几何光学简介解析PPT课件
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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。
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。
几何光学ppt
06
几何光学系统设计
光学系统设计的基本步骤
确定设计目标
根据应用场景和需求，明确光学系统的目 标。
制造和装配
根据设计方案，制造和装配光学元件，确 保系统性能和质量。
选择合适的光源
根据设计目标，选择合适的光源，如LED 、激光器等。
优化光学系统
对设计好的光学系统进行优化，提高光学 性能和稳定性。
设计光学系统
研究对象和内容
研究对象
几何光学的研究对象包括光线传播、光的干涉、光的衍射、成像等。
研究内容
几何光学的研究内容包括光线传播规律、光学仪器设计、图像处理等。
学科地位和意义
学科地位
几何光学是物理学的一个重要分支，也是光学工程、生物医学工程等领域的基础 。
意义
几何光学在科学技术发展中具有重要地位，在日常生活中也有着广泛的应用，如 照相机、显微镜、望远镜等光学仪器，以及光刻技术、光学通信等。
04
几何光学成像原理
成像的基本概念
1 2
光线传播方向
光线从物体反射或透射后，传播方向发生变化 ，遵循光的反射定律和折射定律。
光线会聚点
光线通过凸透镜或凹面镜反射后，会聚于一点 ，该点称为焦点。
3
光线成像路径
光线通过凸透镜或凹面镜反射后，从物体反射 的光线经透镜折射后与镜面垂直，且交于一点 ，该点称为物点。
谢谢您的观看
02
几何光学基本概念
光线和光路
光线
在几何光学中，光线是指一条直线，它表示光的传播路径。
光路
光路是指光线从一个点传播到另一个点的路径，根据光路的 可逆性，可以从发光点出发沿着光路找到接受平面上的亮点 。
焦点和光焦度
几何光学PPT教学课件
SS
由折射定律n sin sin
可得 n
③
联立①、②、③式可得
n SO SO 2d SS
∴
d n SS
2
【例3】如图所示，宽为a的平行光束从空气 斜向入射到两面平行的玻璃板上表面，入射 角为45°。光束中包含两种波长的光，玻璃
对这两种波长的光的折射率分别为 n1 1, .5
n2 。3 （1）求每种波长的光射入玻璃板上表面后 的折射角r1，r2； （2）为了使光束从玻璃板下表面出射时能 分成不交叠的两束，玻璃板的厚度d至少为 多少？并画出光路示意图。
【析与解】如图（b）所示，物AB通过小孔 能在平面镜后形成虚像 。A由B 于平面镜反 射到达凹镜的光束可以看作是由平面镜后 的虚像 发出AB的 一样。
物AB对平面镜所成的虚像 A由B平 面镜成像 规律可知位于平面镜后3cm处，且和物等 大、正立。 =ABB= 0.1cm。
A对B凹镜来说是实物，其物距是5cm，
uv f
（2）薄透镜成像的放大率公式 像高 v
m 物高 u
八、球面镜成像 1.球面镜成像规律
球面镜类型 物的位置
像的特点
像的位置
凹镜 凸镜
u＞2f u＝2f f＜u＜2f u＜f 任意位置
倒立、缩小、实像 倒立、等大、实像 倒立、放大、实像 正立、放大、虚像
f＜v＜2f，物 像同侧
v＝2f，物像 同侧
v＞2f，物像 同侧
︱v︱＞u，物 像异侧
正立、缩小、虚像 物像异侧
2.球面镜成像作图 3.球面镜成像公式 九、简单的光学仪器
11 1 uv f
1.眼睛
2.显微镜 显微镜的视角放大倍数 3.望远镜 望远镜的放大倍数
M d L f2 f1
《几何光学》PPT课件
0
sin 1
r
sin 1
sin(
cos1
z)
r0
sin( Az )
29
表明光线在光纤中是弯曲的，正弦振荡 其Z向空间周期为：
L cos1 2
若考虑近轴光线（与光纤轴夹角很小）cos1 1, 在轴上一点所发出的近轴光线都聚焦在z 2 点。
有自聚焦效应，可用来成像等
30
其数值孔径也定义为光纤端面处介质折射率与最大 接光角正弦的乘积。
Outline of Geometric optics
几何光学的三个基本定律 费马原理 近轴成像理论
1
几何光学
以光线概念为基础研究光的传播和成像规律，光线 传播的路径和方向代表光能传播的路径和方向。
作为实验规律，三定律是近似的，几何光学研究 的是光在障碍物尺度比光波大得多情况下的传播 规律。这种情况下，相对而言可认为波长趋近于 零，几何光学是波动光学在一定条件下的近似。
n(0) cos1 n(r) cos n(rmax )
1
n2 (r)
cos2 n2 (0) cos2 1
28
路径光线在某点的斜率
dr dz
tg
1
(cos2
1
1) 2
dz
n(0) cos1
dr
[n2 (r) n2 (0) cos2 1]1 2
z r dr cos1 arcsin( r )
光在介质中走过的光程，等于以相同的时间在真空中走过的
距离。光在不同介质中传播所需时间等于各自光程除以光速
C
s s L t l
V cn c
c
32
n1 S1 n2
S2
Av
v2
光学几何光学(标准版)ppt资料
点 虚 像
实
像
一、平面反射成像 平面是最简单的光学系统
点光源
S
物点
n1 n2
像
S'
点
虚
像
对称平面
像
点
实
S'
像
n1
n2
虚物点
S
二、平面折射成像 平面折射的情况下不能理想成像
当人眼的观察位置移动 所观察到的虚像点位置也随之移动
发散光束
近似像点
焦散曲线
人眼看到的物 点的近似像点
§14-4 光在球面上的反射和折射
六种基本透镜类型的主截面
传递光能或光信息
改变光的行进方向 光是介质（以太）中的机械波
§14-4 光在球面上的反射和折射
空气中 n1 = n2 ≈ 1
在均匀介质中光沿直线传播，光线为直线
解释与实物作用过程（光的吸收与发射）中发生的现象
45°
45°
四、光程
设 为单色光的频率，c 为光在真空中的传播速度
波动理论遭遇困难
光电效应、康普顿效应 等不能用波动说解释
光具有波粒二象性
表现为波动
表现为粒子
解释传播过程（反射、 折射、干涉、衍射和偏 振）中发生的现象
解释与实物作用过程 （光的吸收与发射） 中发生的现象
波粒二象性是一切微观粒子的共同属性。
§14–2 几何光学基本定律
用带有方向的几何线表示光的传播方向
v1 为光在折射率为n1 的介质中的传播速度
折射率的定义为
c n1 v1
设 、 1 分别为光在真空中、介质中的波长
则
1
n1
1
折射率与几何路程的乘积 nr 称为光程
《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。
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PPT【2024版】
只与两种介质有关，折射率
i 介质1
1
分界面
介质2
i2
像 物
13
折射光在入射面内
入射面
n
i1 i1
界面
i2
n1 sin i1 n2 sin i2 Snell定律
Descartes 定律 14
光的色散
• 一束平行的白光（复色光）从一种媒质 （例如真空或空气）射入另一种媒质时， 只要入射角不等于0，不同颜色的光在空间 散开来。
这种情况就是全反射，也称全内反射
30
全反射临界角
• 光线从光密介质射向光疏介质，折射角比
入射角大
•
入射角满足
i1
arcsin
n2 n1
就会出现全反射
• 出现全反射的最小入射角
称作全反射临界角
n1
iC
iC
arcsin
n2 n1
n2
31
4．全反射棱镜
屋脊形五棱镜
67.5
67.5
倒转棱镜(阿米西棱镜） 32
• 根据这一事实，也可以得出这样的结论， 既然在媒质中，光总是沿直线、折线、或 曲线传播，那么就可以用一条几何上的线 来描述和研究光的传播，这就是“光线”。
8
几何光学的局限
• 几何光学是关于光的唯象理论。 • 不涉及光的物理本质。 • 对于光线，是无法从物理上定义其速度的。 • 在几何光学领域，也无法定义诸如波长、
51
n n n n s s r
平行光入射 s n
n
M
n n
r
Q
O
C
Q
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s
s
s nr f n
n n
O
Q
i 介质1
1
分界面
介质2
i2
像 物
13
折射光在入射面内
入射面
n
i1 i1
界面
i2
n1 sin i1 n2 sin i2 Snell定律
Descartes 定律 14
光的色散
• 一束平行的白光（复色光）从一种媒质 （例如真空或空气）射入另一种媒质时， 只要入射角不等于0，不同颜色的光在空间 散开来。
这种情况就是全反射，也称全内反射
30
全反射临界角
• 光线从光密介质射向光疏介质，折射角比
入射角大
•
入射角满足
i1
arcsin
n2 n1
就会出现全反射
• 出现全反射的最小入射角
称作全反射临界角
n1
iC
iC
arcsin
n2 n1
n2
31
4．全反射棱镜
屋脊形五棱镜
67.5
67.5
倒转棱镜(阿米西棱镜） 32
• 根据这一事实，也可以得出这样的结论， 既然在媒质中，光总是沿直线、折线、或 曲线传播，那么就可以用一条几何上的线 来描述和研究光的传播，这就是“光线”。
8
几何光学的局限
• 几何光学是关于光的唯象理论。 • 不涉及光的物理本质。 • 对于光线，是无法从物理上定义其速度的。 • 在几何光学领域，也无法定义诸如波长、
51
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平行光入射 s n
n
M
n n
r
Q
O
C
Q
r
n
s
s
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n n
O
Q
基础光学第1章几何光学1课件
2）透射次波
当入射光n从An入射至Bn 反射次波面：A1C1 = v1tn , B2C2 = v1 (tn - t2), ……, Bn , 波面为C1Bn。 透射次波面：A1D1 = v2tn , B2D2 = v2 (tn - t2), ……, Bn ,波面为D1Bn。
利用惠更斯原理解释 反射和折射定律：
1.1几何光学的基本概念和基本定律
1.1-1 光源、光波与光线的概念
光源：能够发光或能够辐射光能量的物体
光线：发光点发出的携带能量并具有方向的几何线，它的位 置和方向代表了光能向外传播的领域和方向。
光束：光线的集合体，分为平行光束、同心光束
1.1-2 光线传播的基本定律
光的直线传播定律:
光在均匀媒质中沿直线传播。
惠更斯 （1629～1695）
波动的几个基本概念
波动是扰动在空间里的传播 波面
光扰动同时到达的空间曲面称为波面。 波面上的各点具有相同的相位（等相位面）
波线
球面波
平面波
波线
波面
波场中的一组线，线上每点切线方向代表该点处光扰动传播的方向。
波线代表能量流动的方向，于波面正交。
球面波的波线构成同心波束，平面波的波线构成平行波束；
折射定律
折射率与光速比
由： sin i1 n2 sin i2 n1
sin i1 v1 sin i2 v2
得到： n2 v1
n1
v2
设入射方为真空，n1 = 1，v1 = c 。则媒质的绝对折射率为：
n c v
或：
v
c
n
光在媒质中的速度小于光在真空中的速度
1.3 费马原理
1.3-1 光程的概念
光的独立传播定律:
几何光学(课堂PPT)
l
r1 ( r2)
l
近轴条件下，略去 项， h 2
l s l s
n 1hn 1hnhn hn 2hn 2h0 r1 s r1 r2 r2 s
.
34
n2 n1 nn1n2n
s s
r1
r2
薄透镜的物像公式
物方焦距 像方焦距
fsl im sn1 n r1n1n2r 2n
fls i m sn2 n r1n1n2r 2n
.
5
4、物方空间和像方空间：一个成像的光 学系统将空间分成两部分，入射的同心 光束所在的空间为物方空间，出射的同 心光束所在的空间为像方空间。
5、折射率（n)
6、光程
.
6
2.2几何光学的基本定律、定理
1、光在均匀介质中的直线传播定律。 2、光通过两种介质分界面时的反射定律
和折射定律。 3、光的独立传播定律和光路可逆原理。 4、费马（Fermat）原理：两点间光的实际
基础,研究光在透明介质中传播和
成像问题的光学----几何光学
.
1
一、几何光学历史 二、几何光学基本概念、定理、定律 三、光在平面上的反射和折射、全反射 四、光在球面上的反射和折射 五、薄透镜成像
.
2
一、几何光学历史 墨子及其弟子在《墨经》中，记载着光的直线传播（影的形成和
针孔成像等）和光在镜面（凹面和凸面）上的反射等现象，并提 出了一系列经验规律，把物和像的位置及其大小与所用镜面曲率
1、墨克欧阿人联莱子几眼勒系蒙里构·起（哈得得造来增和前所及。著托著视这4有勒《觉6是《密8光作关光研-学用于前学究》做光全了3研了学书光7究详知6》的了尽识），折平的的研射面叙最究现镜述早了象成。记球，像反录面最问对。镜先题欧和测，几抛定指里物了出得面光了和镜通反托的过射勒性两角密质种等关，介于于并质眼对分 2、欧界入睛光面几射是发时角以出里的的球光入得反面线射射形才（角定式能和前律从看折。到光3射源物3角0发体。-出的前；学2反说7射，5光认）线为与光入线射来光自线于同看面到且的入物射体面，垂并直且 3、克于莱界面蒙。得（50-？）和托勒密（90-168） 4、阿沈入括的勒撰研·写究哈的，增《并梦说（溪明9笔了6谈月5》 相-1对 的0光 变3的 化8直规）线 律传 及播 月及 食球 的面成镜 因成 。像做了比较深 5、沈培根括提（出了1用0透31镜-矫1正09视5力）和采用透镜组构成望远镜的想法，并描述了 6、培透镜根焦（点的法位国置。1214-1294）
几何光学的发展资料课件
光线、光束、光线路径、折射、 反射等。
几何光学的发展历程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
古代光学
文艺复兴时期
17世纪
18世纪
19世纪
人类对光的认识可以追 溯到古代，如中国的墨 子发现了小孔成像现象 ，古希腊的欧几里德研 究了折射定律。
文艺复兴时期，许多科 学家开始深入研究光学 ，如达芬奇、开普勒等 。
17世纪，几何光学得到 了快速发展，如笛卡尔 、费马等人研究了光的 折射和反射，牛顿发现 了白光是由不同颜色的 光组成的。
在通讯、测量、加工、医疗等领域广 泛应用，是现代科技发展的重要支撑 。
激光技术的原理
利用特定物质在受激发状态下释放相 干光，具有亮度高、方向性好、单色 性好等特点。
03
光学理论的发展
光的波动理论
总结词
光的波动理论认为光是一种波动现象，具有干涉、衍射等波 动特性。
详细描述
光的波动理论最初由荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯提出，他 认为光是一种波，具有反射、折射、干涉和衍射等性质。光 的波动理论能够解释许多光学现象，例如光的干涉和衍射， 为后来的光学研究奠定了基础。
06
未来几何光学的发展趋势 与展望
超分辨率成像技术
总结词
超分辨率成像技术是当前光学领域研究的热点之一，它旨在突破传统成像技术的 限制，实现高分辨率、高清晰度的成像效果。
详细描述
超分辨率成像技术通过采用信号处理、算法优化等方法，从低分辨率图像中提取 更多的细节和信息，从而生成高分辨率图像。这一技术在医学、生物、安全等领 域具有广泛的应用前景，例如在医学诊断中提高影像的清晰度和准确性。
量子光学技术
总结词
量子光学是研究光的量子性质和光与物 质相互作用的一门学科，它涉及到量子 计算、量子通信和量子信息等领域。
几何光学的发展历程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
古代光学
文艺复兴时期
17世纪
18世纪
19世纪
人类对光的认识可以追 溯到古代，如中国的墨 子发现了小孔成像现象 ，古希腊的欧几里德研 究了折射定律。
文艺复兴时期，许多科 学家开始深入研究光学 ，如达芬奇、开普勒等 。
17世纪，几何光学得到 了快速发展，如笛卡尔 、费马等人研究了光的 折射和反射，牛顿发现 了白光是由不同颜色的 光组成的。
在通讯、测量、加工、医疗等领域广 泛应用，是现代科技发展的重要支撑 。
激光技术的原理
利用特定物质在受激发状态下释放相 干光，具有亮度高、方向性好、单色 性好等特点。
03
光学理论的发展
光的波动理论
总结词
光的波动理论认为光是一种波动现象，具有干涉、衍射等波 动特性。
详细描述
光的波动理论最初由荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯提出，他 认为光是一种波，具有反射、折射、干涉和衍射等性质。光 的波动理论能够解释许多光学现象，例如光的干涉和衍射， 为后来的光学研究奠定了基础。
06
未来几何光学的发展趋势 与展望
超分辨率成像技术
总结词
超分辨率成像技术是当前光学领域研究的热点之一，它旨在突破传统成像技术的 限制，实现高分辨率、高清晰度的成像效果。
详细描述
超分辨率成像技术通过采用信号处理、算法优化等方法，从低分辨率图像中提取 更多的细节和信息，从而生成高分辨率图像。这一技术在医学、生物、安全等领 域具有广泛的应用前景，例如在医学诊断中提高影像的清晰度和准确性。
量子光学技术
总结词
量子光学是研究光的量子性质和光与物 质相互作用的一门学科，它涉及到量子 计算、量子通信和量子信息等领域。
几何光学资料PPT课件
空 气 中 ：f A
(nL
1 1)( 1
r1
1 )
r2
1 r1
1 r2
1 (nL 1) f A
水
中
：f0
(nL
n0
n0
)
(
1 r1
1 r2
)
n0 nL n0
(nL
1)
fA
4
fA
40cm
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13
第13页/共36页
P47 ：两个折射球面物像公式
f1 f1 1 S1 S1 f2 f2 1 S2 S2
2021/6/4
2
第2页/共36页
实物：入射光具组的是发散的同心光束，对应会聚点 为实物
虚物：入射光具组的是会聚的同心光束，对应会聚点 为虚物
二、物、像共轭性
物点Q——理想光具组——像点Q'
Q、Q' 一一对应 共轭点
物、像共轭是光路可逆原理的 必然结果
2021/6/4
3
第3页/共36页
三、物、像等光程性
2021/6/4
6
第6页/共36页
讨论： 1）焦距：
当S : 物距S 物方焦距 f nr n n
无穷远像点的共轭点为物方焦点
当S : 像距S 像方焦距 f nr n n
无穷远物点的共轭点为像方焦点
f n f n
n n n n f f 1 (高斯公式)
S S r
S1 S2
r1
r2
n0
r1 r2
薄透镜焦距公式:
f f
1
n 0 1
1
( nL 1)( 1 1 )
n0
r1 r2
(nL
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第一版
2 望远镜
（a）望远镜的成像光路
6.1 几何光学简介
´
d0
Fo´Fe
26
大学物理
6.1 几何光学简介
第一版 （b）望远镜的放大率
hi
f
' o
M '
hi 0, fo' 0
hi /
f
' e
hi
/
f
' o
f
' o
f
' e
' hi
f
' e
´
d0
Fo´ Fe
27
大学物理
第一版
3 照相机
6.1 几何光学简介
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
r1 r2 0
r10,r20 r1 0 r2
r1 0, r2 0 r1 r2
18
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
凹透镜 （发散）
凹凸透镜 平凹透镜 双凹透镜 平凹透镜 凹凸透镜
r1 0, r2 0 r1 r2
r1 0 r2 r10,r20
r1 r1 0, r2 0 r2 0 r1 r2
10
大学物理
第一版
（2）凸面镜的反射成像
6.1 几何光学简介
1
1
2
1
F h0
2
hi
2
3
p
p´
f
f
11
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
2 球面上的折射成像
（1）成像公式 n' n n'n p' p r
M
n
i
n´
i´
O
rC
像方焦距
Q p
p´
Q´
f ' n'r n' n
物方焦距 f nr n ' n
1
h0
2
f´1
F´
F
2
hi 3
3
2
p
p´
1
22
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
五 显微镜、望远镜和照相机
1 显微镜 （a）显微镜成像光路
h0 Fo
h0´
Fo´
Fe ´（
hi
Fe´ ´（
23
大学物理
第一版
（b）显微镜的放大率
6.1 几何光学简介
定义 M '
其中 h o So
h0 Fo h0´
6.1 几何光学简介
四 薄透镜
1 薄透镜成像公式 f' f 1 p' p 其中
n0 i M ni
O i´
Q2
Qp
Q1
nL
p2´
d
p1´
像方焦距
f
'
nL
ni no
ni
nL
r1
r2
15
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
n0 i M ni
物方焦距
O i´
Q2
Qp
Q1
nL
p2´
d
p1´
f
nL
no no ni
19
大学物理
第一版
凹透镜成像图
1
2
F´
hi
p´
6.1 几何光学简介
1 2
20
大学物理
第一版
凸透镜成像图
1 2
h0
3F
p
6.1 几何光学简介
1
f´ F´
2
hi
3
3
2
p´
1
21
大学物理
第一版
2 薄透镜的横向放大率
6.1 几何光学简介
V no p' ni p
1
1
2
F´
hi
当ni＝no 1
p´
2
V p' p
p
p´
28
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
演讲完毕，谢谢观看！
Thank you for reading! In order to facilitate learning and use, the content of this document can be modified, adjusted and printed at will after downloading. Welcome to download!
（ （
6
大学物理
第一版
2 平面的折射成像
6.1 几何光学简介
nsinisini'
yxcoit
y'xcoit'
x i′ O
y′ y
iM
Q′
Q
y'
ysinic
oi's y
1n2sin2i
sini'cois ncois
7
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
四 光在球面上的反射、折射成像
1 球面镜的反射成像
大学物理
第一版
第6章 波动光学
波动光学(1)
6.1 几何光学简介 6.2 光波及其相干条件 6.3 光程与光程差
1
大学物理
第一版
一 光线
6.1 几何光学简介
二 光的反射和折射
法线
1 反射和折射定律
反射定律
i1
i
' 1
入射光
i1
i1'
反射光 L
折射定律
sin i1 sin i2
n2 n1
n12
n12 相对折射率
全反射条件
6.1 几何光学简介
光密介质（n1） 入射角 i1 ≽ ic
光疏介质（n2）（ n1> n2）
临界角 icarcsni2n/n(1)
4
大学物理
第一版
全反射的应用：
6.1 几何光学简介
内窥镜
双筒望远镜
5
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
三 光在平面上的反射、折射成像
1 平面的反射成像
（（
Fe
´ ´Fe´
Fo´
（
（
hi
' hi
f
' e
物镜的横向放大率
hi ho
f
' o
为光学筒长，即物镜与目镜的间距
24
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
显微镜的视角放大率
M
'
hi /
f
' e
ho Байду номын сангаас So
So fo' fe'
So fo fe
h0 Fo
h0´
Fo´
Fe ´（
hi
Fe´ ´（
25
大学物理
f' f 1 p' p
12
大学物理
第一版
（2） 横向放大率 n
定义 V h i
np ' h0
h0
V
Q
n' p
p
V>0,像正立
6.1 几何光学简介
n´
Q´ C
hi
p´
V 1,放大
V<0,像倒立 V 1, 缩小
13
大学物理
第一版
（3）近轴光线的作图法
6.1 几何光学简介
F' F
14
大学物理
第一版
nL
r1
r2
16
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
当ni＝no1
f 'f
1
(nL
1)
1 r1
1 r2
磨镜者公式
f' f 1 p' p
1 1 1 p p f
17
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
各种形状的透镜 凸透镜 （会聚）
凹凸透镜 平凸透镜 双凸透镜 平凸透镜 凹凸透镜
r1 0, r2 0 r1 r2
分界面
n1绝对折射率（相对于真空）
折射光
i2
2
大学物理
第一版
6.1 几何光学简介
折射定律 n1sini1n2sini2
几种常用介质的折射率
媒质 空气 水 普通玻璃 冕牌玻璃 火石玻璃 重火石玻璃
折射率 1.000 29 1.333 1.468 1.516 1.603 1.755
3
大学物理
第一版
2 全反射
（1）凹面镜的反射成像
曲率半径
1
f＝r/2
2
3
焦距
4
5
F f
8
大学物理
第一版
成像公式
11 1 p p' f
p为物距，p’为像距
6.1 几何光学简介
2
2
1
hi
h0
F
p
1
p´
f
p0,f 0,p'0
9
大学物理
第一版
注意
6.1 几何光学简介
p ， p' ，f 的正负
p
h0
1
hi
F2
1
f
2
p´
p0,f 0,p'0
2 望远镜
（a）望远镜的成像光路
6.1 几何光学简介
´
d0
Fo´Fe
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6.1 几何光学简介
第一版 （b）望远镜的放大率
hi
f
' o
M '
hi 0, fo' 0
hi /
f
' e
hi
/
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' o
f
' o
f
' e
' hi
f
' e
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d0
Fo´ Fe
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3 照相机
6.1 几何光学简介
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
r1 r2 0
r10,r20 r1 0 r2
r1 0, r2 0 r1 r2
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第一版
6.1 几何光学简介
凹透镜 （发散）
凹凸透镜 平凹透镜 双凹透镜 平凹透镜 凹凸透镜
r1 0, r2 0 r1 r2
r1 0 r2 r10,r20
r1 r1 0, r2 0 r2 0 r1 r2
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第一版
（2）凸面镜的反射成像
6.1 几何光学简介
1
1
2
1
F h0
2
hi
2
3
p
p´
f
f
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第一版
6.1 几何光学简介
2 球面上的折射成像
（1）成像公式 n' n n'n p' p r
M
n
i
n´
i´
O
rC
像方焦距
Q p
p´
Q´
f ' n'r n' n
物方焦距 f nr n ' n
1
h0
2
f´1
F´
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2
hi 3
3
2
p
p´
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6.1 几何光学简介
五 显微镜、望远镜和照相机
1 显微镜 （a）显微镜成像光路
h0 Fo
h0´
Fo´
Fe ´（
hi
Fe´ ´（
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第一版
（b）显微镜的放大率
6.1 几何光学简介
定义 M '
其中 h o So
h0 Fo h0´
6.1 几何光学简介
四 薄透镜
1 薄透镜成像公式 f' f 1 p' p 其中
n0 i M ni
O i´
Q2
Qp
Q1
nL
p2´
d
p1´
像方焦距
f
'
nL
ni no
ni
nL
r1
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6.1 几何光学简介
n0 i M ni
物方焦距
O i´
Q2
Qp
Q1
nL
p2´
d
p1´
f
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第一版
凹透镜成像图
1
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hi
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6.1 几何光学简介
1 2
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凸透镜成像图
1 2
h0
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p
6.1 几何光学简介
1
f´ F´
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hi
3
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第一版
2 薄透镜的横向放大率
6.1 几何光学简介
V no p' ni p
1
1
2
F´
hi
当ni＝no 1
p´
2
V p' p
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6.1 几何光学简介
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2 平面的折射成像
6.1 几何光学简介
nsinisini'
yxcoit
y'xcoit'
x i′ O
y′ y
iM
Q′
Q
y'
ysinic
oi's y
1n2sin2i
sini'cois ncois
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6.1 几何光学简介
四 光在球面上的反射、折射成像
1 球面镜的反射成像
大学物理
第一版
第6章 波动光学
波动光学(1)
6.1 几何光学简介 6.2 光波及其相干条件 6.3 光程与光程差
1
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第一版
一 光线
6.1 几何光学简介
二 光的反射和折射
法线
1 反射和折射定律
反射定律
i1
i
' 1
入射光
i1
i1'
反射光 L
折射定律
sin i1 sin i2
n2 n1
n12
n12 相对折射率
全反射条件
6.1 几何光学简介
光密介质（n1） 入射角 i1 ≽ ic
光疏介质（n2）（ n1> n2）
临界角 icarcsni2n/n(1)
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全反射的应用：
6.1 几何光学简介
内窥镜
双筒望远镜
5
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6.1 几何光学简介
三 光在平面上的反射、折射成像
1 平面的反射成像
（（
Fe
´ ´Fe´
Fo´
（
（
hi
' hi
f
' e
物镜的横向放大率
hi ho
f
' o
为光学筒长，即物镜与目镜的间距
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6.1 几何光学简介
显微镜的视角放大率
M
'
hi /
f
' e
ho Байду номын сангаас So
So fo' fe'
So fo fe
h0 Fo
h0´
Fo´
Fe ´（
hi
Fe´ ´（
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f' f 1 p' p
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第一版
（2） 横向放大率 n
定义 V h i
np ' h0
h0
V
Q
n' p
p
V>0,像正立
6.1 几何光学简介
n´
Q´ C
hi
p´
V 1,放大
V<0,像倒立 V 1, 缩小
13
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（3）近轴光线的作图法
6.1 几何光学简介
F' F
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第一版
nL
r1
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6.1 几何光学简介
当ni＝no1
f 'f
1
(nL
1)
1 r1
1 r2
磨镜者公式
f' f 1 p' p
1 1 1 p p f
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6.1 几何光学简介
各种形状的透镜 凸透镜 （会聚）
凹凸透镜 平凸透镜 双凸透镜 平凸透镜 凹凸透镜
r1 0, r2 0 r1 r2
分界面
n1绝对折射率（相对于真空）
折射光
i2
2
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第一版
6.1 几何光学简介
折射定律 n1sini1n2sini2
几种常用介质的折射率
媒质 空气 水 普通玻璃 冕牌玻璃 火石玻璃 重火石玻璃
折射率 1.000 29 1.333 1.468 1.516 1.603 1.755
3
大学物理
第一版
2 全反射
（1）凹面镜的反射成像
曲率半径
1
f＝r/2
2
3
焦距
4
5
F f
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大学物理
第一版
成像公式
11 1 p p' f
p为物距，p’为像距
6.1 几何光学简介
2
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h0
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1
p´
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第一版
注意
6.1 几何光学简介
p ， p' ，f 的正负
p
h0
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