应用光学复习 第一章

应用光学

复习课件第一章祝同学们考试顺利2•代表人物–胡克（R.Hooke）–惠更斯（C.Huygens）提出的。•其认为–光是一种波动，光的传播不是微粒的运动，而是运动能量按波的形式迁移的过程。–波动说能更简单地解释光的反射、折射现象。–遗憾的是由于把光现象看成某种机械运动过程，认为光是一种弹性波，因而必须臆想一种特殊的弹性介质（以太ether）充满空间，这种介质应密度极小和弹性模量极大。这些均无法实验验证。波动说Wavetheory3应用光学课程教学内容第一章几何光学的基本定律与成像概念第二章共轴球面系统的物像关系（重点）第三章平面镜、棱镜系统第四章光学系统中成像光束的限制第五章辐射度学和光度学基础（能量）第六章色度学第七章光学系统的像质评价和像差(成像质量的评价)第八章典型光学系统（望远镜、显微镜、照相机、投影仪）4第一章几何光学的基本定律

与成像概念

basiclawsofgeometricalopticsandbasicimagingconcepts5第一节几何光学的基本定律几何光学是以光线的概念为基础，采用几何的方法研究光在介质中的传播规律和光学系统的成像特性按几何光学的观点，光经过介质的传播问题可归结为四个基本定律：光的直线传播定律、光的独立传播定律、光的反射定律和折射定律

61.光波、光线、光束

lightwaves、raysandbeams光波光波是一种电磁波，是一定频率范围内的电磁波，波长比一般的无线电波的短可见光：400nm-760nm紫外光：5-400nm红外光：780nm-40µm近红外：780nm-3µm中红外：3µm－6µm远红外：6µm－40µm78光源lightsources光源：任何能辐射光能的的物体点光源：无任何尺寸，在空间只有几何位置的光源实际中是当光源的大小与其辐射光能的作用距离相比可忽略不计，则视为点光源光学介质opticalmediums光学介质：光从一个地方传至另一个地方的空间。空气、水、玻璃各项同性介质:光学介质的光学性质不随方向而改变各向异性介质：单晶体（双折射现象）均匀介质：光学介质的不同部分具有相同的光学性质均匀各向同性介质性价比手机资讯尽在移动爸爸mtk手机网9波前wa些ve征f蹈ro遗nt波前舒：某听一瞬奴间波贿动所姻到达汁的位姑置构揪成的秘曲面波面字：传炸播过牙程中铃振动益相位胀相同谅的各如点所京连结挤成的金曲面在任黎何的校时刻闭都只歼能有呆一个桃确定猪的波绝前；挡波面壮的数联目则滨是任陡意多硬的球面抱波：棉波面知为球航面的喉波，哭点光此源平面耀波：失无穷践远光层源柱面饺波：饶线光耍源10光线诵：传灿输光能的有方向的几辩何线在各涛向同傅性介虎质中爹，光脂沿着奸波面默的法注线方票向传献输，溜所以示波面慰的法纯线就辰是光滥线光束光束呼：具成有一最定关明系的环光线难的集牵合同心祖光束鸽：同曾一个岭发光晌点发沟出或眨相交彻于同概一点平行库光束恭：发遥光点伪位于虹无穷凯远，绢平面吼光波像散乳光束芹：既嫂不相笑交于甜一点古，又椒不平俘行，仗但有尽一定掏关系蹄的光虎线的暮集合翠，与盲非球赞面的超高次备曲面录光波伍相对扔应112.几何榴光学循的适销用条载件光学碗系统李的尺虫度远霞大于蒙光波葬的波桂长介质客是均缓匀和葡各向墓同性厨的•几何鱼光学(G粒eo洗me撕tr晌ic列al由O歌pt晴ic副s)又叫秩射线预光学勇，是往光学尝的重半要组购成部淋分，稳也是灯光学琴的基锣础。•它采甚用几菊何方枝法研戚究光幅在均表匀介融质中稠的传吹播及裙应用锦，不帅涉及族光的仙本质拥问题睛。•其基石础是共光波云长趋膨于零(λ控<<垄a,娃a为物宇体尺救度)。123.基本昂定律光的回直线置传播喇定律各向绿同性厨的均赴匀介在质局限鄙性当光户经过链尺寸揪与光概波长痰接近皇或更塘小的穗小孔欢或狭季缝时奸，光洋的传想播将岩偏离询直线随，筐“光估的衍遭射”当光莲在非士均匀撤介质逢中传淡播时辞，是片沿曲示线传殖播的13光的存独立岭传播舍定律从不较同光逢源发唉出的型光线域，在乔空间花某点迟相遇勿时，闭彼此嚷互不纠影响而，各题光线诞独立详传播利用末这条直定律仙，研宫究某绿一光宣线传乔播时咏，可妇不考奥虑其门它光酸线的涉影响结。大凑大简蓝化我忙们对郊光线查传播话的研冶究14光的宴反射奴和折帆射定倚律光传丙播到喘两种弓不同脱介质灯的光禁滑分槐界面膊上时菌，继舅续传坏播的助光线阻或返到回原荷介质命，或议进入专另一削介质型。前数者称意为光而的反乎射，兄后者蔑为光膨的折旨射。光的言反射纽奉定律同一败平面室内；挡法线耳的两壶侧，泳且I′′=-垄In′II′n-I′′15界面入射面16折射捕定律在同垦一平骗面内ns目in刻I=n′樱si讽nI′折射楼率n：表欺征透威明介罚质光平学性凡质的以重要佣参数皮之一柴。n=疲c/码v,描述碎介质禽中的泽光速补相对钓于真霸空中受的光请速减拐慢程按度的洪物理李量空气裳，n略大搂于1（实慨际应时用中淋大都劳假设缸为≈1）水，n序≈1岭.3玻璃蔑，n想≈1刘.4箭5粮–1挺.7宏5光折佛射晶正体，兴如铌女酸锂n高≈2汁.2郑–带2.宜3反射消定律货可以晓看作召折射揉定律蜂的特炎殊情县况(n传′=命-欣n)174.两个乌重要咳的光障学现矮象光路董可逆光的古全反话射to柜ta边l络re爆fl等ec脑ti漆on在一杠般情投况下岁，光父线至睬透明她介质筛的分屈界面扇时，征将同属时发络生反低射和远折射融。在冬一定满的条坊件下偷，界土面可愉将入罢射光莲线全傻部反旗射回净去，校而无帅折射羞现象遵，这恢就是翼光的害全反黄射。18当入啦射角胆增大翅到某只一程欲度时据，折径射角慎达到90°折射鸽光线器沿界穴面掠屿射出庙去，糖这时房诚的入锡射角砖为临少界入旗射角当I碍>Im时，I′变为涂虚数折射饿光消精失，未能量顾全部朝被反绒射发生举全反泡射的柄条件碎：光线邮由光倒密向领光疏矮介质竭入射狗；入射病角>临界悉角19例如成从护玻璃铁到空成气的恩交界族面：n=使1.顿5,怎n′=1糟,Im=s气in-11.怠5/破1=咽41好.8°I>Im,可发铜生全壳反射20全反撑射广榴泛应肠用到向光学鉴仪器善中：全反放射在品理论炊上优哈于一届切镜裕面反虫射，拘在实别际的呼光学咽仪器谋中，掀常利迎用全反害射棱屋镜代替届平面滴反射摸镜，课以较棵少光梁能的羽反射懂损失光纤指纹丽检测2122光纤23指纹蔽开门/考勤光线阻经玻腔璃射恐到指笼纹谷班的地倾方后过在玻躬璃与扎空气物的界自面发哲生全铅反射永，光错线被谅反射醒到CC童D，而印射向锁脊的僵光线获不发香生全庄反射纯，而梁是被笑脊与巨玻璃占的接刻触面搞吸收柔或者拍漫反渗射到厉别的勉地方页，这饰样就供在CC墓D上形滔成了薯指纹纵的图微象245.费马赛原理几何臂光学伏的三攻个基堵本定胞律，帖说明扯了光慎从一肯点传霜播到敏另一夜点的既传播掩规律宣，而轧费马四原理炕则从片光程虑的角植度阐悄述光株的传堂播规烤律费马辆原理仅，不骡是建农立在翠实验委基础辰上的冬定律皇，也向不是帮从数课学上碧导出优的定奋理，拾而是屯一个最基苹本的穗假设掘。费马危原理是几钩何光循学中稼光传膨播的滩理论搂基础塔。很称多定萌律和束对事览物总慌图像姥的描牲述，名均可贤由其沙得到欧正确帽的结挣果，辨但不咏是一票种计以算工胳具。25光程糠：光鸡在介滋质中其经过万的几踢何路培径l和该铅介质库的折敲射率n的乘窝积L＝n*衔l=弱c/番v*享l=甜c*术l/指v=琴c*闷t（t为光激在介寺质中吐传播部的时货间）光在误某种黑介质探中的获光程灶，等屋于相餐同时把间内诸光在氏真空痛中的传传播亿距离毙。只要恼光经幕过不用同介卷质中暮的传雪播时榆间相寸同，乳则光拣程也辞相同在任消意两旦个波诱面之端间的字所有朵光线奸，光匙程也礼相同团，（追波面护是相淘同时叠间到怠达点快的曲访面）光经递过若堵干种祸介质冒时，强光程眯为各残介质璃折射劳率与禽几何厉路径碌乘积巷之和育。若介杀质为选非均奏匀，检折射控率连纵续变换化，菠则26费马采原理雨：光舰是沿屡着光御程为君极值逆（极绳大、广极小痰或常幅量）栏的路辅径传握播的劝。（16半79年）可推经导光肺基本岂定律费马近原理坏规定肠了光蝴线传撇播的递唯一劣可实旱现的幅路径额，不老论光分线正雁向传津播还四是逆横向传爆播，叮必沿讯同一削路径裳。因今而借练助于低费马由原理械可说晴明光叉的可农逆性葬原理肉的正捐确性对于灵光程交取极联大或爽常量或的情邪况旋转瞒椭球众凹面犯反射顶镜27作业纸：1.推导扔光纤统的最意大入纷射角2.费马彻原理走证明里反射周定律28第二系节笋成像胜的基雾本概吊念一戒光学凉系统光学舌系统顾：由激一系梦列反热射、腔折射汤表面灭（零绕件）贿按一久定方许式组博合而世成，述从而鼠满足翻一定辱使用钱要求怎的组浇合球面毅系统误：光同学表渔面均亚为球槐面共轴子球面算系统栗：各危球面金的球梢心均倒在一助直线撇上非球要面系革统：29二吴成像辣概念物点辉：物思光束仁的交争点像点碑：像钥光束牲的交导点成像猾：物献点发舌出的要同心边光束蝇、经塘光学汽系统粮后变轻为另钞一个饺同心槐光束实物扣、实螺像点粒：实窑际光统线的皱会聚叠点虚物传、虚越像点镇：由舒光线直的延国长线至构成枕的物宿像点共轭渗：物领经光坏学系舌统后季与像歼的对极应关样系（A、A′对称客性）物空认间：限物所妻在的害空间舞（包洗括虚况物）像空以间：路物所榴在的晌空间龄（包折括虚赛像）物空麦间与风像空将间可谦能重短合30实物成虚像虚物成实像实物成实像虚物成虚像31完善佳成像百的条任件1.完善锦像的其定义：每齐一个帐物点君对应命于唯风一的彻一个嫌像点探，该盯像点否称为完善冒像点，物想体上炕每个废点经床过光卵学系拜统后孝所成表完善威像点暮的集借合就稿是该慈物经庭过关扛学系肿统后鲜的完善规像2.完善臣成像仪的条尝件：①入射惠波面拦为球站面波沸时，饮出射奴波面角也为卡球面恨波∵球面借波对英应同觉心光会束(会聚情或发彩散)∴②入射衫光束你为同鼠心光盼束时甩，出遇射光惹束亦扒为同敲心光慨束32马吕托斯定歌律Ma躁lu难sla没w:垂直予于波隶面的坚光线拍束，汪经过堆任意徐多次亮反射咏和折银射后钩，出钞射波裕面仍夏和出颜射光测束垂热直，口且入区射波拉面和努出射蜻波面终对应统点之战间的宇光程刑相等待。费马晕原理营，在盖任意诸两个饶波面冤之间脏的所摘有光姨线，宵光程清也相往同，相（波