【正文】 有的光學(xué)系統(tǒng)成的像，能被眼睛看到，卻無法在屏上得到 這些像不是由實際光線相交得來，而是由實際光線的反向延長線相交得來。 光軸 頂點 光軸與透鏡面的交點稱為： 頂點 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 物像的虛實 ※ 由實際光線成的像，稱為 實像 。 ※ 光學(xué)系統(tǒng)一般是軸對稱的，有一條公共軸線，稱為 光軸 。 成像的基本概率與完善成像條件 ※ 光學(xué)系統(tǒng) 的作用之一是對物體 成像 ，因此必須搞清物像的基本概念和它們的關(guān)系。即光線的實際路徑上光程變分為零： 兩點之間光沿著所需時間為極值的路徑傳播 ,0BBAAs n d l s n d l??? ? ???2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 關(guān)于光傳播路徑的幾個定律均可由費馬原理得到。 （ 2）制造光導(dǎo)纖維，用于傳像和傳光 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 光路的可逆性原理 反射光線 入射光線 法線 I N I” O 利用這一原理，可以由物求像，也可以由像求物。 ?當(dāng) 時， 39。nn?總存在 當(dāng)光密 光疏，即 39。 s i n I 39。/I n n? mII?時，將發(fā)生全反射 sinI39。 其中： /n C v? C 光在真空中的速度 v 光在介質(zhì)中的速度 因為 vC? ，所以 1n?2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時, nn39。?2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 真空折射率為 1，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下， 20攝氏度時空氣折射率為 ， 通常認為空氣的折射率也為 1，把其他介質(zhì)相對于空氣的折射率作為該介質(zhì)的絕對折射率。 （ 2）入射角的正弦和折射角的正弦之比與兩角度的大小無關(guān)，僅決定于介質(zhì)的性質(zhì) n s i n I n39。 屏上被兩發(fā)光點同時照亮區(qū)域的照度等于兩發(fā)光點產(chǎn)生的照度之和 光的干涉 12222211E E EIEI E E?????2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 折射和反射定律 光的折射和反射定律研究光傳播到兩種 均勻介質(zhì)的分界面 時的定律。 衍射： s i n /a K D??當(dāng) ? 0時，波動光學(xué) 幾何光學(xué) 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 ? 光的獨立傳播定律 :不同的光源發(fā)出的光線在空間某點相遇時， 彼此互不影響 。 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 光束 一個位于均勻介質(zhì)中的發(fā)光點，它所發(fā)出的光向四周傳播，形成以發(fā)光點為球心的 球面波 。若周圍是各向同性均勻介質(zhì)，將形成以發(fā)光點為中心的球面波（平面波） 光線 發(fā)光點向四周輻射光能量，在幾何光學(xué)中將發(fā)光點發(fā)出的光抽象為帶有能量的線，它代表光的傳播方向。當(dāng)光源的大小與其作用距離相比可以忽略不計時，也可認為是一個點。 ?復(fù)色光：不同單色光混合而成的光。 問題變得簡單而且實用 ！ 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 一、光波與光線 ?光的本質(zhì)是一種電磁波 ?可見光范圍是： 380nm760nm。 ? 但是按照波動理論來討論光經(jīng)透鏡和光學(xué)系統(tǒng)時的傳播規(guī)律或成像問題時將會造成計算和處理上的很大困難，在實際解決問題時也不方便。 光學(xué)系統(tǒng)：千差萬別 但是其基本功能是相同的：傳輸光能或?qū)λ芯康?目標(biāo)成像 。 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 第一章 幾何光學(xué)基本定律與成像概念 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 167。2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 工程光學(xué) — 第一章 李靜 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 考試成績組成 ?期末考試卷面成績 70 ?平時成績 30 ?作業(yè)成績 ?實驗成績 ?出勤 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 萬物生長靠太陽！ 地球上的主要能源都是直接或間接來自太陽能！ 光， Light，是我們最熟悉的現(xiàn)象之一，沒有光，人類就無法生存。 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 什么是光學(xué) — 研究光的本質(zhì)及其規(guī)律的科學(xué) 物理光學(xué)，研究光的波動本質(zhì)，波粒二象性，采用簡諧振動中的正弦（或余弦）規(guī)律來描述，研究光的波動性 幾何光學(xué)，是以幾何方法為工具，研究光學(xué)成像特性 量子光學(xué)，以光本質(zhì)上是一份一份能量子 — 光子為基礎(chǔ)，采用波函數(shù)描述 幾何光學(xué)發(fā)展最為迅速，荷蘭數(shù)學(xué)家 斯涅爾 發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)確的折射定律對于 光學(xué)儀器的設(shè)計和改進具有重要意義 ！為研究整個光學(xué)系統(tǒng)提供了計算的可能。 幾何光學(xué)的基本定律 在工農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)以及人類生活的各個領(lǐng)域，使用著種類繁多的的光學(xué)儀器，如望遠鏡，顯微鏡，投影儀等。 研究光的傳播和光學(xué)成像的規(guī)律對于設(shè)計光學(xué)儀器具有本質(zhì)的意義！ 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 ?從本質(zhì)上講，光是電磁波，它是按照波動理論進行傳播。 好累！太不方便了！ 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 ?按照近代物理學(xué)的觀點，光具有波粒二象性，那么如果只考慮光的粒子性，把光源發(fā)出的光抽象成一條條光線，然后按此來研究光學(xué)系統(tǒng)成像。 ?單色光：具有單一波長的光。 ?可見光范圍內(nèi)，太陽光可分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 ? 發(fā)光點 發(fā)光點 — 本身發(fā)光或被照明后發(fā)光的幾何點，既 無大小，又無體積的抽象概念，但能輻射能量。 天體 遙遠的距離 觀察者 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 波面 發(fā)光點在某一個時刻發(fā)出的光形成波面。波面的法線即幾何光學(xué)中所指的光線。 某一時刻相位相同的點構(gòu)成的面稱為 波面 波面上某一點的法線就是這一點上光的傳播方向，波面上的法線束稱為 光束 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 同心光束： 發(fā)自一點或會聚于一點，為球面波 ? 平行光束 ： 光線彼此平行，是平面波 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 光束與波面的對應(yīng)關(guān)系 平行光束 平面波 同心光束 球面波 發(fā)散光束 會聚光束 發(fā)光點 》 點 理想光學(xué)系統(tǒng) 同心光束 》 同心光束點 發(fā)光點 》 斑 實際光學(xué)系統(tǒng) 同心光束 》 非同心光束點 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 二、幾何光學(xué)的基本定律 ? 光的直線傳播定律 在 各向同性的均勻透明介質(zhì) 中，光線沿直線傳播。在光線的相會點上，光的強度是各光束的簡單疊加，離開交會點后，各個光束 按原方向傳播 。 反射光線 入射光線 法線 I N I” O 反射定律 （ 2）入射角 I和反射角 I’’的絕對值相同，可表示為 I I?? （ 1）反射光線在由入射光線和法線所決定的平面內(nèi) 2022/3/13 黑工程電子系測控教研室 折射定律 na 出射光線 入射光線 法線 I I’ O N Q nb I： 入射角 I’：折射角 （ 1）折射光線位于由入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)。 s i n I 39。 提示： 但是在設(shè)計高精度的太空中的光學(xué)儀器時，就必須考慮空氣和真空折射率的不同。?光的全反射現(xiàn)象 入射光線至透明介質(zhì)的分界面 反射 一定存在 折射 特定條件下可能沒有，即全反射 時， 時， ms in 39。