【正文】 均勻介質(zhì)中， 光線在介質(zhì)中傳播的光程等于光線從一點(diǎn)到另一點(diǎn)傳播的時(shí)間與在真空中傳播速度的乘積，即 等于同一時(shí)間內(nèi)光在真空中所走過(guò)的幾何路程 非均勻介質(zhì)中， ds ndl?( , , )BAs n x y z dl? ?2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 費(fèi)馬原理指出：在 A、 B兩點(diǎn)間光線傳播的實(shí)際路徑，與任何其他可能路徑相比其光程為極值，極值為極大或極小或恒定值。即光線的實(shí)際路徑上光程變分為零： 兩點(diǎn)之間光沿著所需時(shí)間為極值的路徑傳播 ,0BBAAs n d l s n d l??? ? ???2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 關(guān)于光傳播路徑的幾個(gè)定律均可由費(fèi)馬原理得到。 A到 B經(jīng)界面一次反射的最短路徑 I N I” O A BC由 可得 ()0d A O Bdx ?2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 實(shí)際光程在不同情況下相應(yīng)于定值、極大值、極小值和拐點(diǎn) 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 167。 成像的基本概率與完善成像條件 ※ 光學(xué)系統(tǒng) 的作用之一是對(duì)物體 成像 ，因此必須搞清物像的基本概念和它們的關(guān)系。 ※ 物體通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)（ 光組 ）成像，光學(xué)系統(tǒng) (各種光學(xué)儀器 )由一系列 光學(xué)零件 組成。 ※ 光學(xué)系統(tǒng)一般是軸對(duì)稱的，有一條公共軸線，稱為 光軸 。這種系統(tǒng)被稱為 “共軸系統(tǒng)” 光軸 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 ?由兩個(gè)球面構(gòu)成的透鏡中，通過(guò)兩球面球心的直線為 光軸 。 光軸 頂點(diǎn) 光軸與透鏡面的交點(diǎn)稱為： 頂點(diǎn) 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 物像的虛實(shí) ※ 由實(shí)際光線成的像，稱為 實(shí)像 。 在凸透鏡 2f 外放一個(gè)點(diǎn)燃的蠟燭，后面放一個(gè)紙屏，當(dāng)紙屏放到某一位置時(shí)，會(huì)在屏上得到蠟燭清晰的像。 如電影，幻燈機(jī)，照相機(jī)成像 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 有的光學(xué)系統(tǒng)成的像，能被眼睛看到，卻無(wú)法在屏上得到 這些像不是由實(shí)際光線相交得來(lái)，而是由實(shí)際光線的反向延長(zhǎng)線相交得來(lái)。 ※ 由反射或折射光線的反向延長(zhǎng)線相交所得的像稱為 虛像 如照鏡子，顯微鏡，望遠(yuǎn)鏡等。 F’ F’ 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 與像類似，物也分兩種 ※ 實(shí)物 ：自己發(fā)光的物體。 ※ 虛物 ：不是由實(shí)際光線而是由光線的延長(zhǎng)線相交而成的物。 虛物不能人為設(shè)定 ，它是前一系統(tǒng)所成的像被當(dāng)前系統(tǒng)截取得到的。 如燈泡、蠟燭等，也可以是被照明后發(fā)光的物體，如人物，景物等。 A A’ A 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 請(qǐng)判斷物與像的虛實(shí) A A’ A A’ A A’ A A’ a. 實(shí)物成實(shí)像 b. 實(shí)物成虛像 c. 虛物成實(shí)像 （對(duì)于第二個(gè)透鏡） d. 虛物成虛像 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 判斷虛實(shí)小竅門： ※ 實(shí)物，虛像對(duì)應(yīng)發(fā)散的同心光束。 ※ 虛物，實(shí)像對(duì)應(yīng)匯聚的同心光束。 照相機(jī) 實(shí)物 物的 虛像 照相機(jī)的實(shí)物 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 注意： 物、像的概念是 相對(duì)于 光組 來(lái)說(shuō)的 B1 L1 L2 A B B’ A1 A’ 對(duì)于 L1而言， A1B1是 AB的像 。 對(duì) L2而言， A1B1是物， A’B’是像，則 A1B1稱為 中間像 ※ 物所在的空間為 物空間 ，像所在的空間為 像空間 ，兩者的范圍都是（ ∞,+∞） 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 二、完善成像條件 表述一： 入射波面為球面波時(shí)，出射波面也為球 面波。 表述二： 入射光是同心光束時(shí)，出射光束也是同 心光束。 表述三： 物點(diǎn)及其像點(diǎn)之間任意兩條光路的光程 相等。 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 一、基本 概念與符號(hào)規(guī)則 ※ C： 球面曲率中心 。 ※ OE： 透鏡球面 ，也是兩種介質(zhì) n 與 n’ 的分界面。 ※ OC： 球面曲率半徑 , r。 ※ O： 頂點(diǎn) 。 ※ h： 光線投射高度 。 E O h C n n’ r 167。 光路計(jì)算與近軸光學(xué)系統(tǒng) 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 ※ 子午面 : 包含物點(diǎn)（或物體）和光軸的光路截面 。 ※ 單個(gè)折射球面的結(jié)構(gòu)參數(shù)： r , n , n’。 給定了結(jié)構(gòu)參數(shù)和物點(diǎn) A后，即可確定 A點(diǎn)的像。 A E O h C n n’ r 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 U ※ 物點(diǎn) A在光軸上，其到頂點(diǎn) O的距離 OA為 物方截距 ，用 L 表示。 ※ 入射光線 AE與光軸的夾角為物方傾斜角也叫 物方孔徑角 ，用 U 表示。 A E O h C n n’ r L 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 折射光線 EA’ 由以下參量確定： ※ 像方截距： 頂點(diǎn) O到折射光線與光軸交點(diǎn)，用 L’表示。 ※ 像方傾斜角： 折射光線 EA’ 與光軸的夾角，也叫像方孔徑角，用 U’ 表示。 A E O h C n n’ r L U A’ L’ U’ 像方參數(shù)與對(duì)應(yīng)的物方參數(shù)所用的字母相同，并加以“ ’ ” 相區(qū)別。 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 只知道無(wú)符號(hào)的參數(shù)，光線可能有四種情況。要確定光線的位置，僅有參量是不夠的，還必須對(duì)符號(hào)作出規(guī)定。 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 符號(hào)規(guī)則 （一）光路方向 從左向右為 正向光路 ，反之為 反向光路 。 正向光路 反向光路 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 （二）線段 1. 沿軸線段 ：從起點(diǎn)（原點(diǎn)）到終點(diǎn)的方向與光線傳播方向相同， 為正 ；反之 為負(fù) 。 即線段的 原點(diǎn) 為起點(diǎn)， 向右為正，向左為負(fù) 。 原點(diǎn) + 原點(diǎn) 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 ※ 原點(diǎn)規(guī)定 ： （ 1）曲率半徑 r ,以球面頂點(diǎn) O為原點(diǎn) ，球心 C在右為正 ，在左為負(fù) 。 E A O +r C A E C r O 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 （ 2）物方截距 L 和像方截距 L’ 也以 頂點(diǎn) O為原點(diǎn) ，到光線與光軸交點(diǎn)， 向右為正，向左為負(fù) 。 A A’ L +L’ E O C A E C L’ L A’ O 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 （ 3）球面間隔 d 以 前一個(gè)球面的頂點(diǎn)為原點(diǎn) ， 向右為正，向左為負(fù) 。 （在折射系統(tǒng)中總為正， 在反射和折反系統(tǒng)中才有為負(fù)的情況 ） O1 O2 O1 O2 O1 O2 +d +d d 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 2. 垂軸線段 ：以 光軸 為界， 上方為正，下方為負(fù) 。 A B +y O E C +h A’ B’ y’ 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 （三）角度 ※ 角度的度量一律以 銳角 來(lái)度量，由 起始邊 順時(shí)針轉(zhuǎn)到 終止邊 為正，逆時(shí)針為負(fù)。 ※ 起始邊規(guī)定如下： （ 1）光線與光軸的夾角，如 U, U’ , 以 光軸 為起始邊 。 U U’ A B L y O E C r L’ A’ B’ h y’ 2022/3/13 黑工程電子系測(cè)控教研室 （ 2） 光線與法線的夾角，如 I, I’, 以 光線 為起始邊 。 A B L y O E U C r L’ A’ U’ B