第十八章幾何光學(xué)三棱鏡之折射與色散光通過三棱鏡時(shí)之偏向課件

第十八章幾何光學(xué)18-1光度和光量18-2照度18-3光速18-4光的反射18-5平面鏡之反射18-6球面鏡18-7球面鏡成像的作圖18-8球面鏡成像的公式18-9三球面像差18-10光之折射18-11全反射18-12三稜鏡之折射與色散18-13透鏡18-14透鏡成像的作圖18-15透鏡成像的公式18-16稜鏡分光計(jì)18-17光譜之種類18-18放大鏡18-19顯微鏡18-20折射望遠(yuǎn)鏡18-21照相機(jī)18-22眼睛第十八章幾何光學(xué)18-1光度和光量18-13透鏡1光度和光量光源的發(fā)光強(qiáng)度（luminousintensity），通稱光度。鉑金屬在熔點(diǎn)（1775℃）溫度，透過5平方公厘之孔穴所射的光之強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)燭光。光是能量的一種形式，此種能量之傳播，係自光源向四方發(fā)出而成。凡光源在單位時(shí)間內(nèi)，向各方發(fā)出的能量，稱為光通量（lumensflux），簡稱光量。光量的單位為流明（lumen），一標(biāo)準(zhǔn)燭光在一立體弧度角內(nèi)所發(fā)出的光量，稱為「一流明」。光度和光量2照度每單位面積上所受的光量，稱為照度（intensityofillumination）。若光量的單位取流明，面積單位取平方公尺時(shí)，則照度單位為流明/公尺２，簡稱為勒克司（lux）。光度I單位取燭光，距離R單位取公尺時(shí)，則照度的單位為公尺燭光（metercandle），或稱米燭光。

照度若光量的單位取流明，面積單位取平方公尺時(shí)，則3光源一定時(shí)，被照面的照度與距離平方成反比。光源一定時(shí)，被照面的照度與距離平方成反比。4菲左側(cè)光速的方法。光源所發(fā)射的光，由玻璃板反射，通過轉(zhuǎn)盤上之小孔，射向遠(yuǎn)處之反射鏡。由反射鏡反射回來之光再通過小孔及玻璃片，而達(dá)於觀察者中。菲左側(cè)光速的方法。光源所發(fā)射的光，由玻璃板反射，通過轉(zhuǎn)盤上之5邁克爾遜以八面迴轉(zhuǎn)鏡反射光線，藉此裝置測(cè)得之光速至為精確。邁克爾遜以八面迴轉(zhuǎn)鏡反射光線，藉此裝置測(cè)得之光速至為精確。6光速c＝299,792,500±300公尺/秒＝3.000×108公尺/秒光速c＝299,792,500±300公尺/秒7光之反射(1)入射線、反射線與在入射點(diǎn)上垂直平面的法線，三線共平面。(2)入射角（入射線與法線的夾角）與反射角（反射線與法線的夾角）相等。此關(guān)係稱為反射定律。光之反射8光滑平面之反射定律光滑平面之反射定律9平面不光滑造成漫射現(xiàn)象平面不光滑造成漫射現(xiàn)象10平面鏡之反射平面鏡成像原理平面鏡之反射平面鏡成像原理11平面鏡成像的性質(zhì)為：1.像永在鏡後，且為正立的虛像。2.像長等於物長。3.像與鏡的距離等於物與鏡的距離。

平面鏡成像的性質(zhì)為：12物體HT在鏡前經(jīng)鏡面反射後，由作圖法得H'T'的像。物體HT在鏡前經(jīng)鏡面反射後，由作圖法得H'T'的像。13球面鏡（左邊為凹面鏡，右邊為凸面鏡）球面鏡（左邊為凹面鏡，右邊為凸面鏡）14凹面鏡的焦點(diǎn)F和焦距f凹面鏡的焦點(diǎn)F和焦距f15凸面鏡的焦點(diǎn)F和焦距f凸面鏡的焦點(diǎn)F和焦距f16球面鏡成像的作圖球面鏡成像的作圖17第十八章幾何光學(xué)三棱鏡之折射與色散光通過三棱鏡時(shí)之偏向課件181.與主軸平行的光線，經(jīng)鏡面反射後，其反射線（或反射線反方向的延長線）必通過焦點(diǎn)。2.射向鏡頂?shù)墓饩€，經(jīng)鏡面反射與入射線對(duì)主軸成對(duì)稱位置。（反射角等於入射角）。3.通過焦點(diǎn)的入射線，經(jīng)鏡面反射後，反射線必與主軸平行。4.通過球心的光線，經(jīng)鏡面反射後，其反射線沿原路返回。1.與主軸平行的光線，經(jīng)鏡面反射後，其反射線（或反射線反方向19球面鏡成像的性質(zhì)球面鏡成像的性質(zhì)20球面鏡成像的公式SiS0＝f2（此式稱為牛頓式）

球面鏡成像的公式SiS0＝f2（此式稱為牛頓式）21由兩相似三角形的比例法求得像與物的大小比，等於焦距與物到焦點(diǎn)之距離比。由兩相似三角形的比例法求得像與物的大小比，等於焦距與物到焦點(diǎn)22由兩個(gè)相似三角形的比例法求得與物的大小比，等於像到焦點(diǎn)的距離與焦距比。由兩個(gè)相似三角形的比例法求得與物的大小比，等於像到焦點(diǎn)的距離23SiSo＝f2導(dǎo)出。SiSo＝f2導(dǎo)出。24(P－f)(Q－f)＝f2PQ－fQ－Pf＋f2＝f2PQ－fQ－Pf＝0（此式稱為高斯公式）(P－f)(Q－f)＝f2PQ－fQ－Pf＋f2＝f225球面像差球面像差26光之折射折射定律光之折射折射定律271.折射第一定律：入射線、折射線和法線均在同一平面上。2.折射第二定律：兩介質(zhì)間在任何的入射角度下，入射角正弦與折射角正弦的比值，恆為一常數(shù)。此項(xiàng)關(guān)係是由物理學(xué)家斯涅爾所發(fā)現(xiàn)。故此定律又稱為斯涅爾折射定律（Snell

slawofrefraction）。即

1.折射第一定律：入射線、折射線和法28折射第三定律：在任何兩介質(zhì)間，光線的路徑為可逆性。sin

i/sin

r之值各介質(zhì)間均不相同，是各介質(zhì)的特性，此sin

i/sin

r之比值，稱為介質(zhì)的折射率（indexofrefraction），通常以n表之。

即折射第三定律：在任何兩介質(zhì)間，光線的路徑為可逆性。29光由真空進(jìn)入介質(zhì)的折射率，稱為該介質(zhì)的絕對(duì)折射率（absoluteindexofrefraction）（簡稱折射率）。光線由介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2的折射率，稱為介質(zhì)2對(duì)介質(zhì)1的相對(duì)折射率（relativeindexofrefraction），通常以n21表示。光由真空進(jìn)入介質(zhì)的折射率，稱為該介質(zhì)的絕對(duì)折射率30波長589.3×1010公尺之黃光的折射率波長589.3×1010公尺之黃光的折射率31光在某介質(zhì)中的速率，和該介質(zhì)的折射率成反比，且等於光在真空中的速率c與該介質(zhì)折射率n的比值。兩介質(zhì)的相對(duì)折射率為其折射率之比值；由於空氣的折射率極近於1，因此介質(zhì)對(duì)空氣的相對(duì)折射率，與其絕對(duì)折射率常視為相等。光在某介質(zhì)中的速率，和該介質(zhì)的折射率成反比，且等32眼由水面上向水中看P點(diǎn)，其位置落在P'處。眼由水面上向水中看P點(diǎn)，其位置落在P'處。33第十八章幾何光學(xué)三棱鏡之折射與色散光通過三棱鏡時(shí)之偏向課件34全反射入射角超過臨界角，不生折射，呈全反射。全反射入射角超過臨界角，不生折射，呈全反射。35介質(zhì)對(duì)空氣的臨界角為θC，折射率為n，由斯涅爾折射定律得介質(zhì)對(duì)空氣的臨界角為θC，折射率為n，由斯涅爾折射定36(a)單一纖維內(nèi)之內(nèi)部全反射；(b)利用一纖維束所作之影像傳遞。(a)單一纖維內(nèi)之內(nèi)部全反射；(b)利用一纖維束所作之影像傳37三稜鏡之折射與色散光通過三稜鏡時(shí)之偏向三稜鏡之折射與色散光通過三稜鏡時(shí)之偏向38Ψ＝2(θ－α)sinθ＝nsinαΨ=(n－1)Ψ＝2(θ－α)sinθ＝nsinαΨ=(n－1)39稜鏡的色散現(xiàn)象稜鏡的色散現(xiàn)象40數(shù)種透明固體之折射率數(shù)種透明固體之折射率41球面透鏡的種類球面透鏡的種類42球面透鏡的名詞球面透鏡的名詞43球面透鏡的焦點(diǎn)和焦距f球面透鏡的焦點(diǎn)和焦距f44第十八章幾何光學(xué)三棱鏡之折射與色散光通過三棱鏡時(shí)之偏向課件45透鏡成像的作圖透鏡成像作圖法透鏡成像的作圖透鏡成像作圖法46透鏡成像之性質(zhì)透鏡成像之性質(zhì)471.與主軸平行的入射光線，經(jīng)透鏡折射，必通過焦點(diǎn)。2.通過焦點(diǎn)的入射光線，經(jīng)透鏡折射後，必與主軸平行。3.通過光心的入射光線，其折出線恆沿入射光線方向前進(jìn)。1.與主軸平行的入射光線，經(jīng)透鏡折射，必通過焦點(diǎn)。48透鏡成像的公式由相似三角形比例法，求得透鏡成像的公式。透鏡成像的公式由相似三角形比例法，求得透鏡成像的公式。49由ΔI～ΔII，知由ΔIII～ΔIV，知SoSi＝f2

（此式稱為牛頓的薄透鏡公式）（此式稱為高斯的薄透鏡公式）由ΔI～ΔII，知由ΔIII～ΔIV，知SoSi＝f250兩透鏡分隔時(shí)的成像兩透鏡分隔時(shí)的成像51第一次成率（L1成像）第一次放大率 第二次成像（L2成像）

第二次放大率

第一次成率（L1成像）52兩透鏡密接時(shí)，A點(diǎn)由L1得像於B，B再由L2得像於C。兩透鏡密接時(shí)，A點(diǎn)由L1得像於B，B再由L2得像於C。53得透鏡組合的焦距f為若焦距f以米為單位，則焦距之倒數(shù)，稱為透鏡之透鏡度。兩透鏡相密接時(shí)，其透鏡度為兩透鏡度之和。得透鏡組合的焦距f為54稜鏡分光計(jì)稜鏡分光計(jì)之主要結(jié)構(gòu)稜鏡分光計(jì)稜鏡分光計(jì)之主要結(jié)構(gòu)55光譜之種類光譜可分為發(fā)射光譜（cmissionspectrum）與吸收光譜（absorptionspectrum）兩種，前者由加熱物體所產(chǎn)生，後者則為光線經(jīng)透明物體被吸收所致。光譜之種類56(一)發(fā)射光譜又可細(xì)分成三種：1.連續(xù)光譜：一切熾熱之固體及液體，例如電燈光及弧光等，所成之光譜，自紅光以達(dá)紫光，均為連續(xù)而無間斷者，稱為連續(xù)光譜（continuousspectrum）。(一)發(fā)射光譜又可細(xì)分成三種：572.明線光譜：在低壓下，氣體或元素之熾熱蒸氣所發(fā)出之光，其波長僅有數(shù)種，經(jīng)分光鏡後，光譜均為不連續(xù)而有一定位置之明線，此種光譜稱為明線光譜（brightlinespectrum）。各種元素均無共同譜線，蓋每種元素均有其特性，每一譜線即代表其所具有之特性。故由所見明線之?dāng)?shù)目及位置，即可判別物質(zhì)中所含之元素。2.明線光譜：在低壓下，氣體或元素之熾熱蒸氣所發(fā)出之光，其58由碳弧光燈產(chǎn)生線發(fā)射光譜之裝置由碳弧光燈產(chǎn)生線發(fā)射光譜之裝置593.帶狀光譜：低壓之氣體，在特殊情形下所發(fā)之光譜，常為若干明亮之光帶，此種稱為帶狀光譜（bandspectrum），但如以分密之明線所合成，故帶狀光譜實(shí)為明線光譜所組成。3.帶狀光譜：低壓之氣體，在特殊情形下所發(fā)之光譜，常為若干明60(二)吸收光譜可細(xì)分成兩種，即暗線光譜與暗帶光譜：若在連續(xù)光譜之光源與分光鏡之間，放置某種透明物質(zhì)，則在明亮之連續(xù)光譜上呈現(xiàn)一暗線或暗帶，此係該物質(zhì)將屬於此部分波長之光吸收所致，故稱為吸收光譜（absorptionspectrum）。各種物質(zhì)吸收之光，均有一定，因之，暗線或暗帶之位置，亦有一定。故由吸收光譜亦可分析吸收光之物質(zhì)。當(dāng)物質(zhì)為固體或液體時(shí)，光譜上被吸收之區(qū)域較寬，而成一暗帶；物質(zhì)為氣體時(shí)，則為暗線。故吸收光譜又有暗帶光譜（dark-bandspectrum）與暗線光譜（dark-linespectrum）之分。(二)吸收光譜可細(xì)分成兩種，即暗線光譜與暗帶光譜：61以鈉氣燈產(chǎn)生線吸收光譜之實(shí)驗(yàn)裝置以鈉氣燈產(chǎn)生線吸收光譜之實(shí)驗(yàn)裝置62放大鏡，物體放在焦點(diǎn)內(nèi)，在物體同側(cè)可產(chǎn)生一放大的正立虛像。放大鏡，物體放在焦點(diǎn)內(nèi)，在物體