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1、现代光学现代光学第三章第三章 几何光学的基本原理几何光学的基本原理1为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第三章第三章 几何光学的基本原理几何光学的基本原理 3.1 3.1 几何光学基本概念和定律几何光学基本概念和定律几何光学基本概念和定律几何光学基本概念和定律 费马原理费马原理费马原理费马原理 3.2 3.2 光在平面界面上的反射和折射光在平面界面上的反射和折射光在平面界面上的反射和折射光在平面界面上的反射和折射 光学纤维光学纤维光学纤维光学纤维3.3 3.3 光在球面上的反射和折射光在球面上的反射和折射光在球面上
2、的反射和折射光在球面上的反射和折射 3.4 3.4 光连续在几个球面界面上的折射，光连续在几个球面界面上的折射，光连续在几个球面界面上的折射，光连续在几个球面界面上的折射，虚物的概念虚物的概念虚物的概念虚物的概念 3.5 3.5 薄透镜薄透镜薄透镜薄透镜3.6 3.6 近轴物点近轴光线成象的条件近轴物点近轴光线成象的条件近轴物点近轴光线成象的条件近轴物点近轴光线成象的条件3.7 3.7 理想光具组的基点和基面理想光具组的基点和基面理想光具组的基点和基面理想光具组的基点和基面2第三章第三章 3.1 3.1 几何光学基本概念和定律几何光学基本概念和定律 费马原理费马原理 3为了规范事业单位聘用关系
3、，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 球面波球面波球面波球面波波面波面波面波面光线波面波面波面波面光线平面波平面波平面波平面波一、光线和波面一、光线和波面光束：光线的集合光束：光线的集合光束：光线的集合光束：光线的集合4为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 二、几何光学的基本实验定律二、几何光学的基本实验定律（1）光在均匀介质中的直线传播定律）光在均匀介质中的直线传播定律5为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，
4、保障用人单位和职工的合法权益投影投影(shadow)针孔成像针孔成像(pinhole imaging)二、几何光学的基本实验定律二、几何光学的基本实验定律6为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（2 2 2 2）光的反射定律）光的反射定律）光的反射定律）光的反射定律11O二、几何光学的基本实验定律二、几何光学的基本实验定律7为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益11O2（3 3）光的折射定律）光的折射定律二、几何光学的基本实验定律二、几何光
5、学的基本实验定律8为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（4 4）光的独立传播定律和光路可逆原理）光的独立传播定律和光路可逆原理 二、几何光学的基本实验定律二、几何光学的基本实验定律9为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益适用条件：适用条件：适用条件：适用条件：R R R R远大于光波长远大于光波长远大于光波长远大于光波长 （否则，用衍射光学）（否则，用衍射光学）（否则，用衍射光学）（否则，用衍射光学）二、几何光学的基本实验定律二、几何光学
6、的基本实验定律10为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、三、费马原理费马原理（一）、概念（一）、概念（一）、概念（一）、概念光程光程光程光程:BA费马原理费马原理:光在指定的两点间传播，光在指定的两点间传播，实际的光程总是一个极值。实际的光程总是一个极值。11为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（二）由费马原理导出几何光学的实验定律（二）由费马原理导出几何光学的实验定律（二）由费马原理导出几何光学的实验定律（二）由费马原理导出几何光学
7、的实验定律 三、三、费马原理费马原理光程为极值的例子光程为极值的例子:（1）光的直线传播定律光的直线传播定律 均匀媒质中，两点间光程最短的路径是直线。均匀媒质中，两点间光程最短的路径是直线。12为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益ADB n n2 2，则则则则 y y y y ,像似深度减小。像似深度减小。像似深度减小。像似深度减小。若若若若n n1 1 y y ,像似深度增大。像似深度增大。像似深度增大。像似深度增大。（2 2）越大，象散越严重。越大，象散越严重。0 y y=tgi二二、光束单心性的破坏、光束单心
8、性的破坏28为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益二二、光束单心性的破坏、光束单心性的破坏例：一束汇聚光束的顶点为例：一束汇聚光束的顶点为例：一束汇聚光束的顶点为例：一束汇聚光束的顶点为P P，若在其汇聚前先，若在其汇聚前先，若在其汇聚前先，若在其汇聚前先通过一块与光轴垂直的平行玻璃板（厚度为通过一块与光轴垂直的平行玻璃板（厚度为通过一块与光轴垂直的平行玻璃板（厚度为通过一块与光轴垂直的平行玻璃板（厚度为d d，折射率为，折射率为，折射率为，折射率为n n），问汇聚点向哪个方向移动？），问汇聚点向哪个方向移动？），问
9、汇聚点向哪个方向移动？），问汇聚点向哪个方向移动？移动多少？移动多少？移动多少？移动多少？DEPPli1i2ABC29为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 光从光密光从光密光从光密光从光密(n n1 1）光疏光疏光疏光疏(n n2 2）时，时，i i1 1 i ic c i i2 2 9090，n n1 1 sin sini ic c n n2 2 临界角临界角临界角临界角 三、全反射三、全反射 光波导光波导点光源.全反射全反射30为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制
10、度，保障用人单位和职工的合法权益a0倏逝波，表面波倏逝波，表面波n2n1n2三、全反射三、全反射 光波导光波导31为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益(一）一）一）一）光波导光波导光波导光波导光波导：约束光波传输的媒介光波导：约束光波传输的媒介光波导：约束光波传输的媒介光波导：约束光波传输的媒介介质光波导三要素：介质光波导三要素：介质光波导三要素：介质光波导三要素：“芯芯芯芯/包包包包”结构结构结构结构凸形折射率分布，凸形折射率分布，凸形折射率分布，凸形折射率分布，n n n n1 1 1 1nnnn2 2 2 2
11、低传输损耗低传输损耗低传输损耗低传输损耗光波导的分类：光波导的分类：光波导的分类：光波导的分类：薄膜波导（平板波导）薄膜波导（平板波导）薄膜波导（平板波导）薄膜波导（平板波导）矩形波导（条形波导，矩形波导（条形波导，矩形波导（条形波导，矩形波导（条形波导，脊形波导脊形波导脊形波导脊形波导 ）圆柱波导（光纤）圆柱波导（光纤）圆柱波导（光纤）圆柱波导（光纤）三、全反射三、全反射 光波导光波导32为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益平板波导平板波导三、全反射三、全反射 光波导光波导33为了规范事业单位聘用关系，建立和完善
12、适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益矩形波导矩形波导条形波导条形波导脊型波导脊型波导三、全反射三、全反射 光波导光波导34为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益光进入光学纤维后光进入光学纤维后,多次多次在内壁上发生全内反射在内壁上发生全内反射,光从纤维的一端传向另光从纤维的一端传向另一端一端.光学纤维光学纤维（二）光纤（二）光纤三、全反射三、全反射 光波导光波导35为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合
13、法权益阶跃光学纤维的端面阶跃光学纤维的端面AB-数值孔经，决定了可经光学纤维传递的光束数值孔经，决定了可经光学纤维传递的光束的入射角的入射角.证明证明当当 时，光能够沿光纤的内壁由光纤的一端传到时，光能够沿光纤的内壁由光纤的一端传到另一端另一端.三、全反射三、全反射 光波导光波导36为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1 1、光纤组成：、光纤组成：纤芯纤芯包层包层涂覆层涂覆层护套层护套层内护层内护层强度元件强度元件光纤光纤加强芯加强芯外护层外护层2 2、光缆、光缆三、全反射三、全反射 光波导光波导37为了规范事业单
14、位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益3 3 3 3、光纤的材料、光纤的材料、光纤的材料、光纤的材料 石英系材料石英系材料石英系材料石英系材料,有机聚合物材料。有机聚合物材料。有机聚合物材料。有机聚合物材料。三、全反射三、全反射 光波导光波导4 4、光纤的应用、光纤的应用 1)1)输送能量（传光束输送能量（传光束)2)2)传送信息（传像束）传送信息（传像束）6 6、光通信、光通信 优点：优点：1)低损耗低损耗玻璃玻璃 几千几千dB/kmdB/km 石英光纤石英光纤 0.2 0.2 dB/km2)2)信带宽、容量大、速度快信带宽、容
15、量大、速度快3)3)电气绝缘性能好电气绝缘性能好 无感应无感应 无串话无串话 5)5)资源丰富资源丰富 价格低价格低4)4)重量轻重量轻 耐火耐火 耐腐蚀耐腐蚀 可用在许多恶劣环境下可用在许多恶劣环境下38为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益折射棱镜折射棱镜四、棱镜四、棱镜39为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益四、棱镜四、棱镜40为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工
16、的合法权益五脊棱镜五脊棱镜直角棱镜直角棱镜使像转使像转过过900反射棱镜反射棱镜：借借助助光光在在棱棱镜镜中中的的全全反反射射，改改变变光光进进行行的方向的方向.四、棱镜四、棱镜41为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益90450组组合合三三棱棱镜镜，使使像像面面旋旋转转1800四、棱镜四、棱镜42为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益后反射直角棱镜后反射直角棱镜在激光谐振腔中可以代替高反射介质镜在激光谐振腔中可以代替高反射介质镜;在高速公
17、路上在高速公路上,常用来作常用来作“无源路灯无源路灯”.”.43第三章第三章 3.3 3.3 光在球面上的反射和折射光在球面上的反射和折射44为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、符号法则一、符号法则OOOO顶点顶点顶点顶点C C C C曲率中心曲率中心曲率中心曲率中心COCOCOCO称主轴。称主轴。称主轴。称主轴。符号规则符号规则笛卡尔坐标规则。笛卡尔坐标规则。45为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益iv.iv.所有量用绝对值表示所
18、有量用绝对值表示-全正表示。全正表示。i.i.假设光线从左侧进入假设光线从左侧进入ii.ii.线段量以顶点为参照点线段量以顶点为参照点 左方负，右方正；在光轴左方负，右方正；在光轴 上方为正，下方为负；上方为正，下方为负；iii.iii.角度量以介质分界面法线或光轴为基准，按小于角度量以介质分界面法线或光轴为基准，按小于 90 90o o的方向旋转，顺时针为正，逆时针为负；的方向旋转，顺时针为正，逆时针为负；一、符号法则一、符号法则46为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益图中只标记角度和线段的绝对值标记点用大写字母
19、图中只标记角度和线段的绝对值标记点用大写字母,标记角度和线段用小写字母标记角度和线段用小写字母.图中各量的表示方法图中各量的表示方法一、符号法则一、符号法则47为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益二、球面反射对光束单心性的破坏二、球面反射对光束单心性的破坏 n光线光线光线光线PAPPAPPAPPAP的光程的光程的光程的光程PO=-sPO=-sCO=-rPA=l,APl48为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益将将将将l l、l l 代入光
20、程公式，并利用费马原理，对代入光程公式，并利用费马原理，对代入光程公式，并利用费马原理，对代入光程公式，并利用费马原理，对 求导并令其等于求导并令其等于求导并令其等于求导并令其等于 0 0 0 0 得：得：得：得：s s s s 随随随随 而变，光束的单心性被破坏。而变，光束的单心性被破坏。而变，光束的单心性被破坏。而变，光束的单心性被破坏。二、球面反射对光束单心性的破坏二、球面反射对光束单心性的破坏49为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、近轴光线条件下球面反射的物像公式三、近轴光线条件下球面反射的物像公式 近
21、轴光线近轴光线(paraxial ray)-(paraxial ray)-与光与光轴夹角较小，并靠近光轴的光线轴夹角较小，并靠近光轴的光线 (傍轴光线）傍轴光线）像点叫做像点叫做高斯高斯像像点点；50为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益令令得得凹面镜凹面镜 凸面镜凸面镜 球面反射物像公式：球面反射物像公式：三、近轴光线条件下球面反射的物像公式三、近轴光线条件下球面反射的物像公式51为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益四、球面折射对光束单
22、心性的破坏四、球面折射对光束单心性的破坏52为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益s s s s 随随随随 而变，光束的单心性被破坏。而变，光束的单心性被破坏。而变，光束的单心性被破坏。而变，光束的单心性被破坏。在近轴条件下，在近轴条件下，值很小值很小Fermat原理原理光焦度光焦度r r 单位为单位为米米时，时，光焦度光焦度光焦度光焦度的单位称为的单位称为屈光度屈光度(D)(D)五、近轴光线条件下球面折射的物像公式五、近轴光线条件下球面折射的物像公式五、近轴光线条件下球面折射的物像公式五、近轴光线条件下球面折射的物
23、像公式四、球面折射对光束单心性的破坏四、球面折射对光束单心性的破坏53为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 0 0，会聚作用会聚作用 0 0，发散作用发散作用 n n 光焦度是系统的光焦度是系统的 固有特征量，表征折固有特征量，表征折 射面的聚光本领。射面的聚光本领。由其正负可判断由其正负可判断系统的性质系统的性质四、球面折射对光束单心性的破坏四、球面折射对光束单心性的破坏54为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益-ffnnFFO n n
24、 F-ffnnFO n 0 0，会聚作用会聚作用 0 0，发散作用发散作用55为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益物方焦点物方焦点像方像方焦点焦点-ffrnnFFOC像方焦点像方焦点FF：与光轴上无穷远处物点对应的像点：与光轴上无穷远处物点对应的像点像方焦距像方焦距ff：与像方焦点对应的像距：与像方焦点对应的像距像方焦平面像方焦平面：过：过FF点垂直于光轴的平面点垂直于光轴的平面像方焦距像方焦距:四、球面折射对光束单心性的破坏四、球面折射对光束单心性的破坏56为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济
25、体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益物方焦点物方焦点F F :与光轴上无穷远处像点对应的物点与光轴上无穷远处像点对应的物点物方焦距物方焦距f f ：与物方焦点对应的物距。：与物方焦点对应的物距。物方焦平面物方焦平面：过：过F F点垂直于光轴的平面。点垂直于光轴的平面。物方焦点物方焦点像方像方焦点焦点-ffrnnFFOC物方焦距：物方焦距：四、球面折射对光束单心性的破坏四、球面折射对光束单心性的破坏57为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益f,f 符号相反，大小不等符号相反，大小不等GaussG
26、auss成像公式成像公式:和和五、五、Gauss Gauss成像公式和成像公式和NewtonNewton成像公式成像公式 58为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益-ffnnFFOPP-ss-xx-s=-x-fs=x+fNewton成像公式成像公式 59第三章第三章 3.4 3.4 光连续在几个球面界面上光连续在几个球面界面上的折射的折射60为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益子子系系统统1子子系系统统m子子系系统统N物物像像y1 yyN
27、 y一、共轴光具组一、共轴光具组1 1、光轴、光轴(optical axis)-(optical axis)-光学系统的对称轴光学系统的对称轴 各球面的球心位于同一条直线上各球面的球心位于同一条直线上 连接各球心的直线为连接各球心的直线为光轴光轴共轴光具组共轴光具组61为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益实际成像系统通常由多个折射球面实际成像系统通常由多个折射球面级联级联构成构成对各个球面对各个球面逐次逐次应用公式进行分析应用公式进行分析-逐次成像法逐次成像法 子子系系统统1子子系系统统m子子系系统统N物物像像y1
28、 yyN y二、逐个球面成像法二、逐个球面成像法 62为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例1 1、一个折射率为、一个折射率为1.61.6的玻璃哑铃，长的玻璃哑铃，长20cm20cm，两端曲率半径为，两端曲率半径为2cm2cm，哑铃哑铃左端左端5 5cm处轴上处轴上有一物点，求成像的位置和性质有一物点，求成像的位置和性质。PP-s1P1s1-s2-s263第三章第三章 3.5 3.5 近轴物近轴光线成像的条件近轴物近轴光线成像的条件64为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员
29、聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一、近轴物在近轴光线条件下球面反射的成像公式一、近轴物在近轴光线条件下球面反射的成像公式一、近轴物在近轴光线条件下球面反射的成像公式一、近轴物在近轴光线条件下球面反射的成像公式-条件：条件：条件：条件：(1)(1)光线必须是近轴的；光线必须是近轴的；光线必须是近轴的；光线必须是近轴的；(2)(2)物点必须是近轴的。物点必须是近轴的。物点必须是近轴的。物点必须是近轴的。h-ii65为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像公式二、近轴物在近轴光线
30、条件下球面折射的物像公式二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像公式二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像公式66为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益A.横向放大率横向放大率定义：定义：和和几何关系几何关系+近轴条件近轴条件MnnPPOP1P1NFF-x-fxfy-y-ss二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像公式二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像公式二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像公式二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像公式67为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事
31、业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益讨论：讨论：放大像放大像 缩小像缩小像 物像等大物像等大(1)和和(2)y、y同号同号正像正像s、s同号同号物像在球面物像在球面同侧同侧实物实物 虚像虚像 虚物虚物 实像实像 68为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益(3)y、y异号异号倒像倒像s、s异号异号物像在分界球面物像在分界球面异侧异侧实物实物 实像实像 虚物虚物 虚像虚像 nnPPOFFnnPPOFF实物实物 实像实像实物实物 虚像虚像69为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业
32、单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益B.角放大率角放大率近轴近似近轴近似三、亥姆霍兹三、亥姆霍兹-拉格朗日定理拉格朗日定理nnPPOP1P1FF-x-fxfy-y-ss-uu70为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 推广：推广：nl yl ul=n1y1u1 =n2 y2 u2=n2y2u2 =nKyKuK三、亥姆霍兹三、亥姆霍兹-拉格朗日定理拉格朗日定理71第三章第三章 3.6 3.6 薄透镜薄透镜72为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单
33、位和职工的合法权益3.6薄透镜薄透镜73为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益3.6 薄透镜薄透镜74为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式75为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式76为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职
34、工的合法权益一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式）2dd77为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 由费马原理由费马原理由费马原理由费马原理 ，并考虑到在近轴，并考虑到在近轴，并考虑到在近轴，并考虑到在近轴 条件下，条件下，条件下，条件下，l l -s,-s,-s,-s,l l s s s s (略去略去略去略去h h h h2 2 2 2项项项项)化简得化简得化简得化简得 薄透镜的物像公式薄透镜的物像公式薄透镜的物像公式薄透镜的物像公式+一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式78为了规范事业单位聘用关系，建立和完
35、善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益透镜两次经球面折射成像透镜两次经球面折射成像.（1）第二次成像第二次成像,以以O O2 2为顶点为顶点,（2）第一次成像第一次成像,以以O O1 1为顶点为顶点,79为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益薄透镜的高斯公式薄透镜的高斯公式物方焦距物方焦距 像方焦距像方焦距 薄透镜物像公式薄透镜物像公式Newton成像公式成像公式 一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式80为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单
36、位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式81为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益上式右边为薄透镜的光焦度，即上式右边为薄透镜的光焦度，即式中式中分别为两折射面的光焦度。分别为两折射面的光焦度。一一.薄透镜的成像公式薄透镜的成像公式82为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益空气中的薄透镜成像公式空气中的薄透镜成像公式:空气中的薄透镜空气中的薄透镜焦距为焦距为 f =f 0 时为正透镜时为正透镜,
37、凸透镜凸透镜;f =f 0000，像正立；，像正立；，像正立；，像正立；0 0 0 1 1 1 1，像放大，像放大，像放大，像放大;1;1;1;1，像缩小，像缩小，像缩小，像缩小;=1;=1;=1;=1，等大。，等大。，等大。，等大。（3 3 3 3），也适应于单球面成像。，也适应于单球面成像。，也适应于单球面成像。，也适应于单球面成像。二二.透镜横向放大率透镜横向放大率84为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、三、薄透镜成像作图法薄透镜成像作图法1 1、基本光线作图法、基本光线作图法:(1):(1)凸透镜成像作
38、图法：凸透镜成像作图法：三条特殊光线：三条特殊光线：v 跟跟主主轴轴平平行行的的光光线线经经过透镜后，通过焦点；过透镜后，通过焦点；v 通通过过焦焦点点的的光光线线，经经过透镜后，跟主轴平行。过透镜后，跟主轴平行。v 通通过过光光心心的的光光线线经经透透镜后，方向不变；镜后，方向不变；ssOFF85为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益物体经过薄凸透镜成像物体经过薄凸透镜成像OOF FF FOOF FF FOOF FF FA AB BA AB BA AB BB B A A B B A A AAB B 物体置于透像二倍
39、焦距之内，物体置于透像二倍焦距之内，一倍焦距之外一倍焦距之外物体置于透像一倍焦距之内物体置于透像一倍焦距之内d物体置于透像二倍焦距之外物体置于透像二倍焦距之外三、三、薄透镜成像作图法薄透镜成像作图法86为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益OFFABAB(2)凹透镜成像作图法凹透镜成像作图法三条特殊光线的方向为：三条特殊光线的方向为：v 跟跟主主轴轴平平行行的的光光线线经经过过透透镜镜后后，其其反反向向沿沿长线过焦点；长线过焦点；v 沿沿长长线线过过焦焦点点的的光光线线，经过透镜后，跟主轴平行。经过透镜后，跟主轴平行
40、。v 通通过过光光心心的的光光线线经经透镜后，方向不变；透镜后，方向不变；三、三、薄透镜成像作图法薄透镜成像作图法87为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三、三、薄透镜成像作图法薄透镜成像作图法88为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益2 2 2 2、任意光线作图法：、任意光线作图法：、任意光线作图法：、任意光线作图法：近轴条件下，利用两个焦平面和副轴。近轴条件下，利用两个焦平面和副轴。近轴条件下，利用两个焦平面和副轴。近轴条件下，利用两
41、个焦平面和副轴。（1 1）物方焦平面：）物方焦平面：）物方焦平面：）物方焦平面：通过物方焦点通过物方焦点通过物方焦点通过物方焦点F F与与与与主轴垂直的平面；主轴垂直的平面；主轴垂直的平面；主轴垂直的平面；（2 2）像方焦平面：）像方焦平面：）像方焦平面：）像方焦平面：通过像方焦点通过像方焦点通过像方焦点通过像方焦点F F 与主轴垂直的平面；与主轴垂直的平面；与主轴垂直的平面；与主轴垂直的平面；（3 3）副轴：）副轴：）副轴：）副轴：P P 或或或或 P P 与光与光与光与光心心心心 O O 的连线。的连线。的连线。的连线。三、三、薄透镜成像作图法薄透镜成像作图法89为了规范事业单位聘用关系，
42、建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 利用物方焦平面与副轴作图法（凸透镜）利用物方焦平面与副轴作图法（凸透镜）利用物方焦平面与副轴作图法（凸透镜）利用物方焦平面与副轴作图法（凸透镜）从从从从P P P P 点作沿主轴的入射线，折射后方向不变；点作沿主轴的入射线，折射后方向不变；点作沿主轴的入射线，折射后方向不变；点作沿主轴的入射线，折射后方向不变；从从从从P P P P 点作任一光线点作任一光线点作任一光线点作任一光线PAPAPAPA，与透镜交于，与透镜交于，与透镜交于，与透镜交于A A A A点，与物点，与物点，与物点，与物方焦平面交于方
43、焦平面交于方焦平面交于方焦平面交于B B B B点；点；点；点；作辅助线（副轴）作辅助线（副轴）作辅助线（副轴）作辅助线（副轴）BOBOBOBO，过，过，过，过A A A A作与作与作与作与BOBOBOBO平行的折平行的折平行的折平行的折射光线与沿着主轴的折射线交于点射光线与沿着主轴的折射线交于点射光线与沿着主轴的折射线交于点射光线与沿着主轴的折射线交于点P P P P，P P P P 就是就是就是就是物点物点物点物点 P P P P 的像点。的像点。的像点。的像点。90为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 利用像
44、方焦平面与副轴作图法（凸透镜）利用像方焦平面与副轴作图法（凸透镜）利用像方焦平面与副轴作图法（凸透镜）利用像方焦平面与副轴作图法（凸透镜）从从从从P P P P点作沿主轴的入射线，折射后方向不变；点作沿主轴的入射线，折射后方向不变；点作沿主轴的入射线，折射后方向不变；点作沿主轴的入射线，折射后方向不变；从从从从P P P P点作任一光线点作任一光线点作任一光线点作任一光线PA PA PA PA，与透镜交于，与透镜交于，与透镜交于，与透镜交于A A A A点；过点；过点；过点；过透镜中心透镜中心透镜中心透镜中心O OO O作平行于作平行于作平行于作平行于PAPAPAPA的副轴的副轴的副轴的副轴O
45、BOBOBOB与像方焦与像方焦与像方焦与像方焦平面交于平面交于平面交于平面交于BBBB点；点；点；点；连接连接连接连接 A A A A、BBBB两点，它的延长线与沿着主轴两点，它的延长线与沿着主轴两点，它的延长线与沿着主轴两点，它的延长线与沿着主轴的光线交于点的光线交于点的光线交于点的光线交于点P P P P，则，则，则，则 P P P P 就是所求像点。就是所求像点。就是所求像点。就是所求像点。91为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（3 3 3 3）利用像方焦平面与副轴作图法（凹透镜）利用像方焦平面与副轴作图法
46、（凹透镜）利用像方焦平面与副轴作图法（凹透镜）利用像方焦平面与副轴作图法（凹透镜）PAPAPAPA为从物点为从物点为从物点为从物点P P P P发出的任一光线，与透镜交于发出的任一光线，与透镜交于发出的任一光线，与透镜交于发出的任一光线，与透镜交于A A A A点；点；点；点；过透镜中心过透镜中心过透镜中心过透镜中心OOOO作平行于作平行于作平行于作平行于PAPAPAPA的副轴的副轴的副轴的副轴OBOBOBOB，与像方焦平，与像方焦平，与像方焦平，与像方焦平 面交于面交于面交于面交于B B B B 点；点；点；点；连接连接连接连接A A A A、B B B B两点，线段两点，线段两点，线段两点
47、，线段ABABABAB的延长线就是折射光线的延长线就是折射光线的延长线就是折射光线的延长线就是折射光线,它与沿主轴的光线交于点它与沿主轴的光线交于点它与沿主轴的光线交于点它与沿主轴的光线交于点 P P P P，则，则，则，则PPPP就是所求像点。就是所求像点。就是所求像点。就是所求像点。92为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 例：光学系统如图。例：光学系统如图。例：光学系统如图。例：光学系统如图。L L L L1 1 1 1：目镜：目镜：目镜：目镜 L L L L2 2 2 2：物镜：物镜：物镜：物镜 L L L
48、 L3 3 3 3：凹面镜：凹面镜：凹面镜：凹面镜.已知：已知：已知：已知：L L L L1 1 1 1、L L L L2 2 2 2的焦距的焦距的焦距的焦距为为为为2cm2cm2cm2cm；L L L L3 3 3 3的曲率半径为的曲率半径为的曲率半径为的曲率半径为8cm8cm8cm8cm（1 1 1 1）调）调）调）调L L L L2 2 2 2，使，使，使，使L L L L1 1 1 1、L L L L2 2 2 2间距间距间距间距5cm5cm5cm5cm，L L L L2 2 2 2、L L L L3 3 3 3间间间间10cm10cm10cm10cm，试求，试求，试求，试求位于位于位
49、于位于L L L L2 2 2 2前前前前1cm1cm1cm1cm的叉丝的叉丝的叉丝的叉丝p p p p的像。的像。的像。的像。（2 2 2 2）当）当）当）当L L L L1 1 1 1、L L L L2 2 2 2间仍间仍间仍间仍5cm5cm5cm5cm，若观到一清晰叉丝，若观到一清晰叉丝，若观到一清晰叉丝，若观到一清晰叉丝p p p p的像的像的像的像L L L L2 2 2 2、L L L L3 3 3 3间距为多少？间距为多少？间距为多少？间距为多少？OOL L1 1L L2 2L L3 33.6 薄透镜薄透镜93第三章第三章 3.7 3.7 理想光具组的基点和基面理想光具组的基点和
50、基面94为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益（1）第一次成像第一次成像,以以OO1 1为原点为原点一、在空气中厚透镜物像公式的高斯形式一、在空气中厚透镜物像公式的高斯形式3.7 3.7 理想光具组的基点和基面理想光具组的基点和基面-ss95为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第二次成像第二次成像,以以O O2 2为原点为原点（2）简化（）和（）得简化（）和（）得简化上式得简化上式得3.7 3.7 理想光具组的基点和基面理想光具组的基点和