南开大学光学工程内部课件Sep_16th

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光学-课件全集

光学-课件全集

a
n1
i1
a1
D B
n2
A
i2
n1 C
a2
d
由折射定律和几何关系可得出:
n1siin 1n2siin 2
AD AB siin1
AC C Bd/coi2s AB2dtain2
1、非相干叠加 独立光源的两束光或同一光源的不同部位所发出 的光的位相差“瞬息万变”
1
0
cosdt0
II1I2
叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和,
无干涉现象
2、相干叠加 满足相干条件的两束光叠加后
II1I22I1I2co s
位相差恒定,有干涉现象
若 I1 I2
§1.1.5 相干与不相干叠加
矢量合成方法
x1A 1cots (1)0
x 2 A 2 co t s 2) ( 0

A
AA 12A2 22A 1A2co2s0 (1)0
A2
y2
y2
y
0arcA A 1 1tc sa io1 1 n n s0 0 A A 2 2c sio2 n 2s 0 0O
3、光强 光波是电磁波。 光波中参与与物质相互作用(感光作用、生理
作用)的是 A 矢量,称为光矢量。 A 矢量的振动称为光振动。
光强:在光学中,通常把平均能流密度称为光强, 用 I 表示。
I A2
机械波的独立性和叠加性
发生干涉的条件: 1、频率相同 2、观察时间内波动不中断 3、相遇出振动方向几乎在同一直线上 干涉现行的特性:
2d
k0,1,2…
干涉加强
干涉减弱
明纹位置
暗纹位置
两相邻明(或暗)条纹间的距离称为条纹间距。

南开大学光学工程内部课件Sep 7th

南开大学光学工程内部课件Sep 7th

Brief history of optics (cont’ed)
平面镜 (《经下》19/—/42· —) 经:景迎日。说在转。 影子可以由反射(迎)太阳(的光线)形 成。理由在于翻转
经说:景,日之光反烛人,则景在日与人之间。
如果太阳之间
Brief history of optics (cont’ed)

母国光 战元龄著 《光学》 人民教育出版社
参考书目
ftp://202.113.227.137 Username: optics Password: optics-nk
/opt/index/
/course/optics/
《淮南万毕术》,公元前120左右,淮南王刘安及 其门客的著作。记录了用冰制作透镜的方法: “削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。” 还记录了潜望镜的雏形:“取大镜高悬,置水盆 于其下,则见四邻矣。”
Brief history of optics (cont’ed)

谭峭《化书》,约公元940年(南 唐)。书中有一段十分有趣的记 录:小人常有四镜。一名圭,一 名珠,一名砥,一名盂。圭视者 大,珠视者小,砥视者正,盂视 者倒。观彼之器,查我之型,由 是无大小,无短长,无妍丑,无 美恶。描述的很有可能是四种透 镜的成像性质。圭是双凹发散透 镜,珠是双凸透镜,砥是平凹透 镜,盂是平凸透镜。
一个受到光照射的人,看起来就好像他在发射出(光线)一样。人的下 部成为(像的)上部,而人的上部成为(像的)下部。人的脚(好像发 出)光在下方被遮蔽(即照到了针孔的下方),(但另一些光线)在上 方成像。人的头(好像发出)光在上方被遮蔽(即照到了针孔的上方), (但另一些光线)在下方成像。在(离开光源、反射体或像)较远或较 近的某个位置上,有一个距激光的点(端)(即针孔),结果像就只被 允许通过聚集之处(库)的光线所形成

南开大学光学工程内部课件Oct 19th

南开大学光学工程内部课件Oct 19th

E1 (r , t ) E01 exp i(k1 r t 1 ) E2 (r , t ) E02 exp i(k2 r t 2 ).
Two plane waves meet at P
Superposition of two beams

The transmitted light is incident onto a screen containing two narrow slits
Young’s Double Slit Experiment

The symmetric narrow slits, S1 and S2 act as the two light sources The waves from the two slits come from the same source S0 and therefore are always in phase.
m


= 0, ±1, ±2, …
Interference Equations

Y:measured vertically from the zeroth order maximum Assumptions


L >>d,
d >>λ

y =LtanθLsinθ
I I1 I 2 2 I1I 2 cos(kd sin ) I1 I 2 2 I1I 2 cos(kdy / L)

Other Coherent Sources

Currently, it is much more common to use a laser as a coherent source The laser produces an intense, coherent,

南开大学光学工程内部课件Nov-16th

南开大学光学工程内部课件Nov-16th

If the primary wave was simply to propagate
from S to P, it is
E
0
e i[t k ( r0 )]
r0
The two equations must be exactly the same. So we introduce a /2 phase difference between the primary wave and the secondary wave to make the two equations so.
dS d 2 ( sin )
Fresnel Dif2 2( r0 )cos
So
dS 2 rdr. Constant!!! r0
We have
El
(1)l 1
2Kl A r0
equation (a) becomes
E E1 Em
2
2
Fresnel Diffraction
From equation (b) we have
E
E1

E2 2

E m 1 2

Em
Since K() goes from 1 to 0 over a great many zones, we can neglect any variation between adjacent zones, i.e. │E1│= │E2│, │Em-1│= │Em│. So

Em 2
)
Em 2
(a)
or
E
E1

E2 2
(
E2 2

E3

E4 2

南开大学光学工程内部课件Lecture 2

南开大学光学工程内部课件Lecture 2
—— Range Instrumentation prism, right.
BM 60 90 right
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Range Instrumentation prism, left, roof.
BM 100 90 left roof
CR 180 roof
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Rhomb prism. It has two reflective faces 斜方棱镜,又名菱形棱镜
BC 0 (Rhomb)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
Reflection from Flat Surface
—— Isosceles prism, three reflective faces, roof
CR 45 roof (Schmidt)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
—— Isosceles prism, three reflective faces, roof

Reflection Prism
—— Isosceles prism (Classification code: R), single reflective face. 等腰棱镜(代号:D), 一次反射型
The Dove Prism (AR45)
Ray Tracing
Reflection from Flat Surface
• In fact, if the UV and IR are included, most any substance will sow some absorption. So anomalous dispersion exist somewhere throughout the spectrum

南开大学光学——绪论

南开大学光学——绪论

常胜江 办公地点:伯苓楼3区303
电话:23504571
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Nankai University
光在各向同性介质界面上的 反射和折射
晶体的光学性质 光与物质的相互作用
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CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University
主要参考书:
1. 新概念物理教程-光学,赵凯华; ----高等教育出版社, 2. 光学 (上下册), 赵凯华,钟锡华 ; ----北京大学出版社; 3. 光学, 母国光等. ----高等教育出版社;
2
光与物质相互作用的性质及特点
1. 线性作用过程:
-----非强光光场的线性叠加等;
2. 非线性作用过程: -----强激光与大气相互作用过程;
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CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University Nankai University
认为光是纵波,是一种在弹性媒质中传播的机械波;
------成功解释了光的反射和折射等现象;
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CHANG Sheng Jiang, Institute of Modern Optics, Nankai University
2. 托马斯 杨 和菲涅尔 (19世纪初) :
发现并解释了干涉、衍射现象,把波动理论大大推 向前进; -----通过偏振现象确认光是一种横波; -----初步测定了波长;


光学课程需要回答的问题:
1 2 3
光的本质是什么? 光与物质相互作用的性质及特点 光学能做什么?
上页

《光学基本知识讲座》课件

《光学基本知识讲座》课件

光学在军事中的应用
总结词
光学技术在军事侦察和武器系统中的应用
详细描述
光学技术在军事领域的应用包括红外侦察、 激光雷达、瞄准和测距等。这些技术提高了 军事侦察和武器系统的精度和效率,对现代
战争的胜负具有关键作用。
04
光学发展历程
光学发展史简介
古代光学
古代文明对光的研究和利用,如反射、折射等简单光 学现象的发现和应用。
全息摄影技术
总结词
全息摄影原理及应用
详细描述
全息摄影技术利用光的干涉和衍射原理,记 录并重现三维物体的光波信息。全息照片具 有立体感和视角任选的特性,广泛应用于产 品展示、艺术创作和安全识别等领域。
光学在医学中的应用
总结词
光学在医学诊断和治疗中的应用
详细描述
光学技术在医学领域具有广泛的应用 ,如光学显微镜用于细胞观察,激光 用于手术切割和眼科治疗,以及光学 成像技术用于无创检测和诊断。
文艺复兴时期
科学方法的兴起,对光的本质和传播方式的研究逐渐 深入。
19世纪
光学理论体系逐渐完善,如波动光学和几何光学的发 展。
光学重大发明和发现
01
02
03
牛顿的棱镜实验
揭示了白光是由不同颜色 的光组成,奠定了光谱学 的基础。
干涉现象的发现
为波动光学的建立提供了 重要依据。
激光的发明
开创了光学的新领域,对 科技、工业、医疗等领域 产生了深远影响。
实验材料
光源、衍射板、屏幕等 。
Hale Waihona Puke 实验步骤将光源对准衍射板中心 ,调整光源与衍射板距 离;观察衍射现象并记
录。
注意事项
注意保护眼睛,避免直 接照射光源;调整仪器

南开大学结构化学课件1.pdf

南开大学结构化学课件1.pdf

普朗克因提出量子化概念获得1918年Nobel物理奖。
Nankai University
黑体辐射研究中理论发展过程
实验数据
黑体模型 Kirchhoff 经典理论
经验关系式 Wien
数学模型
众多实验 证明
量子力学 诞生
量子假说 Planck
Planck 数学模型
Rayleigh-Jeans 数学模型 紫外灾难
“The more important fundamental laws and facts of physical science have all been discovered, and these are now so firmly established that the possibility of their ever being supplanted in consequence of new discoveries is exceedingly remote.... Our future discoveries must be looked for in the sixth place of decima”
麦克斯韦尔(J. C. Maxwell) 1856-1865年 电磁理论 光是一种电磁波。
赫兹(Gustav Hertz) 1887 年,实验验证电磁波
光的波动说似乎已确定无疑
Nankai University
1. 麦克斯韦尔电磁学说:光是一种电磁波,可以用电场
Nankai University
玻尔1913年基于卢瑟福(Ernest Rutherford)提出的原子模型,综合Planck和
Einstein的量子论,提出了关于原子结构的模型
①经典轨道加定态条件

南开大学光学工程内部课件Sep 28th

南开大学光学工程内部课件Sep 28th
The objective lens has a short focal length, ƒo<1 cm The ocular lens (eyepiece) has a focal length, ƒe, of several cm L>> ƒo and ƒe


Compound Microscope

The image seen by the eye, I2, is virtual, inverted and very much enlarged
The magnification of the microscope is the product of the magnifications of the objective and the ocular lens
Normal
vision has a far point of infinity
Farsightedness

Also called hyperopia The image focuses behind the retina Can usually see far away objects clearly, but not nearby objects
m o
angle with lens angle without lens
Simple Magnifier

The angular magnification is at a maximum when the image formed by the lens is at the near point of the eye
Presbyopia and Astigmatism
Diopters

光学和光子学概述PPT讲稿

光学和光子学概述PPT讲稿
• 分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉。
现在您浏览的位置是第九页,共三十八页。
四、光的衍射
• 1. 基本概念
• ① 衍射定义 • 光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影,
并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。
• ② 衍射条件
障碍物的线度和光的波长可以比拟
• ③ 衍射的分类
a. 菲涅耳衍射:近场、求和、点光源。 b. 夫琅和费衍射:远场、积分、平行光。
表2 霾、云和降水天气的物理参数
天气类型
霾M 霾L 霾H 雨M 雨L 冰雹H 积云C.1 云C.2 云C.3 云C.4
N (cm-3) 100 cm-3 100 cm-3 100 cm-3 100 cm-3 1000 m-3 10 m-3 100 cm-3 100 cm-3 100 cm-3 100 cm-3
m 0.827 N A3 / 4
(9)
式中,m为瑞利散射系数(cm-l);N为单位体积中的分 子数(cm-1);A为分子的散射截面(cm2);为光波长 (cm)。
现在您浏览的位置是第二十页,共三十八页。
由于分子散射波长的四次方成反比。波
长越长,散射越弱;波长越短,散射越强烈。
故可见光比红外光散射强烈,蓝光又比红光
现在您浏览的位置是第八页,共三十八页。
三、光的干涉
• 1. 基本概念 • ①光的电磁理论 • 光是某一波段的电磁波, 其速度就是电磁
波的传播速度;可见光在电磁波谱中只占很小 的一部分,波长在 390 ~ 760 nm 的狭窄范围 以内。
• ②相干条件
• 频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
• ③干涉的分类
O2
4.7
9.6
从表1不难看出,对某些特定的波长,大气呈现出极为强烈的吸

大学光学经典课件L1_绪论精品文档48页

大学光学经典课件L1_绪论精品文档48页
在不同I 媒2 c n 质0 T 中0 T 有E 0 2 ( :1 II12c o s( nn2 21( EE002212t)))d t 2 c n0E 0 2
在相同介质中有:I nE02
4)相对光强:
I E02
注意:
光强是一个平均值
I
S
n
2c0
E02
5)光强定义为一个平均值的原因
响应时间:能够被感知或被记录所需的最短时间 人眼的响应时间:t0.1s 最好的仪器的响应时间大约: 109s 光波的振动周期:T1015s
学好光学课的重要意义
当今科研前沿的热门学科 光学课程是众多光学方面课程的基础启蒙课程
如:激光原理与技术,量子光学,信息学光纤 光学,集成光学,光谱学,光子开关术全息光 存储技术,光纤通信技术原理,非线性光学, 晶体光学,原子光学,光电信号检测技术等
光学课的特点
内容新:中学学得不多,光学发展很快,新 内容不断涌现
nc/

S 0 nE2 n E2
0
c0
真空中电磁波的波动方程: EE0cos(t)
可得:E 2 E 0 2 c o s 2 (t) 1 2 E 0 2 ( 1 c o s (2 (t)))
I S T 10 T c n 0E 2 d t T 10 T c n 0E 0 2c o s 2 (t)d t
tT
人眼和接收器只能感知光波的平均能流密度 有实际意义的是光波的平均能流
三、光 谱
1)单色光:仅有单一波长的光叫单色光,否则 是非单色光。
2)谱密度: d I~d i() dI
d
3)光谱:谱密度随波长变化的分布曲线
I
d
I
i()d
0

南开大学光学工程内部课件Oct 28th

南开大学光学工程内部课件Oct 28th


Need Q ~ 105 or greater Led to super mirrors

polished to Angstroms ion beam machining polished to ~ 100 nanometers limited by grit size
Laser gyro developed for aircraft
tCCW = 8R 2c R

Travel time cw
tCW = 8R 2c - R

Time difference
Dt 4 A c2

Number of fringes
DN = 4 A cl
Fringe shift ~ 4 % for 2 rev/sec
Laser gyro

Interferometers
Interferometer

What is interferometer?
Interferometer is the optical setup which split incident light into two beams and then recombines them to create an interference fringe.
N=2L/ l =2L/ l
Phase change (in terms of wavelengths):
DN=Nm - N=2Ln/l- 2L/l= 2L/l (n-1)
The Michelson-Morley Experiment
1881
White light fringes
Adjust the mirrors to make the two path has the same path length, one can see white light fringes.

南开大学光学工程内部课件Fresnel diffraction

南开大学光学工程内部课件Fresnel diffraction

(6)
(7)
Fresnel approximation for diffraction integral 3/4
The aperture is small compared to both r´ and s´ :
2 2 x 0 y 0 2 x 0 y 0 r r´ 3 r´ 2 r´ 2 r´ 2 2 x y 2 x y s s´ 3 s´ 2 s´ 2 s´
13 13 5 7 Q w 1 2 2 2 4 w w P w 1 1 3 5 1 3 5 7 9 2 2 3 2 5 w w w








We combine (22) into a comblex integral (27)
Fresnel’s integrals 1/7
The integral equation (10) can be written in the form
(12)
U P B C jS ,
(intensity I (P )=|B |2(C 2+S 2))
where (13)
B A C S j
1 2 1 cos r' s' 1 1 r' s'
2
2

2

2
u ,
2
(17)


2
v .
(18)
Then
dd

dudv
1 2 1 cos r' s'

南开大学姚江宏特色大学物理课件光学1-2分振幅薄膜干涉

南开大学姚江宏特色大学物理课件光学1-2分振幅薄膜干涉
透射光也有干涉,与反射光干涉的明暗条纹互补。
明环条件 d 1 (2k 1)
4
r (2k 1)R
2
k 1,2,3
暗环条件 d 1 k
2
r kR k 0,1,2,3
22
例2. 牛顿环的应用
C
已知:用紫光照射,借助于低倍测量
显微镜测得由中心往外数第 k 级明环 的半径 rk 3.0 10 3 m , k 级往上数
d 每增加/2:
视场中心外冒一个条纹,视场内条纹 向外扩张,条纹略变稠密.
28
演示工科物理/光的干涉/迈克耳逊干涉仪
(2) 等厚条纹的特征 (M1和M2有一夹角)
若 M1M2 不平行,则d不是常数。若d大时,由于使用的 扩展光源,空间相干性极差, 干涉消失。调小d,出现凸 向空气膜薄边的、弧状的混合型干涉条纹。再调小 d , 使得M1M2 相交,这时出现等厚直条纹。
实际使用中,光线垂直入射;有半波损失。
ZnS的最小厚度 2d1n1 / 2 k
d1
(2k 1)
4n1
|k 1
67.3nm
MgF的最小厚度 2d2n2 / 2 k
n1 n1 n2 n1 n2
n2
d2
(2k 1)
4n2
|k1 114 .6nm
10
练习题: 增透膜和增反膜 为了增加波长为550nm光的透射,在折射率n=1.5的照相 机镜头上涂一层折射率为1.38的氟化镁增透膜。若反射 光相消干涉的条件中取 k=1,膜的厚度为多少?此增透膜 在可见光范围内有没有增反?考虑光线垂直入射。
4
r (2k 1)R
2
k 1,2,3
暗环条件 d 1 k
2
r kR k 0,1,2,3

《现代光学》课件第5章

《现代光学》课件第5章
13
第5章 光学信息处理
如果滤波器中心的遮挡部分很小,只阻断频谱中的零 频分量,则有R→0,R sinc(Rxi)→1,rect(xi/l)*comb(xi/p)* [R sinc(Rxi)]为一常数C′。所以,像面的复振幅分布为
(5.1-10) 即为光栅像减去一个常数。最后得到对比度翻转的像面光 强分布,其过程如图5.1-3 所示。
16
第5章 光学信息处理
图 5.1-4 二元振幅滤波器示意图 (a) 低通滤波器; (b) 高通滤波器; (c) 带通滤波器; (d) 方向滤波器
17
第5章 光学信息处理
5.1.2 泽尼克相衬显微镜和相位滤波器
为了说明相衬显微镜和相位滤波器空间滤波的原理,
我们把相位物体的振幅透射系数写成
其中j(x0,y0)为该相位物体的相位分布。假定j (x0,y0)很小,
(5.2-5)
27
第5章 光学信息处理
1) 单透镜滤波系统 单透镜滤波系统的光路如图5.2-3所示。
28
第5章 光学信息处理
图 5.2-3 单透镜滤波系统
29
第5章 光学信息处理
根据有关透镜的傅里叶变换作用的讨论可知,当用 轴上点光源照明,输入面位于透镜前d0(d0>f)处时,可以在 光源的共轭面得到输入物体的准傅里叶变换,而输出面P3 必须和输入面P1成像共轭。这时物像的横向放大率可由几 何光学方法得到: M=-d/d0。
第5章Байду номын сангаас光学信息处理
2. 光学滤波系统 典型的光学滤波系统如图5.2-2所示。
24
第5章 光学信息处理
图 5.2-2 典型光学滤波系统
25
第5章 光学信息处理
若输入面P1所放置的透明片的振幅透射系数为f(x0,y0), 并由单位振幅的轴向平行光照明,透镜L2对其进行傅里叶 变换,则得到频谱面P2上的复振幅分布

2016年南开大学光学工程考研·参考书目·考研笔记·内部资料·主导教师·专业课复习方法

2016年南开大学光学工程考研·参考书目·考研笔记·内部资料·主导教师·专业课复习方法

2016年南开大学光学工程考研·参考书目·考研笔记·内部资料·主导教师·专业课复习方法光学《光学》上、下册赵凯华、钟锡华编北京大学出版社专业课的复习和应考有着与公共课不同的策略和技巧,虽然每个考生的专业不同,但是在总体上都有一个既定的规律可以探寻。

以下就是针对考研专业课的一些十分重要的复习方法和技巧。

一、专业课考试的方法论对于报考本专业的考生来说,由于已经有了本科阶段的专业基础和知识储备,相对会比较容易进入状态。

但是,这类考生最容易产生轻敌的心理,因此也需要对该学科能有一个清楚的认识,做到知己知彼。

跨专业考研或者对考研所考科目较为陌生的同学,则应该快速建立起对这一学科的认知构架,第一轮下来能够把握该学科的宏观层面与整体构成,这对接下来具体而丰富地掌握各个部分、各个层面的知识具有全局和方向性的意义。

做到这一点的好处是节约时间,尽快进入一个陌生领域并找到状态。

很多初入陌生学科的同学会经常把注意力放在细枝末节上,往往是浪费了很多时间还未找到该学科的核心,同时缺乏对该学科的整体认识。

其实考研不一定要天天都埋头苦干或者从早到晚一直看书,关键的是复习效率。

要在持之以恒的基础上有张有弛。

具体复习时间则因人而异。

一般来说,考生应该做到平均一周有一天的放松时间。

四门课中,专业课(数学也属于专业课)占了300分,是考生考入名校的关键,这300分最能拉开层次。

例如,专业课考试中,分值最低的一道名词解释一般也有4分或者更多,而其他专业课大题更是动辄十几分,甚至几十分,所以在时间分配上自然也应该适当地向专业课倾斜。

根据我们的经验,专业课的复习应该以四轮复习为最佳,所以考生在备考的时候有必要结合下面的内容合理地安排自己的时间:第一轮复习:每年的2月—8月底这段时间是整个专业复习的黄金时间,因为在复习过程遇到不懂的难题可以尽早地寻求帮助得到解决。

这半年的时间相对来说也是整个专业复习压力最小、最清闲的时段。

南开大学幻灯片

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南开大学PPT模板
学生:海湾同学社 老师:海湾同学社
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Refraction at curved surface
Similar, the second or image focus is the axial point Fi where the image is formed when S0= . And the second or image focal length fi as equal to Si in the special case, we have
Why are focusing instruments necessary?
Refraction at curved surface
Imaging In order to image S at location P, the time it takes for each and every portion of a wavefront leaving S to converge at point P must be identical. So:
which followed with
n1 n2 1 n2 S i n1 S0 ( ) SM 2 MS ' R MS ' SM
Refraction at curved surface
Discussion Sign convention for spherical refraction surfaces and thin lenses
Refraction at curved surface
Fermat’s Principle maintains that the optical path length (OPLSS’) will be stationary (实际上,物与像之间根据费马原 理具有等光程性), i.e.:
1 d (OPLSS ' ) 2 2 d {n1 [ R ( S 0 R ) 2 R( S 0 R ) cos ] 2 } d d
Imaging by a Flat refracting surface

The image formed by a flat refracting surface is on the same side of the surface as the object The image is virtual The image forms between the object and the surface The rays bend away from the normal since n1 > n2 L
The emerging wavefront segment corresponding to paraxial rays from a point source S is essentially spherical and will form a “perfect” image at its center point located at S’.

Refraction at curved surface
n1
Yo
i
V
M
n2
S

u
S0

R
i
C Si
n
u
Yi

S’
The upper figure depicts a wave from the point source S impinging on a spherical interface of radius R centered at C. Here we assume n2>n1.
n1 n2 n2 n1 P S0 S i R
(1)
Refraction at curved surface
P is called optical power. We could have this formula with Snell’s law rather than Fermat’s Principle.
Refraction at curved surface
Perfect reshaping between converging (diverging) wave and flat wave

With the help of ellipsoidal or hyperboloidal surface, we can reshape precisely converging (diverging) waves into plane wave or vice versa

Lens—Type of lenses

Type of lenses
We limit ourselves centered systems of spherical surfaces (for which all the nonplanar surfaces are centered on a common axis, or in other words, all surfaces are rotationally symmetric about a common axis)
Lens
第一章第6节
Lens—What is a lens
What is a lens In traditional sense, a lens is an optical system consisting of two or more refractive interfaces where at least one of these is curved.
d {n2 [ R ( S i R ) 2 R( S i R ) cos ] 2 } d
2 2
1
0
Refraction at curved surface
So we have:
n1 R( S0 R) sin n2 R( Si R) sin 0 2 SM 2 MS '
s’
s
Refraction at curved surface
Refraction at a spherical surface Image we have a point source S (in other words, we have a point object S) whose spherical waves arrive at a spherical boundary of two transparent media. We prefer that the wave traveling in the second medium converges to a point S’. In fact, it is also the basic requirement of optical instruments.
Refraction at curved surface

Focus and focal length If an point is located at F0, where
n1 f0 R n2 n1
according to equation (1), it is imaged at infinity (Si=). The location F0 is called first or object focus. And the special object distance is defined as the first or object focal length.
Lens—Type of lenses
1. Simple lens and compound lens: Simple lens —— consist of one element, i.e., it only has two refracting surfaces Compound lens —— more than one elements. 2. Thin and thick lens: —— if its thickness is effectively negligible or not
Lens—Thin-lens equations
The simplest case —— thin-lens equations Let’s now locate the conjugate points for a lens of index nl surrounded by a medium of index nm. It is the simplest cБайду номын сангаасse of a lens.
Lens—Type of lenses
3. Convex (converging or positive) lens and concave (diverging or negative) lens: With the assumption that the refractive index of the lens is larger than that of the environment of the lens, convex lens is thicker at the center and so tends to decrease the radius of wavefronts. On the other hand, concave lens is thinner at the center and tends to cause the wavefronts to be more diverging than it was upon entry.
n2 fi R n2 n1
Refraction at curved surface
Refraction at curved surface

Refraction at aspherical surfaces
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