Transcript 11-14几何光学

物理学
* 11-14
第五版
一 几何光学基本定律
1 反射和折射定律
法线
入射光
反射定律 i1  i
'
1
sin i1 n2
折射定律
  n12
sin i2 n1
n12 相对折射率
几何光学
i1 i1
分界面
'
反射光
L
折射光
i2
n1绝对折射率（相对于真空）
第十一章 光学
1
物理学
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第五版
几何光学
n1 sin i1  n2 sin i2
折射定律
几种常用介质的折射率
媒质
空气
水
普通玻璃
冕牌玻璃
火石玻璃
重火石玻璃
折射率
1.000 29
1.333
1.468
1.516
1.603
1.755
第十一章 光学
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物理学
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第五版
几何光学
2 全反射
全反射条件
光密介质（n1） 光疏介质（n2）
（ n1> n2）
入射角
i1 ≽ ic
临界角
ic  arcsin(n2 / n1)
第十一章 光学
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物理学
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第五版
几何光学
全反射的应用：
内窥镜
双筒望远镜
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第十一章 光学
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物理学
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第五版
二
几何光学
光在平面上的反射、折射成像
1 平面的反射成像
（
（
（
（
第十一章 光学
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几何光学
2 平面的折射成像
x
n sin i  sin i'
y  x cot i
i′
O
y′
y
y'  x cot i'
Q′
i
M
Q
sin i cos i '
2
2
y
1

n
sin
i
'
y y

n cos i
sin i ' cos i
第十一章 光学
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物理学
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第五版
几何光学
三 光在球面上的反射、折射成像
1 球面镜的反射成像
（1）凹面镜的反射成像
曲率半径
1
2
f＝r/2
3
焦距
F
4
5
f
第十一章 光学
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物理学
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几何光学
1 1
1
 
p p' f
成像公式
p为物距，p’为像距
2
2
hi
1
h0
1
F
p
p´
f
p  0, f  0, p'  0
第十一章 光学
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第五版
注意
几何光学
p ， p' ，f 的正负
p
1
h0
F
hi
2
f
1
2
p´
p  0, f  0, p'  0
第十一章 光学
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第五版
几何光学
（2）凸面镜的反射成像
1
1
1
F
2
h0
2
hi
2
p
3
p´
f
f
第十一章 光学
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物理学
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第五版
2 球面上的折射成像
（1）成像公式
n
n' n n'n
 
p' p
r
像方焦距
n' r
f '
n' n
物方焦距
Q
M
几何光学
n´
i
i´
O
p
 nr
f 
n' n
第十一章 光学
r
C
p´
Q´
f' f
 1
p' p
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第五版
（2） 横向放大率
hi
定义 V 
h0
np'
V
n' p
n´
n
h0
几何光学
Q´
C
hi
Q
p
p´
V>0,像正立
V  1,放大
V<0,像倒立
V  1, 缩小
第十一章 光学
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几何光学
（3）近轴光线的作图法
F'
F
第十一章 光学
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M
四 薄透镜
n0
i
1 薄透镜成像公式
f' f
 1
p' p
Q
p
Q2
p2 ´
nL
Q1
d
其中
像方焦距 f ' 
ni
i´
O
几何光学
p1´
ni
nL  no ni  nL

r1
r2
第十一章 光学
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M
n0
i
物方焦距
Q
ni
i´
O
p
Q2
p2 ´
nL
几何光学
Q1
d
p1´
f 
no
nL  no ni  nL

r1
r2
第十一章 光学
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第五版
几何光学
当ni＝no1
1
f '  f 
1 1
(nL  1)  
 r1 r2 
f' f
 1
p' p
磨镜者公式
1
1
1


p
p
f
第十一章 光学
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第五版
各种形状的透镜
几何光学
凸透镜 （会聚）
凹凸透镜 平凸透镜 双凸透镜 平凸透镜 凹凸透镜
r1  0, r2  0
r1  
r1  r2
r2  0
r1  0, r2  0
第十一章 光学
r1  0
r1  0, r2  0
r2  
r1  r2
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物理学
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第五版
几何光学
凹透镜 （发散）
凹凸透镜 平凹透镜 双凹透镜 平凹透镜 凹凸透镜
r1  0, r2  0
r1  0
r1  r2
r2  
r1  0, r2  0
第十一章 光学
r1   r1  0, r2  0
r2  0
r1  r2
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物理学
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第五版
几何光学
凹透镜成像图
1
1
2
F´
hi
p´
第十一章 光学
2
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物理学
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第五版
几何光学
凸透镜成像图
1
1
2
h0
f´
3
2
F
F´
hi
3
2
3
p
p´
1
第十一章 光学
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物理学
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第五版
几何光学
2 薄透镜的横向放大率
no p'
V
ni p
F´
2
hi
当ni＝no 1
p'
V
p
1
1
2
p´
1
2
h0
F
f´1
2
3
p
第十一章 光学
p´
F´
hi
3
2
1
21
物理学
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第五版
几何光学
五 显微镜、望远镜和照相机
1 显微镜
（a）显微镜成像光路

h0
Fe´
Fo
Fo´
Fe ´（
´
（
hi
h0´
第十一章 光学
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物理学
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第五版
几何光学
（b）显微镜的放大率
'
M 

其中   ho
So
hi
' 
f e'
定义

h0
Fo
Fe
´
（
Fo´
´
Fe´
（
hi
h0´
hi


物镜的横向放大率
ho
fo'
为光学筒长，即物镜与目镜的间距
第十一章 光学
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物理学
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第五版
显微镜的视角放大率
 ' hi / f e'

M 

 ho / So
几何光学
So
So 

fo fe
fo' fe'

h0
Fe´
Fo
Fo´
Fe ´（
´
（
hi
h0´
第十一章 光学
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物理学
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第五版
几何光学
2 望远镜
（a）望远镜的成像光路
´

d0
Fo´Fe
第十一章 光学
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物理学
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（b）望远镜的放大率
hi

 hi  0, f o'
f o'
'
hi / f e
'


M 
'

hi / f o
几何光学
' 
0
f o'
hi
f e'
f e'
´
 d0
Fo´ Fe
第十一章 光学
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物理学
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第五版
几何光学
3 照相机
p
第十一章 光学
p´
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物理学
本章目录
第五版
选择进入下一节：
11-0 教学基本要求
11-1 相干光
11-2 杨氏双缝干涉实验
11-3 光程
薄膜干涉
11-4 劈尖
牛顿环
劳埃德镜
11-5 迈克耳孙干涉仪
第十一章 光学
28