几何光学(课堂PPT)

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2.2.2折射定律
如图
因此折射点必在 OO’上,入射面和折射面在同一平面内。
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2.3光路可逆原理：
当光线逆着原来
的反射光线（或折
射光线）的方向射
到媒质界面时，必会逆着原来的入射方向
反射（或折射）出去，这种性质Baidu Nhomakorabea光路可
逆性或光路可逆原理．
可用反射定律或折射定
律证明．
2.4光的独立传播
几何光学
以几何定律和某些基本实验定律为
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
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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
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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
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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
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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
虚光程：虚光线的光程称作虚光程
nAB 1nB 1AnAB2nB2A nAB1nB1A
nAB2 nB2A
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3.2光在平面上的折射
3.2折射光 来自同一点光源的入射 光，经平面折射后，其 折射光线的反向延长线 不再汇聚于同一点。因 而严格说来，平面折射 是不能成像的 。其实 不是不能成像，而是不 能严格成像
路径，是光程平稳的路径。（1679年）
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2.2.1反射定律：
反射定律证明 考虑由Q发出经反射面到达P的光线．相对于反射面
取P的镜像 对称点P’，从Q到P 任一可能路径QNP 的长度与QNP’相等． 显然，直线QNP’是 其中最短的一根， 从而路径QNP长度最短．根据费马原理，QMP是光
线的实际路径．
7、波波特特发（明了1成53像5暗-箱16，1并5在）1589年的论文《自然的魔法》中讨论了复合
面镜以及凸透镜和凸透镜组合。
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8、李李普普塞塞在（161058年87发-明1了61第9一）架望远镜。
简森和冯特纳在十七世纪初制造出最早的复合显微镜。
9、简1森61（0年1伽5利8略8用-1自6制3的2望）远和镜观冯察特星体纳发现了绕木星运行的卫星。 10、伽开上利均普可勒略以于和16现11代年几发何表光了学他教的材著相作媲《美折，光他学提》出，了该照书度在定形律式，上同和时内设容 11、开计普了开勒普（勒式1天57文1望-远16镜3。0） 12、斯笛斯卡涅涅尔尔尔（（1（15599161--51169652106）-）1第于6一126个621）把年折从射实定验律中归发纳现成了解折析射式定。律。 13、笛费卡马（尔16（01-1165695）6-在11665510年）提出最小时间理论，并说明由此可以推 14、费牛出顿马折（射（1定641律26-和107反217射-）1定16律667。25年）进行白光实验，发现色散现象，他还仔细 15、牛观性质察顿，了（提牛出顿1了环64光。2是在-微1177粒042流年7的出）理版论的。《光学》一书中，根据光的直线传播
定律
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三、光在平面上的反射和折射
3.1光在平面上的反射
A
i1 i1
i2 i2
M
B 0 i1 B 1
i2 B 2
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光线并没有进入平面的下方 所以，像点并不是真实光线汇聚而成的 而是视觉上将反射光线反向延长后汇聚形成的
因而，这里反射光线的反向延长线就是“虚光 线”，这样形成的像就是“虚像”。
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3.3光的全反射定律： 当光线和入射界面角度小到一定时 不发生折射现象 光线全部反射回原介
质
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
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
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全反射的利用：
1、光导纤维
2.内窥镜
3.双筒望远镜
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四、光在球面上的反射和折射
4.1符号法则
顶点：o 曲率中心：c 曲率半径：r 主轴：连接o和c的直线 主截面：通过主轴的平面
符号法则：为使计算结果普遍适用， 对线段和角度正负取法的规定。
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新笛卡尔法则
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① 线段长度均从顶点算起：
A.沿光线进行方向为正,逆光线进行方向为负.
B.在垂直方向上, 光轴上方为正、下方为负. ② 光线的倾角均从主轴或界面法线算起，并取小于90̊的角度；由 主轴（或法线）转向有关光线时：
之后光学经历了波动光学时期和量子光学时期
发展到现代光学时期。
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二、基本概念、定理、定律
2.1基本概念
1、光轴
2、物点和像点：若以A点为顶点的入射光束经过某 一光学系统后，变成了以A'为顶点的出射光束， 则称A为物点，A'为物点A经过光学系统所成的像。
3、物象的虚实：若物像点由实际光线相交而成， 则物像成为实物和实像；若物像点由光线的延长 线相交而成，则物像称为虚物和虚像。实物可能 成虚像，虚物也可能成实像。
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）