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1、第十一章 几何光学1 1几何光学的实验定律和费马原理实 验 定 律1 直线传播定律2 反射定律 全反射3 折射定律4 光线可逆原理费 马 原 理2 2OI cPri1i2AMN第一节 球面成像一、单球面成像近光轴光线（PC主光轴）3 3讨论：像空间焦距物空间焦距n1n2F1PF2Pn1n2f1和f2可正也可负，“正”表示折射面对入射光线起 会聚作用；“负”表示起发散作用。F1n1n2F2n1n24 4上述公式，可适用于一切近轴光线条件下凸凹球 面成像，但必须遵守一个统一符号规定。1.凡是实物、实像的距离， 均取正值。2.凡是虚物、虚像的距离， 均取负值。3. 若是入射光线对着凸球面，则r取正值
2、，反 之，若是入射光线对着凹球面，则r取负值。高斯公式：焦度:表示球面的折射本领，单 位：屈光度 m-1 。5 5(1)(2)(2)n1n2实物：入射光线与入射光线的会聚点在球面的同 侧，反之为虚物：入射光线与入射光线的会聚点 在球面的两侧；实像：折射光线与折射光线的会聚点在球面的同 侧，反之为虚像：折射光线与折射光线的会聚点 在球面的两侧。“实”或“虚”是相对具体某一球面 而言的。6 6例题11-1：某种液体n=1.3和玻璃n=1.5的分界面 为球面。在液体中有一物体放在球面左侧距球面 顶点40cm 处的轴线上，该物体在球面的左侧 32cm处成一虚象，求球面的曲率半径，并指出那 一种介质处于
3、球面的凹侧。OIP解：7 7二、共轴球面系统两个或两个以上球面，其各个主光轴在同一直 线上组成的系统。采用逐级成像法例题11-2 一点光源放在一玻璃球前，求近轴光 线通过玻璃球后所成像的位置n2=1.5n1n18 8n2=1.5n1n1第一折射面：第二折射面：解：9 9第二节 透镜（Lens）一、薄透镜及其成像公式透镜：由两个折射面组成的共轴光学系统。其 成像用逐级求像法确定。如前面的例题。当薄透镜时，可以推导出薄透镜的成像公式。1010第一折射面第二折射面令：1111上式只适用于薄透镜两侧介质相同的情况焦度：薄透镜两侧介质不相同的情况？请思考正为凸透镜负为凹透镜 1212例题11-3：一平凹
4、透镜的折射率为1.5, 凸面的曲 率半径为10 cm, 求在水中的焦距（水的折射率为 1.33）在空气中解：1313二、薄透镜的组合两个以上的薄透镜组成的光学系统为薄透镜的组合，其 成像可利用象共轴球面系统的逐级成像法求得。对于密接的特殊情况，可以有如下公式：1414例题11-4 折射率1.5平凹薄透镜，凹的半径为 0.2m,凹球面一侧放水，求系统的焦度及焦距？解：1515例题：有两个相距5cm，焦距均为10cm的凸透镜组成共 轴系统。在光轴上，第一个透镜前20cm处放一物体，求 该物体经光学系统所成的像的位置，并画成像光路图。IO解：1616三、共轴光具组四、透镜的像差1717第三节 眼一、
5、眼睛光学 结构与调节1.眼的光学结构2）生理学上简化为单球面 折射系统1）几何光学角度 是由多种介质组成 的共轴光具组，古 氏平均眼。18183.视力其视力分别为0.1，0.5，1.0；其视力L分别为1.0，4.7，5.0二、屈光不正及其矫正最小视角为：2.眼的调节 远点 近点 明视距离1919（2）远视眼近点例题11-6 一远视眼的近点在0.5m,欲看清0.25m处的物 体，应配多少度的眼镜远点 远点例题11-5 一近视眼的远点在0.4m，欲看清无穷远处 物体，问应配多少度眼镜？（1）近视眼2020（3）散光眼2121第四节 放大镜和显微镜一、放大镜的放大率放大镜的主要目的是放大人眼的视角y
6、 25cmy f角放大率：2222二、显微镜的成像原理由光学仪器的角放大率的定义显微镜的放大率：2323爱里斑84%爱里斑的角半径光学仪器夫琅禾费圆孔衍射为主，只需考虑爱里斑。三、 分辨本领仪器 孔径1.夫琅禾费圆孔衍射2424D25252626瑞利判据刚好能 分辨不能 分辨能 分 辨2727瑞利判据：一个点像的衍射图样的中央最亮处 刚好与另一个点像的衍射图样的第一级暗环相 重合，这时这两个物点恰好能被这一光学仪器 所分辨。r最小分辨角又称分辨限角 ：分辨本领：透镜的孔径越大，光学 仪器的分辨率越高。2828人眼瞳孔：D =26mm =6823 望远镜： DM = 6m = 0.023 显微镜 R对于显微镜光学系统，要求满足阿贝正弦条件 即近轴无慧差成像。可以导出：显微镜的最小 分辨距离Z与显微镜的数值孔径及波长存在如下 关系：29293030例题：汽车二前灯相距1.2m，设 =600nm 人 眼瞳孔直径为 5mm。问：对迎面而来的汽车， 离多远能分辨出两盏亮灯？解：人眼的最小可分辨角1.2m3131
