴外物点或垂轴线段AB作图求像（2）轴上点图解法求像两种方法：3、解析法求像（1）牛顿公式（2）高斯公式注意：计算时所有物理量的正负性！模块三光学系统的光束限制（考试分值：大约2～4分）一、光阑的定义和作用1、定义1）指光学系统中设置的一些带有内孔的金属薄片。

几何光学基础—球面透镜成像(眼镜光学技术课件)

y l r nl

y
l -r
nl
一、单球面成像放大率

y nl

y nl
• 当 β<0 时，l与l’异号，即物、像分居折射面两侧；
此时表示成倒像，像的虚实与物一致，即实物成实
像或虚物成虚像。
• 当 β>0时，l与l’同号，即物、像分居折射面同
侧；此时表示成正像，像的虚实与物相反，即实

l' l
r
n2 n1
u2 u1
l 2 l1 d
眼轴长计算
转面公式
利用转面公式，求出第一面
到最后像面之间的距离
教学目的
思政元素
专业、敬业、精益求精
教学目标
掌握单球面放大率的计算方法
掌握共轴球面系统放大率的计算方法
知识目标
单球面放大率的计算方法
共轴球面系统放大率的计算方法
2
PART
03
眼轴长度计算
一、眼睛光学结构参数
角膜
曲率半径
折射率
厚度
房水
晶体
玻璃体
前
后
前
后
7.8
6.8
10.0
-6.0
1.376
1.336
1.406
0.5
3.1
3.0
1.336
二、眼轴长度计算
• 角膜前表面成像
n角膜 1 n角膜 1

l1

r1
• 角膜后表面成像n角膜Fra bibliotekl1
n角膜 1

1 2
l2 l1
n

。
一、单球面成像放大率

几何光学基本定律

预
习：
P11---13 P13---19
符号法则单个折射球面的折射单个折射球面近轴区成像
再
见
在波面线度远远大于波长时，研究光的反射、折射成像等问题，如果不用波长、位相等波动概念而代之以光线和波面等概念，并用几何的方法来研究，将更为方便。
几何光学：运用光线和波面的概念，以光
的几个实验定律以及几何学的一些公理、定理为基础来研究光在介质中的传播。光线——表示光波传播方向的带箭头的几何线波面——光波相位相同的面。波面是垂直于光线的平面或者曲面。
物体
平面波
球面波
球面波
发光体：任何一个发光体均可看成点光源的集合。
5.光线：自光源出发、携带着能量具有方向的几何线，光线的方向即为光波传播的方向。
6.波面：某时刻光波振动的同位相点构成的面。
平面波：波面为垂直于光线的平面。球面波：波面为一点光源为心的球面。任意曲面波：波面为任意曲面的光波面。
入射光线与分界面法线N构成的平面称入射面，如图所示，入射角i1，反射角i1´，折射角i2。实验表明：（1）反射光线与折射光线都在入射面内；（2）反射角等于入射角i1=i1´；（3）折射角与入射角正弦之比与入射角无关，是一个与媒质和光的波长有关的常数。
sini1/sini2=n12(常数) 比例常数 n12称为第二种媒质相对第一种媒质的折射率，上式有时也称做斯涅耳定律（W，snell, 1621） snell´s law (snell 莱顿大学教授)
i1
i1'
n1 n2
i2
§1.1
几何光学的基本定律
一、几何光学的基本思想
1.几何光学是波动光学在光波长趋于零的极限.

几何光学基础—理想光学系统(眼镜光学技术课件)

像距x’——以像方焦点F’为原点到像点A’的距离。
根据相似三角形对应边成比39; y f'
xx' ff '
y' f x'
y x f'
PART 04
高斯公式
四、高斯公式
物距l ——以物方主点H为原点到物点A的距离。
像距l’——以像方主点H’为原点到像点A’的距离。
F
F’
二、理想光学系统的基点和基面
当光学系统两边折射率不等时
Q n =1 物
N
F
H
-f
H N, H’ N’， f + f’ 0
Q’ n’ = 1.3333
F’ 像 H’ N’
f
’
-n/f = F= +n’/f’
PART 03
牛顿公式
三、牛顿公式
物距x——以物方焦点F为原点到物点A的距离。
物聚散度： L n l
像聚散度： L n' l
镜片屈光力： F n' f
透镜放在空气中
1 1 1 l' l f '
聚散度
F L L
L1 l
L 1 l
F 1 f
例题：有一高度为10 mm的物体位于焦距为-200 mm的负薄透镜的像方焦点处，求其像的位置和大小。（请用高斯公式和牛顿公式分别计算）
已知 x 400mm f 200mm f 200mm xx ff 得： x 100mm y x y 5mm
f
y 10mm
F’
H H’ F
小结
理想光学系统的三对基点、基面
• 主点、主平面（共轭）： 1 • 节点、节平面（共轭）： 1 • 焦点、焦平面：与平行光共轭的点（面）

第十六章屈光不正

第十六章屈光不正【导读】在眼科临床工作中，60%左右的就诊患者为屈光不正。

在学习屈光不正内容时，必须具备几何光学的基础知识，将眼球理解为复合的光学系统，这样就容易理解近视、远视、散光、屈光参差等各种屈光不正的成像特点。

在此基础上，熟悉角膜、房水、晶状体等各眼球生物界面或参数的构成和形态，包括调节变化等在屈光中的作用，就可以从根本上理解各种屈光不正和老视的症状与体征；进而对眼镜、角膜接触镜和屈光手术的矫正方法及其原理更容易理解和掌握。

第一节概述眼是以光作为适宜刺激的视觉生物器官，因此从光学角度可将眼看作一种光学器具，即一种复合光学系统。

眼球光学系统的主要成分由外向里：角膜、房水、晶状体、玻璃体。

从角膜到眼底视网膜前的每一界面都是该复合光学系统的组成部分，如同一件精密的光学仪器，包含着复杂的光学原理（图16-1）。

当光从一种介质进入另一种不同折射率的介质时，光线将在界面发生偏折现象，该现象在眼球光学中称为屈光。

外界所要注视的物体，通过眼的光学系统折射后聚焦在视网膜上，是人们获得清晰视觉的前提。

若在眼调节放松的状态下，无穷远处物体所成的像没有准确聚焦在视网膜上，即称为“屈光不正”；而此时若正好聚焦在视网膜上，则称为“正视”。

屈光不正的状态比较复杂，主要包括近视、远视、散光等。

老视（亦称老花）虽然是因年龄而出现的生理性调节问题所致，也常常被归为“屈光不正”的一种特殊类型。

此外，由于人类有双眼，双眼间的屈光状态也有可能存在差异，从而更增加了人眼“屈光不正”的复杂性。

人眼的屈光状态受到多种因素的影响，包括遗传因素和环境因素。

正常情况下，婴幼儿出生不久大部分都是处于远视状态，随着生长发育，逐渐趋于正视，至学龄前基本达到正视，该过程称为“正视化”。

第二节眼球光学一、眼的屈光和屈光力当外界物体的光线在眼光学系统各界面发生偏折时，该现象称为屈光，光线在界面的偏折程度，可用屈光力的概念来表达，屈光力取决于两介质的折射率和界面的曲率半径。

几何光学基础 - 华南理工大学--物理科学与技术学院.

讨论
对单球面折射，若实物物距 s < 0，则当象距 s′> 0，成实象；当 s′< 0，成虚象。对单球面反射，物、象空间相重合。若 s < 0，则当 s′< 0 得实象，s′> 0，得虚象。 3）象方焦点和象方焦距：
15
象方焦点F′ —平行于主轴的入射光折射后与主轴的交点
象方焦距 f′ —从球面顶点O到象方焦点F′的距离
2）因 n≠n′，所以∣f∣≠∣f′∣ 3）对于球面反射，f = f′，不必区分物方和象方
SA′
1-9
I
Ⅱ
Ⅰ
ⅠⅠ
S″——整个系统的虚象
1 -10
8
二、完善成象条件
●如果物点 A 发出的同心光束球面波经光学系统
后仍为一同心（ A´）光束球面波，则称 A´为 A的
完善象点。
W
W
完善成象条件
SA
SA′
●物点和相应的象点之
间各光线的光程相等.
球面波
球面波
§3 光在平面上的反射和折射
一、光在平面上的反射
SA
SA′
7
3）实象与虚象、实物与虚物
●若出射的同心光束是会聚的，则称象点为实象; 若出射的同心光束是发散的，则称为虚象。
●若入射光为发散的同心光束，则称物点（发散中心）为实物；若入射光为会聚的同心光束，则称入射光的会聚中心点为虚物。
S——实物点
SA
AS″
AS′
S′——I的实象和Ⅱ的虚物 AS
r
入射角和折射角。
3
●光在折射率为n 的介质中传播时，其传播速率为
v c n
其中，c 为光在真空中的传播速率。
所以，介质折射率定义为 n c

第16章几何光学基础

▲用费马原理可以证明光学定律
直线传播定律：
真空或均匀介质中，两点间存在最短距离——直线
反射定律：任意路线：A— O —B A
对称路线：A— O‘ —B
B
i i
对界面反射， O O‘
三角形AOB’中，AO‘B<AO+OB
对称路线最短 B’由于对称 i i▲波阵面和波射线的图示
平面波
球面波 *
2. 几何光学三定律
定律 1：光在真空中或均匀介质中沿直线传播
在非均匀介质中，光线发生弯曲介质突变：光线发生折射、反射
日出、日落海市蜃楼
定律 2：光的反射定律
i i
定律 3：光的折射定律
n1 sin i n2 sin r
n1
i i
n2
r
三. 全反射
▲单色光
具有单一频率（或波长）的可见光具有单一颜色，称单色光
一般,可见光都不是单色的，含有多种波长成分。
▲光谱
非单色光中各单色光强按波长的分布
连续光谱 ——太阳光谱
不连续光谱 ——原子光谱原子指纹
▲谱线宽度一般，单色光的波长也有一定的范围
二. 几何光学三定律
1. 几个基本概念波源 ——光源波阵面 ——光传播过程中光到达空间的点的集合点光源：波阵面呈球形 ——球面波扩展光源或无穷远处点光源：波阵面呈平面 ——平面波波射线（波线、光线） ——代表光波传播方向的射线从光源出发与波阵面正交
光波在某一介质传播的几何路程l与介质折射率n的乘积
L nl
——光程L
经过几种不同介质
连续介质
L nili
L ndl
★光程与几何路程间的关系
1. 几何路程相等,光程不一定相等;反之,也是这样;

几何光学基础知识

几何光学基础知识
嘿，朋友们！今天咱们来聊聊超有意思的几何光学基础知识呀！你知道吗，这就像是我们探索世界的一扇神奇窗户！比如说，你看那手电筒的光，为啥能直直地照出去呀，这里面可就藏着几何光学的秘密呢！
光线是什么呀，它就像是一群奔跑的小精灵，沿着特定的路线跑呀跑。

咱们平时照镜子，看到镜子里的自己，这就是光线在跟我们玩游戏呢。

我们能看到各种物体，都是因为光线这个小精灵在帮忙啊。

再说说折射吧！当光线从一种介质跑到另一种介质的时候，嘿，它就像个调皮的孩子突然改变了路线。

就像你把铅笔斜插进水里，从水面上看，铅笔好像断了一样，这可太神奇啦！这就是折射的魔力呀。

还有反射，那镜子里的影像不就是光线反射给我们的礼物嘛！想想看，要是没有反射，我们怎么能看到自己帅气或美丽的脸蛋呢？
几何光学里的这些知识，不就像我们生活中的好朋友嘛，一直默默陪着我们，给我们带来各种有趣的现象和惊喜。

哎呀，好好去感受它们吧，你难道不想更深入地了解这些神奇之处吗？你肯定想呀！通过了解几何光学基础知识，我们能更好地理解周围的世界，发现更多美妙的东西。

所以呀，大家
可别小瞧了这些基础知识，它们可是有着大大的作用呢！让我们尽情地在几何光学的奇妙世界里遨游吧！。

几何光学基础

几何光学基础嘿，朋友们！咱们今天来聊聊几何光学这玩意儿。

说起几何光学，你可能会觉得它有点神秘，有点高大上，但其实啊，它就在我们的日常生活中，无处不在。

就拿我前几天的一次经历来说吧。

那天阳光特别好，我在家里的阳台上晒太阳，顺便摆弄着一个三棱镜。

这三棱镜还是我小时候买的，一直放在抽屉里。

我把它拿出来，对着阳光一照，哇塞！那一道道美丽的彩虹就出现在墙上了。

这就是光的折射在起作用啊！咱们先来说说光的直线传播。

你想想，晚上走在路上，手电筒的光直直地照向前方，为我们照亮道路。

还有舞台上的射灯，直直地打在演员身上，让他们成为焦点。

这都是光沿直线传播的例子。

光的反射也是很有趣的。

你照镜子的时候，是不是能看到自己清晰的影像？这就是光的反射。

镜子就像是一个“光的反弹器”，把照在它上面的光又给弹了回来。

还有啊，咱们开车的时候，后视镜能让我们看到后面的情况，这也是利用了光的反射原理。

再来说说光的折射。

就像我刚才摆弄三棱镜看到的彩虹，那就是因为光在穿过三棱镜的时候发生了折射，不同颜色的光折射的程度不一样，所以就分开了，形成了美丽的彩虹。

还有咱们把筷子插进水里，看起来筷子好像断了，这也是光的折射搞的鬼。

在几何光学里，咱们还得讲讲凸透镜和凹透镜。

凸透镜能把光会聚起来，像放大镜就是个凸透镜，能把字放大。

凹透镜则能把光发散开，近视眼镜就是凹透镜。

我记得有一次，我带着侄子去公园玩。

他拿着一个放大镜，到处观察。

看到一只小蚂蚁，他就用放大镜去看，兴奋地叫着：“姑姑，姑姑，你看小蚂蚁变得好大啊！”那时候我就感觉到，这些看似枯燥的光学知识，其实能给孩子们带来这么多的快乐和惊喜。

几何光学不仅有趣，还很有用呢。

医生用的内窥镜，就是利用光的反射原理来帮助他们看到人体内的情况；我们用的照相机，也是利用了凸透镜成像的原理，把美好的瞬间定格下来。

总之，几何光学虽然听起来有点复杂，但只要我们用心去观察，去体验，就能发现它其实就在我们身边，给我们的生活带来了很多的便利和乐趣。

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