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1、第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）1符号法则新笛卡儿符号法则 O 顶点 C 曲率中心主截面（Principal Section）主轴（Principal axis）通过主轴的任一平面 第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of li
2、ght on Spherical surface）1符号法则新笛卡儿符号法则 顶点右方时，线段长度为正；左方为负。物点或像点至主轴的距离，在主轴上方为正，下方为负。线段长度从顶点算起，光线与主轴交点在表示光线方向的倾角从主轴或法线算起，时，角度为正；逆时针转向光线时，角度为取 的角度，由主轴或法线顺时针转向光线负。第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）1符号法则新笛卡儿符号法则 图中算
3、出的长度和角度均取正值，若s表示某线段是负的，则应该用-s表示该线段的几几何长度。第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）光束单心性的破坏 P点并交主轴于P1、P2点，把此图沿PO轴转一个小角度，由P点画出一段垂直位于图面内的焦线P1P2束单心性破坏（类似平面折射于纸面的焦线，叫子午焦线。叫弧矢焦线。光情况）.-u-u作图：两条入射线 经球面反射后交于2球面反射 第三章 几何光学的基本原
4、理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）光束单心性的破坏 2球面反射 推导：在 和 中，P点的像距-s随入射线倾角-u的大小而变，利用反射定律得 即得不到一个确定的像点光束单心性破坏。-u-u-ii第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on S
5、pherical surface）2球面反射 近轴光线条件下的物像公式 近轴光线入射角-u和反射角-u都足够小。得 ,代入前述s表达式 即 与-u和-u均无关，保持单心性。整理后得 物像共轭 第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）2球面反射 近轴光线条件下的物像公式 例：某球面镜口径为5cm，考察使用时(物点离顶点50cm)是否符合近轴光线的条件。，得角度 其中 ,故通常情况下，近轴光
6、线条件可较好地满足。第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）3球面折射 光束单心性的破坏 在 和 中,并考虑折射定律 ，得 s与入射角-u有关，同一物点P 有多个像点单心性破坏。i-i-uu第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of li
7、ght on Spherical surface）3球面折射 近轴光线（axial ray）条件下的物像公式 代入s表达式并整理，得 物像共轭 定义 光焦度 单位 m-1 表征处于确定介质中的球面的光学特性。第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）4焦距 Gauss公式和Newton公式 焦点到顶点的距离 焦距（focal length）反射 平行光线入射，代入物像公式，得 ，此时对应的
8、像点叫焦点（focus）物像公式为 （Gauss公式）第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）4焦距 Gauss公式和Newton公式 折射 平行光线入射，代入物像公式 得 (像方焦距)。通过物方焦点的光线折射后平行，代 入物像公式得 （物方焦距）。物、像方焦距之比 物像公式 （Gauss公式）第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical O
9、ptics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）4焦距 Gauss公式和Newton公式 折射 高斯公式中的各量均从顶点量起，若物距 物点在物方焦点之左：-x 和焦距均从焦点量起：物点在物方焦点之右：x 像点在像方焦点之左：-x 像点在像方焦点之右：x 第三章 几何光学的基本原理（Basic Principles of Geometrical Optics）3.5 光在球面上的反射和折射（Reflection and Refraction of light on Spherical surface）4焦距 Gauss公式和Newton公式 折射 即 代入Gauss公式得 （Newton公式）Gauss公式和Newton公式由球面反射和折射导出，任何其它光具组理想成像时，也有相同形式的物像公式。