1工程光學講稿(球面)(編輯修改稿)
2025-02-03 09:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 三棱鏡，且浸沒于水中（ n＝ ）。試問光線在進入棱鏡后會發(fā)生什么現(xiàn)象？1）利用全反射定律可求臨界角分析： n’＝ 1，若發(fā)生全反射， I1=Im＝ 4502）若棱鏡浸入在水中時：Im＝ 3) 由于光線在玻璃與水面的入射角 I1＝ 450小于臨界角 Im＝ ，所以不會反射全反射。I1I’1I2n15三、費馬原理光程：光線在介質(zhì)中傳播的幾何距離 L與介質(zhì)折射率 n的乘積。即 S=L n＝ L( c/v)＝ c( L/v)＝ ct由此可見 , 光在某種介質(zhì)中的光程等于同一時間內(nèi)光在真空中所走過的幾何路程。若光線經(jīng)過介質(zhì)不連續(xù)變化，則光程可用表示： 若光線經(jīng)過介質(zhì)連續(xù)變化，則光程可用積分表示：費馬原理： 光線從一點傳播到另一點，無論經(jīng)過多少次折射和反射，其光程為極值（極大、極小、常量），也就是說光是沿著光程為極值的路徑傳播。 利用費馬原理，可以導出光的直線傳播定律和反射、折射定律。 ABdl16利用費馬原理證明反射定律設： A為點光源（ x1， 0， z1） B為接受光源（ x2， 0， z2） P為光線的入射點（ x， y， 0）由費馬原理求光程的極值得：zxA Bix2x1x Pi’017將 2代入 3式得：只有 y＝ 0時，上式成立。即入射光線法線及反射線必垂直于反射面的平面。將 2代入 4式得：只有當 i =i’ 時上式成立，則反射角等于入射角。證畢18167。 成像的基本概念與完善成像條件一、光學系統(tǒng)與成像概念光學系統(tǒng)：它是由若干光學元件（透鏡、棱鏡、反射鏡和平面鏡等）組 成的系統(tǒng)。共軸光學系統(tǒng)： 若光學系 統(tǒng) 中各個光學元件表面的曲率中心在一條直 線 上， 則該 光學系 統(tǒng) 是共 軸 光學系 統(tǒng) 。 光 軸 ：光學系 統(tǒng) 中各個光學元件表面的曲率中心的 連線 。 光學系統(tǒng)的作用：對物體成像。完善像點：若一個物點對應的一束同心光束，經(jīng)光學系統(tǒng)后仍為同心光 束，該光束的中心即為該物點的完善像點。19二、完善成像條件表述一：入射波面是球面波時，出射波面也是球面波。表述二：入射是同心光束時，出射光也是同心光束。 n1A10 + n1001 + n20232 +… ＋ n’ k0k0’ + n’ k0’A k = n1A1E + n1EE1 + n2E1E2 +…+ n’ kEkE’ + n’ kE’A’ k = C 表述三：物點及其像點之間任意兩條光路的光程相等。三、物（像）的虛實實像：由實際光線相交形成。虛像：由光線的延長線相交形成。 實物、虛像 虛物、虛像實物、實像 虛物、實像 20167。 光路計算與近軸光學系統(tǒng)一、基本概念與符號規(guī)則設在空間存在如下一個折射球面：φU U39。21r：折射球面曲率半徑o：頂點L：物方截距L39。：像方截距u：物方孔徑角u39。：像方孔徑角符號規(guī)則： 光線方向自左向右（ 1）沿軸線段：以頂點 O為原點，光線到光軸交點或球心，順光線為正，逆光線 為負。（ 2）垂軸線端：光軸以上為正，光軸以下為負。（ 3）光線與光軸夾角：由光軸轉(zhuǎn)向光線銳角，順時針為正，逆時針為負。 （ 4）光線與折射面法線的夾角：由光線經(jīng)銳角轉(zhuǎn)向法線，順時針為正，逆時針 為負。 （ 5）光軸與法線的夾角：有光軸經(jīng)銳角轉(zhuǎn)向法線，順時針為正逆時針為負。（ 6）折射面間隔 :d有前一面頂點到后一面頂點方向，順光線方向為正，逆光線 方向為負。22二、實際光線的光路計算已知：折射球面曲率半徑 r
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