《几何光学资料》PPT课件.ppt
2023/7/10,1,第 二 章 几 何 光 学 成 像,2023/7/10,2,2-1 成 像（3640）,一、物、像基本概念,同（单）心光束：光线本身或其延长线交于同一点,在反射或折射之后，光线方向改变，单心性没有被破坏，仍具有一个交点（顶点），该点便是发光点的像。,进入人眼的光束方能引起视觉，人眼所能看到的是成像于视网膜上的光束的顶点，而不是光束本身。,2023/7/10,3,2023/7/10,4,二、物、像共轭性,物点Q理想光具组像点Q,物、像共轭是光路可逆原理的 必然结果,2023/7/10,5,三、物、像等光程性,费马原理：,物点Q 与像点Q 之间各光线的光程相等,*虚物、虚像间的等光程性：虚光程,(1)-(2)：,2023/7/10,6,2-2.共轴球面组傍轴成像（4046）,共轴球面光具组：球心在同一直线上的折射或 反射球面组系统,光轴：球心连线,傍轴光线：在光轴附近，物点Q像点Q,一、单个球面折射的物像公式,费马原理+傍轴光线近似条件：,h,费马原理：,2023/7/10,7,近轴光线：,球面折射物像公式,2023/7/10,8,讨论：,1）焦距：,无穷远像点的共轭点为物方焦点,无穷远物点的共轭点为像方焦点,2）符号法则：（P43）,例1：,图中以绝对值标示,(高斯公式),2023/7/10,9,例2：若空气中一均匀球形透明体能将平行光束会聚于其背面的顶点上，则透明体的折射率应为多少？,解：,平行光入射，成像于f 处：,3）球面折射成像作图法：,2023/7/10,10,二、单个球面反射的物像公式,三、傍轴物点成像与横向放大率,c,(高斯公式),2023/7/10,11,横向放大率：,傍轴条件：,四、逐次成像（4546）,例3：,与y无关,2023/7/10,12,五、拉格朗日亥姆霍兹定理（46）,各段光线对光轴的倾角u、u、u,拉格朗日亥姆霍兹定理：,23 薄 透 镜,两个折射球面组成的光具组透镜,一、薄透镜 焦距公式,2023/7/10,13,薄透镜焦距公式:,2023/7/10,14,例4：某透镜用n=1.50的玻璃制成，在空气的焦距10.0cm，求它在水中的焦距（水的折射率4/3）,解：,2023/7/10,15,P47：两个折射球面物像公式,2023/7/10,16,磨镜者公式,例5：r=20cm的球面玻璃与一平面玻璃做成空气透镜，浸在水中（水的折射率4/3），求该透镜焦距 f，是会聚还是发散？,解：,发散透镜,2023/7/10,18,二、成像公式（4849）,1、高斯公式,2、牛顿公式,3、横向放大率,2023/7/10,19,三、作图法（5152）,1、焦面,2、作图法求物像关系,当物、像方折射率相等时，通过光心的光线经透镜后方向不变,*薄透镜成像作图法：,*球面折射成像作图法：,2023/7/10,20,物方焦面上轴外一点为中心的入射同心光束，经透镜后出射光束是与主光轴程一定倾角的平行光束,与光轴程一定倾角的入射平行光束，经透镜后出射光束是像方焦面上一点为中心的同心光束,共轭关系：通过物点的每条光线的共轭线（或其延长线）都通过像点,2023/7/10,21,例：,2023/7/10,22,四、透镜组(共轴光具组),1、密接（复合）透镜组焦距（曲率吻合）,复合透镜组焦距：,2、透镜组成像,2023/7/10,23,例1：,例2：,2023/7/10,24,4 理想光具组理论（5457）,一、理想成像与共线变换,理想成像：物方每个同心光束均转化为像方对应同心光束,理想光具组：满足理想成像要求的光具组,理想光具组性质（P54）：物方与像方点、线、面均一一对应,共线变换,2023/7/10,25,二、共轴理想光具组的基点和基面,基点（cardinal point）：焦点、主点基面（cardinal plane）：焦面、主面,焦点(focus)、焦面(focal plane),主点(principal point)、主面(principal plane),横向放大率为1的一对共轭面,2023/7/10,26,通过节点的任意共轭光线方向不变，,三、理想光具组物像关系,例1：,2023/7/10,27,（Helmholtz公式）,2023/7/10,28,5.光学仪器（6270）,一、投影仪器（projector）,电影放映机、幻灯机、印相放大机、投影仪等,会聚透镜成放大实象,2023/7/10,29,二、照相机（camera）,会聚透镜成缩小实象,光阑的作用（P63）：,1）调节照度,2）调节景深,2023/7/10,30,三、眼睛,曲率（焦距）可调,2023/7/10,31,*明视距离：25cm,2023/7/10,32,四、放大镜（magnifier）、目镜（eyepiece）,（紧贴眼睛放置）,物体位置：,2023/7/10,33,例：f=5cm 的放大镜，物体放在什么位置，眼睛看得 最清楚？,解：,2023/7/10,34,五、显微镜（microscope）,高放大倍率,2023/7/10,35,六、望远镜（telescope）,2023/7/10,36,七、棱镜光谱仪,光谱分析,棱镜摄谱仪（prism spectrograph）,
