幾何光學(xué)精品課件

1、幾何光學(xué)1第1頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一幾何光學(xué)的實(shí)驗(yàn)定律和費(fèi)馬原理實(shí)驗(yàn)定律1 直線傳播定律2 反射定律 全反射3 折射定律4 光線可逆原理費(fèi)馬原理2第2頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一OIcPri1i2AMN第一節(jié) 球面成像一、單球面成像近光軸光線（PC主光軸）3第3頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一討論：像空間焦距物空間焦距n1n2F1PF2Pn1n2f1和f2可正也可負(fù)，“正”表示折射面對(duì)入射光線起會(huì)聚作用；“負(fù)”表示起發(fā)散作用。F1n1n2F2n1n24第4頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一上述公

2、式，可適用于一切近軸光線條件下凸凹球面成像，但必須遵守一個(gè)統(tǒng)一符號(hào)規(guī)定。1.凡是實(shí)物、實(shí)像的距離， 均取正值。2.凡是虛物、虛像的距離， 均取負(fù)值。3. 若是入射光線對(duì)著凸球面，則r取正值，反之，若是入射光線對(duì)著凹球面，則r取負(fù)值。高斯公式：焦度:表示球面的折射本領(lǐng)，單位：屈光度 m-1 。5第5頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一(1)(2)(2)n1n2實(shí)物：入射光線與入射光線的會(huì)聚點(diǎn)在球面的同側(cè)，反之為虛物：入射光線與入射光線的會(huì)聚點(diǎn)在球面的兩側(cè)；實(shí)像：折射光線與折射光線的會(huì)聚點(diǎn)在球面的同側(cè)，反之為虛像：折射光線與折射光線的會(huì)聚點(diǎn)在球面的兩側(cè)。“實(shí)”或“虛”是相對(duì)具體某

3、一球面而言的。6第6頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一例題11-1：某種液體n=1.3和玻璃n=1.5的分界面為球面。在液體中有一物體放在球面左側(cè)距球面頂點(diǎn)40cm 處的軸線上，該物體在球面的左側(cè)32cm處成一虛象，求球面的曲率半徑，并指出那一種介質(zhì)處于球面的凹側(cè)。OIP解：7第7頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一二、共軸球面系統(tǒng)兩個(gè)或兩個(gè)以上球面，其各個(gè)主光軸在同一直線上組成的系統(tǒng)。采用逐級(jí)成像法例題11-2 一點(diǎn)光源放在一玻璃球前，求近軸光線通過玻璃球后所成像的位置n2=1.5n1n18第8頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一n2=

4、1.5n1n1第一折射面：第二折射面：解：9第9頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一第二節(jié) 透鏡（Lens）一、薄透鏡及其成像公式透鏡：由兩個(gè)折射面組成的共軸光學(xué)系統(tǒng)。其成像用逐級(jí)求像法確定。如前面的例題。當(dāng)薄透鏡時(shí)，可以推導(dǎo)出薄透鏡的成像公式。10第10頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一第一折射面第二折射面令：11第11頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一上式只適用于薄透鏡兩側(cè)介質(zhì)相同的情況焦度：薄透鏡兩側(cè)介質(zhì)不相同的情況？請(qǐng)思考正為凸透鏡負(fù)為凹透鏡 12第12頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一例題11-3：一平凹透

5、鏡的折射率為1.5, 凸面的曲率半徑為10 cm, 求在水中的焦距（水的折射率為1.33）在空氣中解：13第13頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一二、薄透鏡的組合兩個(gè)以上的薄透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)為薄透鏡的組合，其成像可利用象共軸球面系統(tǒng)的逐級(jí)成像法求得。對(duì)于密接的特殊情況，可以有如下公式：14第14頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一例題11-4 折射率1.5平凹薄透鏡，凹的半徑為0.2m,凹球面一側(cè)放水，求系統(tǒng)的焦度及焦距？解：15第15頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一例題：有兩個(gè)相距5cm，焦距均為10cm的凸透鏡組成共軸系統(tǒng)。在光

6、軸上，第一個(gè)透鏡前20cm處放一物體，求該物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所成的像的位置，并畫成像光路圖。IO解：16第16頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一三、共軸光具組四、透鏡的像差17第17頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一第三節(jié) 眼一、眼睛光學(xué)結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)1.眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)2）生理學(xué)上簡化為單球面折射系統(tǒng)1）幾何光學(xué)角度是由多種介質(zhì)組成的共軸光具組，古氏平均眼。18第18頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一3.視力其視力分別為0.1，0.5，1.0；其視力L分別為1.0，4.7，5.0二、屈光不正及其矯正最小視角為：2.眼的調(diào)節(jié) 遠(yuǎn)點(diǎn) 近點(diǎn) 明視距離

7、19第19頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一（2）遠(yuǎn)視眼近點(diǎn)例題11-6 一遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)在0.5m,欲看清0.25m處的物體，應(yīng)配多少度的眼鏡遠(yuǎn)點(diǎn)遠(yuǎn)點(diǎn)例題11-5 一近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在0.4m，欲看清無窮遠(yuǎn)處物體，問應(yīng)配多少度眼鏡？（1）近視眼20第20頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一（3）散光眼21第21頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一第四節(jié) 放大鏡和顯微鏡一、放大鏡的放大率放大鏡的主要目的是放大人眼的視角y25cmyf角放大率：22第22頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一二、顯微鏡的成像原理由光學(xué)儀器的角放大率

8、的定義顯微鏡的放大率：23第23頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一愛里斑84%愛里斑的角半徑光學(xué)儀器夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射為主，只需考慮愛里斑。三、 分辨本領(lǐng)儀器 孔徑1.夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射24第24頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一D25第25頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一26第26頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一瑞利判據(jù)剛好能分辨不能分辨能分辨27第27頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一瑞利判據(jù)：一個(gè)點(diǎn)像的衍射圖樣的中央最亮處剛好與另一個(gè)點(diǎn)像的衍射圖樣的第一級(jí)暗環(huán)相重合，這時(shí)這兩個(gè)物點(diǎn)恰好能被這一光學(xué)儀器所分辨。r最小分辨角又稱分辨限角 ：分辨本領(lǐng)：透鏡的孔徑越大，光學(xué)儀器的分辨率越高。28第28頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一人眼瞳孔：D =26mm =6823 望遠(yuǎn)鏡： DM = 6m = 0.023 顯微鏡 R對(duì)于顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)，要求滿足阿貝正弦條件即近軸無慧差成像。可以導(dǎo)出：顯微鏡的最小分辨距離Z與顯微鏡的數(shù)值孔徑及波長存在如下關(guān)系：29第29頁，共31頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)6分，星期一3