光學(xué)教程(姚啟鈞)第三章-幾何光學(xué)的基本原理(已修改)
2025-08-07 09:58 本頁(yè)面
【正文】 光在平面界面上的反射和折射 光學(xué)纖維 1 光在平面上的反射成像 (光束單心性不受破壞 ) D M’ M P‘ P C B A 平面鏡是一個(gè)不破壞光束單心性、理想成像的完善的光學(xué)系統(tǒng)。并且也是唯一的一個(gè)。 2 光束單心性的破壞（折射成像） 1n2nP P1 P2 P’ 單心性受到破壞，不能點(diǎn)物成點(diǎn)像 . ynny12??像似深度 y 3 全反射 光學(xué)纖維 (1) 全反射：只有反射而無(wú)折射的現(xiàn)象稱(chēng)為全折射。 x A3 n2 n1 O y P i1 i2 ic A1 A2 臨界角其中全反射條件?1210121121si n90si nsi n::nnnniii⑵nn⑴cc?? ????????????光進(jìn)入光學(xué)纖維后 ,多次 在內(nèi)壁上發(fā)生全內(nèi)反射 , 光從纖維的一端傳向另 一端 . 光學(xué)纖維 :中央折射率 大 ,表層折射率小的透 明細(xì)玻璃絲 . (a) 原理 (2) 光學(xué)纖維 b 梯度型光纖 階躍型光纖 a rrn n階躍型多模光纖 梯度型多模光纖 2n1n0n2niA i?i??2?B )1ar cs in ( 222100 nnni ??凡是入射角小于 i0 的入射光 ， 都將通過(guò)多次全反射從一端傳向另一端；入射角大于 i0 的光線 ， 將透過(guò)內(nèi)壁進(jìn)入外層 ， 不能繼續(xù)傳送 ． 階躍光學(xué)纖維的端面 12 nn ?00 sin in稱(chēng)為光學(xué)纖維的 數(shù)值孔經(jīng) ，它決定了可經(jīng)光學(xué)纖維傳遞的光束的入射角 . 光通信 優(yōu)點(diǎn)： 1) 低損耗 窗玻璃 幾千分貝 /公里 光學(xué)玻璃 500分貝 /公里 雨后清澄的大氣 1分貝 /公里 石英光纖 /公里 2) 信帶寬、容量大、速度快 3) 電氣絕緣性能好 無(wú)感應(yīng) 無(wú)串話 4) 重量輕 線徑細(xì) 可繞性好 6) 資源豐富 價(jià)格低 5) 耐火 耐腐蝕 可用在許多惡劣環(huán)境下 五脊棱鏡 波羅棱鏡 使像轉(zhuǎn)過(guò)900 4 棱鏡 借助光在棱鏡中的全反射 ， 改變光進(jìn)行的方向 . 這種棱鏡被廣泛應(yīng)用在各種光學(xué)儀器中和各種實(shí)驗(yàn)光路中 .由于全反射時(shí)光能量能完全返回原介質(zhì) ,所以它比鍍鋁或鍍其他介質(zhì)膜的反射鏡更優(yōu)越 ,后者的反射面上對(duì)光能量有一定的吸收 . 90０ 450 組合波羅棱鏡 ， 望遠(yuǎn)鏡正像系統(tǒng) ,使像面旋轉(zhuǎn) 1800 下頁(yè) 上頁(yè) 后反射直角棱鏡 光線進(jìn)入棱 鏡 ,依次經(jīng)三 直角面反射 后 ,出射光線 與入射光線反 向平行 XYZ 后反射鏡又稱(chēng)四面直角體 ,空間一定范圍的光線 ,依次經(jīng)三個(gè)相互垂直的平面反射后 ,出射光線的方向與入射光線的方向相反 .這種棱鏡在激光諧振腔中可以代替高反射介質(zhì)鏡 。在激光測(cè)距中把它當(dāng)作被測(cè)目標(biāo)的反射器 ,不僅減少能量損失 ,而且減少了瞄準(zhǔn)調(diào)整的困難 。在高速公路上 ,這樣的四面體常用來(lái)作 “ 無(wú)源路燈 ” . 三棱鏡兩折射面的夾角稱(chēng)三棱鏡 頂角 A。 出射光與入射光之間的夾角稱(chēng)棱鏡的 偏向角 ?。 三棱鏡 A n2 n1 E D C B ?1i2i 39。2i39。1i（ 1）偏向角 ? ? ? ?AiiAiiiiii??????????39。1139。2239。239。121??
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