第一章基本定律課件教學(xué)文案

第一章幾何光學(xué)的基本定律和物像概念

概述光學(xué)是研究光的本性、光的傳播、光與物質(zhì)的相互作用以及光的實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)。光主要以波動(dòng)的形式存在。光的本質(zhì)是電磁波。光學(xué)系統(tǒng)的主要作用是傳輸光能和對(duì)研究的目標(biāo)成像。幾何光學(xué)撇開了光的波動(dòng)本性，采用一種簡(jiǎn)便和實(shí)用的幾何學(xué)的方法來(lái)研究光的傳播和光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)的成像規(guī)律。目錄第一節(jié)幾何光學(xué)的基本定律第二節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的物像概念結(jié)束第一節(jié)幾何光學(xué)的基本定律一、幾何光學(xué)的點(diǎn)、線、面二、幾何光學(xué)的基本定律三、全反射現(xiàn)象四、全反射的應(yīng)用結(jié)束

返回平行光束與同心光束結(jié)束

返回同心光束球形波面平面波面平行光束二、幾何光學(xué)的基本定律幾何光學(xué)的基本定律決定了光線在一般情況下的傳播方式，也是我們研究光學(xué)系統(tǒng)成像規(guī)律以及進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。幾何光學(xué)的基本定律有三大定律1．

光的直線傳播定律各向同性的均勻介質(zhì)中，光沿著直線傳播。用光的直線傳播定律可以解釋日蝕、月蝕等自然現(xiàn)象，也可以解釋光照射物體時(shí)為什么會(huì)出現(xiàn)影子等類似問(wèn)題，小孔成像就是利用了光的直線傳播定律光的直線傳播圖例2．

光的獨(dú)立傳播定律當(dāng)兩束或多束光在空間相遇時(shí)，各光線的傳播不會(huì)受其它光線的影響。例如：光束相交處的光強(qiáng)是一種簡(jiǎn)單的疊加，探照燈。3．光的折射定律和反射定律當(dāng)一束光線由折射率為n的介質(zhì)射向折射率為n′的介質(zhì)時(shí)，在分界面上，一部分光線將被反射，另一部分光線將被折射，反射光線和折射光線的傳播方向?qū)⒆裱瓷涠珊驼凵涠?。光線經(jīng)界面后的傳播（1）反射定律入射光線、入射點(diǎn)界面的法線、反射光線三者共面，入射光線與反射光線分居于法線的兩側(cè)，且入射角與反射角絕對(duì)值相等。

（1-1）（2）折射定律入射光線、入射點(diǎn)界面的法線、折射光線三者共面，入射角I與折射角I′之間滿足下列關(guān)系式

（1-2）反射定律看作是折射定律中的一個(gè)特例。推論

光路的可逆性用射出去的光路在一定條件下可以決定射回的光路。利用光路的可逆性可以由物求像，也可以由像求物。

結(jié)束

返回三、全反射現(xiàn)象全反射：折射光線因大于等於折射光線因大于等于90而消失，所有的光線反射到原介質(zhì)中的現(xiàn)象。在一定的條件下,光線發(fā)生全反射①

光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；②

入射角大于臨界角。二者缺一不可。

(1-3)全反射現(xiàn)象結(jié)束

返回全反射的應(yīng)用舉例（1）全反射棱鏡全反射的應(yīng)用舉例（2）光纖的全反射傳光

結(jié)束

返回第二節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的物像概念一、物和像：二、物空間和像空間三、物像的相對(duì)性結(jié)束

返回一、物方光線和像方光線光學(xué)系統(tǒng)由若干不同介質(zhì)組成，對(duì)光線實(shí)現(xiàn)所需的傳播。光線未通過(guò)系統(tǒng)前稱為物方光線。物方光線連接著物體。光線通過(guò)系統(tǒng)后稱為像方光線，像方光線連接著物體的像。為分析和處理問(wèn)題方便，常將光線沿傳播直線向任意方向延長(zhǎng)，延長(zhǎng)后的光線性質(zhì)不變。二、物和像物：物方光線的相交點(diǎn)稱為物；像：像方光線的相交點(diǎn)稱為像；實(shí)物：物方光線實(shí)際相交的點(diǎn)為實(shí)物點(diǎn)；實(shí)像：像方光線實(shí)際相交的點(diǎn)為實(shí)像點(diǎn)；虛物：物方光線延長(zhǎng)后相交點(diǎn)為虛物點(diǎn)；虛像：像方光線延長(zhǎng)后相交的點(diǎn)為虛像點(diǎn)結(jié)束

返回物和像結(jié)束

返回AA’虛物和虛像結(jié)束

返回物方光線像方光線B’A三、物空間和像空間物空間：即物體所在的空間；實(shí)物所在的空間為實(shí)物空間，虛物所在空間為虛物空間，無(wú)論實(shí)物空間還是虛物空間都使用實(shí)物空間介質(zhì)的折射率。像空間：即像所在的空間；實(shí)像所在的空間為實(shí)像空間，虛像所在空間為虛像空間，無(wú)論實(shí)像空間還是虛像空間都使用實(shí)像空間介質(zhì)的折射率。結(jié)束

返回物像概念小結(jié)光線未通過(guò)系統(tǒng)（界面）前稱為物方光線，物方光線連接著物體（實(shí)物或虛物），物體所在空間為物方空間，物方空間使用系統(tǒng)前方介質(zhì)折射率光線通過(guò)系統(tǒng)（界面）后稱為像方光線，像方光線連接著物體的像（實(shí)像或虛像），像所在空間為像方空間，像方空間使用系統(tǒng)后方介質(zhì)折射率四、物像的相對(duì)性物和像都是相對(duì)于某一成像系統(tǒng)而言的，如果物體連續(xù)經(jīng)過(guò)幾個(gè)成像系統(tǒng)，則前一個(gè)系統(tǒng)所成的像即成為下一系統(tǒng)的物，如此不斷成像得到最終的像。因此物和像并不是絕對(duì)的，對(duì)于連續(xù)成像的系統(tǒng)，物與像的角色在具體情況下發(fā)生變化，計(jì)算時(shí)