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1、第16章几何光学1第1页，本讲稿共13页第第16章章 几何光学几何光学四、四、光的折射定律光的折射定律16-1 几何光学的基本规律几何光学的基本规律光在均匀的介质中沿直线传播光在均匀的介质中沿直线传播三、三、光的反射定律光的反射定律一、一、光的直线传播定律光的直线传播定律光疏媒质光疏媒质光密媒质光密媒质全反射条件全反射条件临界角临界角 A二、二、光的独立传播定律光的独立传播定律来自不同方向的光线在介质中相遇后，各保来自不同方向的光线在介质中相遇后，各保持原来的传播方向继续传播。持原来的传播方向继续传播。2第2页，本讲稿共13页16-2 费马原理及其应用费马原理及其应用一、费马原理一、费马原理两
2、种表述：两种表述：1.1.光在两点之间传播的实际路径是使所花费的光在两点之间传播的实际路径是使所花费的时间最时间最短短。2.光线沿光线沿光程光程为为平稳值平稳值的路径而传播。的路径而传播。光程光程光从光从 S 到到 P 所用时间所用时间对连续介质对连续介质光在介质中的光程：光在介质中的光程：等于在相同时间等于在相同时间 t 内光线在真空内光线在真空中所走的路程。中所走的路程。（折合路程折合路程）3第3页，本讲稿共13页 2.光线沿光程为平稳值的路径而传播平稳值平稳值的三种基本含义的三种基本含义：极小值：极小值：费马原理推论：费马原理推论：物象等光程物象等光程，即由物点发出的所有光线通过光具组，
3、即由物点发出的所有光线通过光具组后均应以相等的光程到达像点。后均应以相等的光程到达像点。例例1.证明反射定律证明反射定律二、费马原理的应用二、费马原理的应用直线传播、反射、折射直线传播、反射、折射极大值：极大值：凹球面反射镜凹球面反射镜常数：常数：成像系统的物像关系成像系统的物像关系4第4页，本讲稿共13页例例2.证明折射定律证明折射定律由由费马原理费马原理5第5页，本讲稿共13页一、共轴理想光学系统成像的基本概念一、共轴理想光学系统成像的基本概念发散同心光束发散同心光束会聚同心光束会聚同心光束实物成实像实物成实像实物成虚像实物成虚像虚物成实像虚物成实像虚物成虚像虚物成虚像在理想光学系统中，从
4、物点到像点之间的各条光线光程都相等在理想光学系统中，从物点到像点之间的各条光线光程都相等共轴理想系共轴理想系共轴理想系共轴理想系16-3 球面成像6第6页，本讲稿共13页二、球面反射和折射成像二、球面反射和折射成像符号法则：符号法则：（1）物点在镜前，物距）物点在镜前，物距 p0；物点在镜后，物距物点在镜后，物距 p0；像点在镜后，像距像点在镜后，像距q0（3）凹面）凹面镜镜的曲率半径的曲率半径 r 为正，为正，凸面镜的曲率半径凸面镜的曲率半径 r为负为负实正虚负实正虚负沿光线前进方向沿光线前进方向凹球面镜傍轴反射成像凹球面镜傍轴反射成像凸球面镜傍轴反射成像凸球面镜傍轴反射成像7第7页，本讲稿
5、共13页设设 n=1傍轴近似条件下傍轴近似条件下傍轴光线下球面反射成像公式傍轴光线下球面反射成像公式平行光线入射平行光线入射焦距焦距8第8页，本讲稿共13页凹球面镜傍轴折射成像凹球面镜傍轴折射成像凸球面镜傍轴折射成像凸球面镜傍轴折射成像运用同样的方法可以得到运用同样的方法可以得到傍轴光线下球面折射成像公式傍轴光线下球面折射成像公式9第9页，本讲稿共13页16-4 薄透镜傍轴成像薄透镜傍轴成像两次单球面镜折射成像两次单球面镜折射成像薄透镜薄透镜10第10页，本讲稿共13页由薄透镜成像公式由薄透镜成像公式11第11页，本讲稿共13页薄透镜傍轴成像光路薄透镜傍轴成像光路焦平面焦平面副光轴副光轴主光轴主光轴凸透镜凸透镜倒立放倒立放大实像大实像倒立缩倒立缩小实像小实像凹透镜凹透镜12第12页，本讲稿共13页正立放大虚像正立放大虚像13第13页，本讲稿共13页