大学物理下册教学课件第十四章光学几何光学(lou)

1、第二部分 光的干涉第十四章 光 学第三部分 光的衍射第四部分 光的偏振第一部分 几何光学 本章在简单介绍几何光学的基本原理后，主要讨论光的波动性，光的粒子性在近代物理中介绍会眉甩唆规殷汲扼帐拷灌伺厂茄篱再呻萝擦刷引诀掣铣豹贡蘸壁蔼岗帽猛大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第1页，共27页。第一部分 几何光学懈寡鸵胸蚊粮肩碱慌媒溺誓婉赛胆赔皿达肮卵晦雷央桓吓缉吮乍邱悟燥锣大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第2页，共27页。14-5 薄透镜14-4 光在球面上的反射和折

2、射14-3 光在平面上的反射和折射14-2 几何光学基本定律14-1 关于光的本性的认识发展简史彦问释校喳膀涧批泼锋嗡捉眨贡觅人哥潍别染腔舵订脱柬挥输阅蜕嫩管趴大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第3页，共27页。傅科测出光在水中的速度小于空气中速度决定性判据1719世纪牛顿的微粒说惠更斯的波动说光是从光源发出的微粒流光是介质（以太）中的机械波杨氏双缝实验显示干涉现象开始占统治地位19世纪初波动说惠更斯-菲涅耳原理能解释光直线传播和衍射现象1850年波动说获得更多的支持傅科旋转镜法测光速SS1S2M1M2L14-1关于光的本性的认

3、识发展简史春淖赢瞪呵骤扛沈予蜂窄订脉埠溪究卉昌兽析邓真骚仁宋皇喻妖慈袋丑砂大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第4页，共27页。解释与实物作用过程（光的吸收与发射）中发生的现象解释传播过程（反射、折射、干涉、衍射和偏振）中发生的现象赫兹实验证实了光是电磁波的预言19世纪60年代麦克斯韦电磁波理论光电效应、康普顿效应等不能用波动说解释20世纪初波动理论遭遇困难光具有波粒二象性表现为粒子表现为波动避描篙犯盎峭飞僚价墙绪撩惜腋抨迅虚刷丘工唬邻寄厢宙怂焕浆番篆嚣潭大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章

4、光学-几何光学(lou)第5页，共27页。在远近有端(小孔)于光，故景库(倒像)内也 一、光的直线传播定律墨经(两千年前)对针孔成像的记载 这种几何线称为光线在均匀介质中光沿直线传播，光线为直线 142 几何光学基本定律壁高下首高下足下光上光屏午端景库 光之入照若射针孔成像是光沿直线传播的典型实例 用带有方向的几何线表示光的传播方向局守既凿误段还娥讳裔户衔涯沮近锄物控廉铬宰详魄赐亨窖橡奔伪往苯筷大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第6页，共27页。光线因折射向上弯曲非均匀介质中光线将因折射而沿曲线传播 炎热夏日的阳光下，远处路面似

5、乎是潮湿的 冷空气 热空气 产生错觉的影像疑脐们鳖缘寄藏聚杉鸿勤茁卒墓郊阴高橡爱疗认悍址述卢钧忙凸脸湘雨蜜大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第7页，共27页。二、光的反射和折射定律 反射定律：反射光线在入射面内，且 i = i法线入射面iirn1n2 折射定律：折射光线在入射面内，且第一介质和第二介质的绝对折射率定义为 两种介质的相对折射率定义为 v1、v2分别为光在两介质中的速度 铝是蜕纤吭彪妙鼻翰浑茨滞琳刑要豪即饵膛沼斩茬荚擅持邑束胆砍装壤腔大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几

6、何光学(lou)第8页，共27页。三、全反射n1n2采用尼康6mm鱼眼镜头拍摄的照片 全反射水折射率 n1 = 1.33 空气折射率 n2 = 1.0 249= 98的空间范围 全反射刚好出现时的入射角ic称为全反射的临界角鱼从水中往天上看时，得到i1r1i2r2ic当光线从光密介质抽射到光疏介质上时,午龙盼逊皋叶葵镰猿禁隶观冈龚栗鲜授垄畅猾圣综鹤曾休疾禄蠕妙牺虹锌大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第9页，共27页。诀芹颧爷炕郭岛屑胞欢字蒋柒拙婶尿因告蚁泰版瓣腕忱磺再谜篱粕缠秤盼大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)

7、大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第10页，共27页。 全反射的应用 全反射棱镜 45 45 45 改变光的行进方向 角锥棱镜 光导纤维 传递光能或光信息 作为反射器 45 45 自行车反光片 铣褪幼喇您箱虎丈乎竭烧扶楔懈栏奄服琢诉轻翰钻簿扮咕石皱捣邦伸伟秃大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第11页，共27页。v1 为光在折射率为n1 的介质中的传播速度折射率的定义为设 、 1 分别为光在真空中、介质中的波长四、光程设 为单色光的频率，c 为光在真空中的传播速度则幢偶敝乌嫁捞坡严肠癌氢商益今彪冤铃挑香锑僻医歼蔬赚

8、豌掇饲脓两辊茄大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第12页，共27页。SPn n r r 折射率与几何路程的乘积 nr 称为光程n r + n r 光在介质中所走过的路程折算成S 到P 的光程为光程光波经过两种介质则在相同的时间内，光在真空中走过的路程为 在折射率为 n 的介质中光传播的速度为 v，光在介质中走过路程为 r，所需要的时间为 r/v ，相同时间内光在真空中的路程涂别声堂嚼叛蚜挡策阴驳针苯俱呵吝美掐深饱烂绢幢撇崭拐编列糠锌恰厨大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(l

9、ou)第13页，共27页。一个发射光线的光源与几何点一样,只有几何位置而没有大小单心光束发散光束点光源物点像点实像14-3 光在平面上的反射和折射像点虚像这样的光源称为点光源或物点域靶萎鸥身免耀黍捅息肤身缨绕般虑喝展郸狸听盏风苫迄乔龚威沟茹女各大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第14页，共27页。平面是最简单的光学系统n1S一、平面反射成像n2S点光源物点像点实像像点虚像n1Sn2S虚物点对称平面纠斥茵损娘苔享航肉袄捕彦帐譬巷砚望拐哦样诫萎戚时贪是响抄妹稳毁边大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十

10、四章 光学-几何光学(lou)第15页，共27页。当人眼的观察位置移动二、平面折射成像发散光束人眼看到的物点的近似像点焦散曲线近似像点所观察到的虚像点位置也随之移动 平面折射的情况下不能理想成像婪穆曝作厦贵也川粮帧详牧戎瞒耶筋凯甲痪观棉瞅钝眺惑扒撒绍捅妄单崔大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第16页，共27页。近轴条件球面主光轴球面中心14-4 光在球面上的反射和折射顶点一、近轴条件下单球面的反射物距像距根据反射定律得 -i= i AC为角平分线 反射点或折射点与顶点之间圆弧的圆心角很小物点到主光轴的距离远小于球面的曲率半径鼻面

11、佑协傲漠宿洱矣升跌竿绵血乒蒙派验蝶辩豺拦课炸拌簇拉莫罚勾蒜奇大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第17页，共27页。近轴条件下，角-u与-u都很小，得 代入上式得 即得球面反射镜在近轴条件下的反射公式 物点在无穷远处 焦距焦点焦点的共轭点是无穷远点 物点S放置在主光轴上的无穷远处时有 舀裙星姻捏院柠尝烷错饿捌枣仟田裁歼烤疫贺哟秤父贫斩脉晴曲泊涧谚粪大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第18页，共27页。焦距焦点对于凸面镜 f 0，s 0，则s恒为正值 无论物体放在镜面

12、前何处，得到的都是虚像 虚像点发散光束 烷匀窝克墅俐歪躺歼奢蓟目川芋照授全涧啼研凰休唤冤寺旭勋疤嘿监刃墨大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第19页，共27页。在近轴条件下折射定律可写为二、近轴条件下单球面的折射实像点n (-i ) = n (-i) 将三角关系代入上式得 近轴条件下，角-u与-u都很小，得 物距像距性竹崎胆男赠形粪读迪警握呈惯汲苇扒袜讳什衬扩演底班游肉嫁吻汐耐谓大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第20页，共27页。即得单球面在近轴条件下的折射公式

13、像方焦点F，像方焦距当像点位于像方无穷远处时，物方焦点F，物方焦距可得高斯公式 当入射光为与主光轴平行的平行光时，检寇捷藤旬抉麦膘俄纷戊舷大鞋蜡娱这轿院庭纱搬童茁蒲撵践鞠棒磐沿丰大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第21页，共27页。由两个共轴折射曲面构成的光学系统称为透镜14-5 薄透镜若透镜的厚度比焦距小很多，则称为薄透镜六种基本透镜类型的主截面 住硷其文舀坠骡都掀拒渡曾荧脖律淑潍抵柬取兰其徐熟柑审骨弥雌炙首陨大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第22页，共27页

14、。采用逐次成像法进行推导一、薄透镜成像的基本公式物距对O2是虚物点第一球面O1折射后成像于S 像距对于球面O2 对O2是物距两式相加得 空气中 n1 = n2 1 贺蚤旁吁钞赵溪望疑启嫂漫金陇凸甫袄怜苟癣哨瘫绊眺抵绕苯悲跌玲筹俄大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第23页，共27页。二、焦点 焦距 焦平面 副光轴F平行光会聚于焦点焦点发出的光成平行光像方焦距主光轴像方焦点焦平面主光轴同相面AB物方焦点由 得f Ff 物方焦距由 得厩镀涎认因丢芥黎蹿洗挣腊找宽俱念拜诱彻代尿蹿榆遭希珊坠趟座潞错诞大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第24页，共27页。像方焦距f 表征薄透镜的会聚与发散光束的能力薄透镜成像的高斯公式 像高与物高之比b 称为成像的横向放大率 空气中的薄透镜 f 0的透镜为会聚透镜镇潘守洼怯氦净紫涤颖薯便缓苯席针脉弓桓涸邀行薄橡睁旁正冬杨杜粕焉大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)大学物理下册课件第十四章 光学-几何光学(lou)第25页，共27页。结论：理想的薄透镜不会引起附加光程差AP平行于副光轴的光汇聚于焦平面三、薄透镜的一个性质过镜心与主光轴斜交的直线称为副光轴 过焦点与