高二物理竞赛单心光束实像和虚像课件

§1.单心光束实像和虚像一.单心光束、实像、虚像1.发光点：只有几何位置而没有大小的发射光束的光源。若光线实际发自于某点，则称该点为实发光点；若某点为诸光线反向延长线的交点，则该点称为虚发光点。2.单心光束：只有一个交点的光束，称单心光束。此交点也称为光束的顶点。发散单心光束会聚单心光束3.实像、虚像

当顶点为光束的发出点时，该顶点称为光源、物点。

当单心光束经光学系统折射或反射后，仍能找到一个顶点，称光束保持了其单心性。该顶点称为象点。实象：有实际光线会聚的象点。虚象：无实际光线会聚的象点。（光束反向延长线的交点）。P‘PP’P实像虚像光学系统光学系统光学系统实物成虚实象光学系统物空间像空间实物成实象光学系统虚物成实象物空间与像空间

光在平面介面上的反射和折射

一般情况下，光在介面上反射和折射后，其单心性不再保持。但只要满足适当的条件，可以近似地得到保持。接下来的两节，主要研究在不同介面反射、折射时，光束单心性的保持情况。一、光在平面上的反射DM’MP‘PCBA

点光源P发出单心光束，经平面镜反射后，形成一束发散光束，其反向延长线交于一点P‘，且与P点对称。

平面镜是一个不破坏光束单心性、理想成像的完善的光学系统。并且也是唯一的一个。二、光在平面介面上的折射光束单心性的破坏

介质n1中的发光点P发出单心光束经介面XOZ折射后进入介质n2，现取其中一微元光束，在XOY平面内,其折射光束的反向延长线交于P’点，并与OY轴交于P1、P2两点。折射后，光束的单心性已被破坏!xB1B2n2n1OyP2P1PP`i1i2i1+△i1i2＋△i2A1A2●●z×三.全反射光学纤维全反射：全反射的条件：

只有反射而无折射的现象称为全反射。应用：光学纤维xA3n2n1OyPi1i2icA1A2四.棱镜EDCB1.偏向角、最小偏向角：

棱镜是一种由多个平面界面组合而成的光学元件。光通过棱镜时，产生两个或两个以上界面的连续折射，传播方向发生偏折。最常用的棱镜是三棱镜。三棱镜两折射面的夹角称三棱镜顶角A。An2n1出射光与入射光之间的夹角称棱镜的偏向角。EDCBAn2n1此时，入射角最小偏向角：可以证明：当光路对称+2sin2sinsinsin0212AAiin==q:,1n1=则由折射定律有即若此时三棱镜处于空气中θ达最小值即：

分光：当用白光入射时，由于折射率的不同，出射光将展开成彩带即光谱。

改变光路：如右图示4504502.应用光在单球面上的近轴成象一.基本概念和符号规则

光轴：若光学系统由球面组成，各球心的连线在一条直线上，则称为共轴球面系统，这条直线为该光学系统的光轴。nn´rdhQODCQ´P´-PM光轴顶点

（1）线段：光轴方向上，以顶点为起点，沿光线进行方向为正，反之为负；垂直方向上，主光轴上方为正，反之为负。

（2）球面的曲率半径：球心在球面顶点的右方为正，反之为负。(自左向右为正方向）符号规则：nn´rdhQODCQ´P´-PM★（3）物距：自参考点（球面顶点、薄透镜的光心）到物点，沿光线方向为正，反之为负。（4）象距：自参考点（球面顶点、薄透镜的光心）到象点，沿光线方向为正，反之为负。

（5）物高和象高：物高和象高垂直于光轴，向上为正，反之为负。（6）角