医用物理学13几何光学2017ppt课件

n n n 1 2 2 n 1 f2 r
当f1、 f2为正时， F1、F2为实焦点，折射面有汇聚光线的作用 当f1、 f2为负时， F1、F2为虚焦点，折射面有发散光线的作用
第一节 球面折射
二、共轴球面系统 两个或两个以上的折射面的曲率中心在同一直线上所组 成的系统。 在成像过程中，前一折射面所成的像，即为相邻的后一 个折射面的物----逐次成像法。
会聚的入射光束的顶点称为虚物u2<0 会聚的折射光束的顶点称为实像v2>0 凸面迎光r2>0
第一节 球面折射
折射面的焦度（dioptric strength）
n n n n 1 2 2 1 u v r
n2 n 1 r
--------单球面折射本领。
折射率差值越大、半径越小，Ф 越大，折光本领越强。 单位：Ф ---屈光度（D） r---米（m）
1 2 1
例11-5上例中若两个透镜的距 离d=45cm，求此透镜组所成的 像在何处？
第二节 透镜
四、柱面透镜
表面是圆柱面的一部分
•凸柱面透镜
•凹柱面透镜
第二节 透镜 柱面透镜的光学特性
主光轴
l包含主光轴各个方向的平面称为子午面， 子午面与折射面的交线称为子午线 l光线通过轴向子午线（图中垂直方向） 不会出现聚散度的改变 l光线通过屈光力子午线（图中水平方向） 会出现聚散度的改变
n0
n0
n 1 1 n 0 1 1 ( ) u v n r 0 1 r 2
1 nn 1 0 1 ( ) f n r r 0 1 2
u
n v
v1
1 1 1 u v f
第二节 透镜
1 1 1 u v f
空气中，n0=1
n n 1 0 1 1 f [ ( )] n r r 0 1 2
• 4、了解几何光学在生物医学工程中的应用。
第14章 几何光学(Geometrical optics)
几何光学的理论基础是几何定律和基本的光学实验定律：
1. 光在均匀介质中的直线传播定律 2. 光通过两种界面时的反射和折射定律
折射定律:
n i n sin r 1sin 2
3. 光的独立传播定律和光的可逆定律
两式相加得 等效焦度：
u
v
u2=-v1
1 1 1 1 1 v u f1 f2 f
例：验光时，镜片的叠加
1 wk.baidu.com 2
例11-4 两个透镜L 和L 组成共 轴透镜组，两者的焦距分别为 15cm与25cm,他们之间距离 d=70cm,若一物体在L 前20cm处 ，求此透镜组所成的像在何处 ？
医用物理学13 几何光学2017
第13章 几何光学(Geometrical optics)
学习要求
• 1、掌握单球面折射成像、共轴球面系统成像和薄透镜 成像的规律，了解透镜成像的像差和补救办法。
• 2、掌握眼的屈光不正及其矫正方法，掌握视力和视角 等概念。 • 3、熟悉放大镜、显微镜、纤镜的光学原理。
第一节 球面折射 一、单球面折射
单球面折射的定义： 两种透明介质的分界面是球面的一部分时，所产生的折射现象
空气
C 玻璃
单球面折射成像规律是研究透镜和眼睛成像的基础。
第一节 球面折射
1.单球面折射公式
推导：设球面曲率半径为r、物距为u、像距为v (设:n1< n2) M i1 近轴光线 i2 像I α θ 点光源O P C β 主光轴 由折射定律得：
第一节 球面折射
2.焦点和焦距
F1 f1
n n n n 1 2 2 1 u v r
第一焦点F1（物空间焦点）：
n n n 1 2 2 n 1 f1 r n1 第一焦距 ： f1 n n r 2 1
F2
第二焦点F2 （像空间焦点）
f2
n2 f r 第二焦距 ： 2 n2 n1
1 1 1 f [( n 1 )( )] r 1 r 2
凸面迎光，r为正，凹面迎光，r为负
1 薄透镜焦度： f
单位：屈光度，用D表示
1D=100度
例：如图，两曲率半径分别为0.2m和0.4m，求焦距。
1 1 1 1 . 5 1 f . 2 0 . 4 0
第二节 透镜
讨论1：平行光线经凸柱面透镜后的像
n1
顶点
n ( ) n （ ) 1 2
M P M P = O P u
ni 11 ni 22
u
r
球面曲 率中心
n2
v
单球面折射公式：
n n n n 1 2 2 1 u v r
M P M P = C P r
M P M P = IP v
第一节 球面折射
1 1 1 1 . 5 1 f 0 . 4 0 . 2
例11-3：如图，求平薄透镜在空气中的焦距。设透镜的折射 率为1.5.凸面半径为30厘米。
第二节 透镜 二、薄透镜的组合
1 1 1 u v 1 f1
1 1 1 v1 v f 2
I1
v
1
40
第一折射面： 第二折射面：
v1=60cm
u2=-40cm, r =-10cm v2=11.4cm
第二节 透镜
n n n n 1 2 2 1 u v r
一、薄透镜成像公式： （仅讨论透镜两侧介质相同的情况）
一次 成像
二次 成像
n0 n nn0 u v1 r 1
n n n 0 0 n v v r 1 2
单球面折射公式符号规则：
①实物距、实像距取正值； ②虚物距、虚像距取负值；
n n n n 1 2 2 1 u v r
③凸球面对着入射光线则r 为正，反之为负。
C
O1
I1
O2
I2
C
v1 u1 r1
发散的入射光束的顶点称为实物u1>0 发散的折射光束的顶点称为虚像v1<0 凹面迎光r1<0
u2 v2 r2
第一节 球面折射
n n2 n2 n 1 1 u1 v1 r
[例题]玻璃球(n=1.5)的半径为10cm，一点光源放在球前 I2 40cm处，求近轴光线通过玻璃球后所成的像。 O
n=1.5 v2
40 20
1 1.5 1.51 40 v1 10
1 .5 1 11 .5 4 0 v2 1 0