《光学教程》姚启钧原著教学演示课件.ppt

. 现代光学 第三章 几何光学的基本原理 第三章 几何光学的基本原理 3.1 几何光学基本概念和定律 费马原理 3.2 光在平面界面上的反射和折射 光学纤维 3.3 光在球面上的反射和折射 3.4 光连续在几个球面界面上的折射， 虚物的概念 3.5 薄透镜 3.6 近轴物点近轴光线成象的条件 3.7 理想光具组的基点和基面 第三章 3.1 几何光学基本概念和定律 费马原理 （2）光的反射定律 （4）光的独立传播定律和光路可逆原理 三、 费马原理 （一）、概念 光程: 三、 费马原理 （二）由费马原理导出几何光学的实验定律 四、 单心光束 实像和虚像 四、 单心光束 实像和虚像 3. 物和像 四、 单心光束 实像和虚像 （2）像点：经光学系统出射后的单心光束的顶点 四 单心光束 实像和虚像 四 单心光束 实像和虚像 5. 物空间和像空间 物空间（物方）：物所在的空间。 像空间（像方）：像所在的空间。 四 单心光束 实像和虚像 第三章 3.2 光在平面界面上的反射和折射 一 、光在平面反射 二 、光束单心性的破坏 二 、光束单心性的破坏 （1）当i1＝0，有x?＝0，y?=y1=y2 =y?n2 ?n1。 二 、光束单心性的破坏 例：一束汇聚光束的顶点为P，若在其汇聚前先通过一块与光轴垂直的平行玻璃板（厚度为d，折射率为n），问汇聚点向哪个方向移动？移动多少？ 三、全反射 光波导 光从光密(n1） ?光疏(n2）时， i1 ＝ic ?i2 ＝90?， n1 sinic ＝n2 —— 临界角 三、全反射 光波导 (一） 光波导 光波导：约束光波传输的媒介 介质光波导三要素： －“芯 / 包”结构 －凸形折射率分布，n1>n2 －低传输损耗 光波导的分类： －薄膜波导（平板波导） －矩形波导（条形波导，脊形波导 ） －圆柱波导（光纤） 三、全反射 光波导 1、光纤组成：  三、全反射 光波导 3、光纤的材料 石英系材料,有机聚合物材料。 四、棱镜 第三章 3.3 光在球面上的反射和折射 一、符号法则 O－顶点 C－曲率中心 CO称主轴。 二、球面反射对光束单心性的破坏 二、球面反射对光束单心性的破坏 将l、l?代入光程公式，并利用费马原理，对? 求导并令其等于 0 得： s ? 随 ? 而变，光束的单心性被破坏。 第三章 3.4 光连续在几个球面界面上的折射 第三章 3.5 近轴物近轴光线成像的条件 一、近轴物在近轴光线条件下球面反射的成像公式 --条件： 光线必须是近轴的； 物点必须是近轴的。 二、近轴物在近轴光线条件下球面折射的物像公式 推广：nl yl ul = n1’y1’u1’ =n2 y2 u2 = n2’y2’u2’ = nK’yK’uK’ 第三章 3.6 薄透镜 由费马原理 ，并考虑到在近轴 条件下，l ≈ - s , l? ≈ s? (略去h2项)化简得 ——薄透镜的物像公式 讨论： （1）>0，像正立； <0，像倒立。 （2） >1，像放大; <1，像缩小; =1，等大。 （3） ，也适应于单球面成像。 2、任意光线作图法： 近轴条件下，利用两个焦平面和副轴。 ⑴ 利用物方焦平面与副轴作图法（凸透镜） ①从P 点作沿主轴的入射线，折射后方向不变； ②从P 点作任一光线PA，与透镜交于A点，与物方焦平面交于B点； ③作辅助线（副轴）BO，过A作与BO平行的折射光线与沿着主轴的折射线交于点P ’，P ’就是物点 P 的像点。 ⑵ 利用像方焦平面与副轴作图法（凸透镜） ①从P点作沿主轴的入射线，折射后方向不变； ②从P点作任一光线PA ，与透镜交于A点；过透镜中心O作平行于PA的副轴OB’与像方焦平面交于B'点； ③连接 A、B’两点，它