【文章內(nèi)容簡介】 ated area 作業(yè)： , 8, 9 Chapter1 光路可逆 A B 光路可逆： 求焦點(diǎn) 光學(xué)設(shè)計中，逆向計算：目鏡，顯微物鏡等 Chapter1 費(fèi)馬原理 光從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)，期間無論經(jīng)過多少次折射和反射，其光程為極值。 光是沿著光程為極值（極大 、 極小或常量）的路徑傳播的。 光程 光線在介質(zhì)中所走過的幾何路程和折射率的乘積稱為光程 。 光程等于在相同的時間內(nèi) ， 光在真空中傳播的幾何路程 。 兩個波面之間的所有光線的光程都相等 。 Chapter1 馬呂斯定律 光線束在各向同性的均勻介質(zhì)中傳播時，始終保持著與波面的正交性，并且入射波面與出射波面對應(yīng)點(diǎn)之間的光程均為定值。 Chapter1 第二節(jié) 成像的基本概念與完善成像條件 各種各樣的光學(xué)儀器 顯微鏡 :觀察細(xì)小的物體 望遠(yuǎn)鏡 :觀察遠(yuǎn)距離的物體 各種光學(xué)零件 ——反射鏡、透鏡和棱鏡 Chapter1 光學(xué)系統(tǒng)：把各種光學(xué)零件按一定方式組合起來，滿足一定的要求 Chapter1 光學(xué)系統(tǒng)分類 按介質(zhì)分界面形狀分： 球面系統(tǒng)： 系統(tǒng)中的光學(xué)零件均由球面構(gòu)成 非球面系統(tǒng)：系統(tǒng)中包含有非球面 共軸球面系統(tǒng)：系統(tǒng)光學(xué)零件由球面構(gòu)成 ， 并且具有一條對稱軸線 今后我們主要研究的是共軸球面系統(tǒng)和平面鏡 、 棱鏡系統(tǒng) 按有無對稱軸分： 共軸系統(tǒng) ：系統(tǒng)具有一條對稱軸線 ， 光軸 非共軸系統(tǒng)：沒有對稱軸線 Chapter1 成像基本概念 透鏡類型 正透鏡： 凸透鏡，中心厚，邊緣薄，使光線會聚 ,也叫會聚透鏡 會聚：出射光線相對于入射光線向光軸方向折轉(zhuǎn) 負(fù)透鏡： 凹透鏡，中心薄，邊緣厚，使光線發(fā)散，也叫發(fā)散透鏡 發(fā)散：出射光線相對于入射光線向遠(yuǎn)離光軸方向折轉(zhuǎn) Chapter1 透鏡作用－－－成像 A A’ A’點(diǎn)稱為物體 A通過透鏡所成的像點(diǎn) ， A稱為物點(diǎn) A′ 為實(shí)際光線的相交點(diǎn) ， 如果在 A′ 處放一屏幕 ， 則可以在屏幕上看到一個亮點(diǎn) ， 這樣的像點(diǎn)稱為實(shí)像點(diǎn) 。 A和 A′ 稱為共軛點(diǎn) 。 A’與 A互為物像關(guān)系 ， 在幾何光學(xué)中稱為 “ 共軛 ” 。 Chapter1 透鏡成像原理 正透鏡：正透鏡中心比邊緣厚 ， 光束中心部分走的慢 ，邊緣走的快 。 A O P Q O’ A’ P’ Q’ 成實(shí)像 Chapter1 負(fù)透鏡 : 負(fù)透鏡邊緣比中心厚，所以和正透鏡相反，光束中心部分走得快，邊緣走得慢。 A A’ 成虛像 Chapter1 思考： 正透鏡是否一定成實(shí)像？ 負(fù)透鏡是否一定成虛像？ Chapter1 完善成像： 一個物點(diǎn)發(fā)出的球面波經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后仍然是以像點(diǎn)為球心的球面波，此像點(diǎn)即為物點(diǎn)的完善像點(diǎn) 完善成像的條件： 入射波面為球面波，出射波面也是球面波 Chapter1 ?名詞概念 ?像：出射光線的交點(diǎn) ? 實(shí)像點(diǎn)：出射光線的實(shí)際交點(diǎn) ? 虛像點(diǎn)：出射光線延長線的交點(diǎn) ? 物：入射光線的交點(diǎn) ? 實(shí)物點(diǎn)：實(shí)際入射光線的交點(diǎn) ? 虛物點(diǎn)：入射光線延長線的交點(diǎn) Chapter1 像空間：像所在的空間 實(shí)像空間：系統(tǒng)最后一面以后的空間 虛像空間：系統(tǒng)最后一面以前的空間 整個像空間包括實(shí)像和虛像空間 物空間：物所的空間 實(shí)物空間：系統(tǒng)第一面以前的空間 虛物空間：系統(tǒng)第一面以后的空間 整個物空間包括實(shí)物和虛物空間 注意： 虛物的產(chǎn)生 虛像的檢測 Chapter1 物像空間折射率確定 物空間折射率： 按實(shí)際入射光線所在的空間折射率計算 像空間折射率 按實(shí)際出射光線 所在的空間折射率計算 Chapter1 第三節(jié) 光路計算與近軸光學(xué)系統(tǒng) 一 、基本概念與符號規(guī)則 求一物點(diǎn)的像，即求所有出射光線位置，交點(diǎn)就是該物點(diǎn)的像點(diǎn)。 因?yàn)樗械那蛎娴奶匦允且粯拥?，只須?dǎo)出光線經(jīng)過一個球面折射時由入射光線位置計算出射光線位置的公式 , 即球面折射的光路計算公式。 因?yàn)樗谐錾涔饩€位置的求法是相同的，只須找出求一條出射光線的方法即可。 Chapter1 L r L’ I I’ Q 表示光線位置的坐標(biāo) 物方截距：入射光線與光軸的交點(diǎn) A到球面頂點(diǎn)的距離 L 物方孔徑角：入射光線與光軸的夾角 U 像方相應(yīng)地用 L’、 U’表示 Chapter1 符號規(guī)則 實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中，光線和球面位置可能是各種各樣的。為了使公式普遍適用于各種情況，必須規(guī)定一套符號規(guī)則。符號規(guī)則直接影響公式的形式 Chapter1 5 O 10 Chapter1 各參量的符號規(guī)則規(guī)定如下： 1．線段：由左向右為正，由下向上為正，反之為負(fù)。規(guī)定線段的計算起點(diǎn)： L、 L39?！?由球面頂點(diǎn)算起到光線與光軸的交點(diǎn) r— 由球面頂點(diǎn)算起到球心 d— 由前一面頂點(diǎn)算起到下一面頂點(diǎn) Chapter1 d— 由前一面頂點(diǎn)算起到下一面頂點(diǎn)。 Chapter1 角度： 一律以銳角度量，順時針轉(zhuǎn)為正，逆時針轉(zhuǎn)為負(fù)。角度也要規(guī)定起始軸： U、 U39?！?由光軸起轉(zhuǎn)到光線； I、 I39。— 由光線起轉(zhuǎn)到法線； ψ — 由光軸起轉(zhuǎn)到法線， Chapter1 應(yīng)用時，先確定參數(shù)的正負(fù)號，代入公式計算。 算出的結(jié)果亦應(yīng)按照數(shù)值的正負(fù)來確定光線的相對位置。推導(dǎo)公式時，也要使用符號規(guī)則。 注意 為了使導(dǎo)出的公式具有普遍性，推導(dǎo)公式時，幾何圖形上各量一律標(biāo)注其絕對值，永遠(yuǎn)為正 Chapter1 球面半徑 r 折射率 n、 n’ 入射光線坐標(biāo) L、 u 法線與光軸的夾角 ψ 已知 求 折射光線坐標(biāo) L’、 U’ 二 . 單個折射球面光路計算公式 Chapter1 對△ APC應(yīng)用正弦定理得到 由此得到 (19) 根據(jù)折射定律（ 15），可由入射角 I求得折射角 I39。 （ 110） Chapter1 對