1101几何光学

1、第十一章几何光学11-1 11-1 几何光学的基本定律几何光学的基本定律 11-1-1 光的直线传播光的直线传播 各向同性的均匀介质中沿直线传播各向同性的均匀介质中沿直线传播11-1-2 光的反射光的反射两种介质的分界面一部分光被反射两种介质的分界面一部分光被反射镜面反射：镜面反射：漫反射：漫反射：n2n1反射定律：反射定律：ii 11-1-3 光的折射光的折射 折射定律：折射定律： ir2v1vi21nri sinsinn21称为第二种介质对第一种介质的相对折射率称为第二种介质对第一种介质的相对折射率 2121vvrin sinsin绝对折射率：绝对折射率：一种介质相对于真空的折射率一种介质

2、相对于真空的折射率 。 vcn 设设11vcn 22vcn 122121nnvvn rninsinsin21设光的频率为设光的频率为 2211 vv,1221nn nn 光路可逆性原理光路可逆性原理若光在空气中的波长为若光在空气中的波长为 ，则，则 11-1-4 全反射全反射 12nnic sinircici1n2n21nn 11-2 11-2 平面反射和平面折射成像平面反射和平面折射成像 11-2-1 平面反射成像 ss cadii pp 的像的像为点为点点点ss 物距（物距（p）像距（像距（p）结论：结论：物体在平面镜中所成的虚像与物体本身的物体在平面镜中所成的虚像与物体本身的大小相等，且

3、物与像对称于平面镜。大小相等，且物与像对称于平面镜。 虚像：光线的反向延长线汇聚而成的虚拟光点虚像：光线的反向延长线汇聚而成的虚拟光点同心性同心性11-2-2 11-2-2 平面折射成像平面折射成像 irn1n2s 平面折射时，各折射线的反向平面折射时，各折射线的反向延长线不交于同一点，因此不具有延长线不交于同一点，因此不具有同心性。这一现象称为同心性。这一现象称为像散像散。 irnmss n1n2snnmii tansinnsnmrr tansinrninsinsin21 snnnns12 ns 称为的称为的 s 视深视深 rco11-3 11-3 球面反射和球面折射成像球面反射和球面折射成

4、像 11-3-1 球面反射的成像公式 iihbppppo点点为为镜顶镜顶oc 为为主光轴主光轴i i ii 2 ph tanph tanrh tan 2 代入代入rpp211 2rp 发散光入射凹镜：发散光入射凹镜：prc满足上述条件的光线称为满足上述条件的光线称为傍轴光线傍轴光线。 成虚像成虚像物像关系式物像关系式prppc会聚光入射凹镜：会聚光入射凹镜：rppc发散光入射凸镜：发散光入射凸镜：总是成虚像总是成虚像p点为虚物点点为虚物点l物点物点 p 在镜前时，物距为正；物点在镜前时，物距为正；物点 p 在镜后时，在镜后时，物距为负。物距为负。l像点在镜前时，像距为正；像点在镜后时，像距像点

5、在镜前时，像距为正；像点在镜后时，像距为负。为负。 l凹面镜的曲率半径凹面镜的曲率半径 r 取正，凸面镜的曲率半径取正，凸面镜的曲率半径 r 取负。取负。l实正虚负实正虚负 。球面反射球面反射符号法则：符号法则： 物点物点 p 在主光轴上离球面镜无穷远（在主光轴上离球面镜无穷远（ p ）时，）时，入射光线可看作傍轴平行光线，该物点的像点称为入射光线可看作傍轴平行光线，该物点的像点称为球面镜的球面镜的焦点焦点。 焦距（焦距（ f ）：）： 球面镜顶点到焦点的距离。球面镜顶点到焦点的距离。球面镜焦距：球面镜焦距：2rf fpp111 物像关系式：物像关系式：凹面镜，凹面镜，r 取正，则取正，则 f

6、 取正，与实焦点相对应；取正，与实焦点相对应；凸面镜，凸面镜，r 取负，则取负，则 f 取负，与虚焦点相对应取负，与虚焦点相对应 。11-3-2 球面镜成像的作图法 球面镜成像作图法的三条特殊光线：球面镜成像作图法的三条特殊光线：平行于主光轴的傍轴入射光线经球面镜反射后过平行于主光轴的傍轴入射光线经球面镜反射后过焦点焦点f，或其反向延长线过焦点（根据焦点的定义），或其反向延长线过焦点（根据焦点的定义） 过焦点的入射光线经球面镜反射后，其反射光平过焦点的入射光线经球面镜反射后，其反射光平行于主光轴（根据光路可逆性原理）行于主光轴（根据光路可逆性原理） 过球面曲率中心过球面曲率中心c的光线（或它的

7、延长线），经的光线（或它的延长线），经球面镜反射后按原路返回。球面镜反射后按原路返回。 pcfppcfppcfpfcpp11-3-3 球面镜的横向放大率 设物体的高度为设物体的高度为 y，像高度为，像高度为 y横向放大率：横向放大率： yym pcfpqqyypproqop poq ppyy ppyym当当m 0时，成正立像。时，成正立像。 例例1. 一凹面镜的曲率半径为一凹面镜的曲率半径为 0.12m，物体位于镜顶，物体位于镜顶前前 0.04m 处，求：处，求： 像的位置，像的位置， 横向放大率。横向放大率。已知已知 r = 0.12 m ，p = 0.04 m 解：解： 由物像关系式由物像

8、关系式 rpp211 m.)m.()m.(120104011202121 prpm.120 p解得解得虚像虚像3040120 )m.()m.(ppm正立像正立像 11-3-4 球面折射成像 pcpprihbpor1n2nrninsinsin21rnin21 几何关系：几何关系： i r )(1221nnnn 解得解得ph tanph tanrh tanrnnpnpn1221 球面折射物像公式： 1n2nyqpcypirqopppyi tanpyr tan傍轴条件下：傍轴条件下： iisintan rrsintan rninsinsin21由球面折射成像的横向放大率：球面折射成像的横向放大率： pnpnyym21物距物距