第八章几何光学Geometricaloptics.ppt
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1、第八章第八章 几何光学几何光学 Geometrical opticsGeometrical optics 掌握:单球面折射公式、共轴球面系统的 计算、近视眼和远视眼的矫正及其 计算、显微镜的分辨距离和物镜的 数值孔径 熟悉:放大镜的放大率、光学纤维导光、 导象原理 了解:眼的折光作用、散光眼和老光眼的 成因及其矫正、显微镜放大率、电 子显微镜的原理 思考题: 1.单球面折射公式的适用范围是什么?公式中 象距、物距、球面曲率半径的符号如何确定 ?公式中n1、n2如何确定? 2.焦度的物理意义和单位是什么?焦度和薄透 镜焦距有何关系? 3.共轴球面系统中虚实物如何判定? 4.矫正屈光不正时,薄透镜
2、成象公式中的象距、 物距与矫正前后的近点或远点有何关系? 5.显微镜的放大率和分辨率有何区别? 6.提高分辨率可采取哪些措施? 1 1 球面折射球面折射 一、单球面折射 1.单球面折射公式 (前提条件:近轴光线) 符 号 法 则 入 射 光 折 射 光 实物 u0 虚物 u0 U U 实象v 0 虚象v 0 入 射 光 折 射 光 V V 符 号 法 则 凸面迎着入射光,r 0 凹面迎着入射光,r 0 入 射 光 折 射 光 入 射 光 折 射 光 折射率: 入射光所处媒质为n1 折射光所处媒质为n2 n1 n2 n1 n2 2. 折射本领 第一焦点F1: 主光轴上点光源在此 发出的光束经折射
3、后为 平行光的点 第一焦距(F1至球面顶点P的距离): 第二焦点F2: 平行于主光轴的光束 位折射后会聚在此的点 第二焦距(F2至球面顶点P的距离): 3、焦度(focal power) 焦度D 的单位:屈光度(f 以m为单位) 焦度越大,折射本领越强 1 屈光度= 100度 【例例2 2】求图示简约眼的第一、第二焦距。 【解】 二、共轴球面系统 1. 计算方法 以单球面折射公式为基础,逐个球面计算, 求得最后 成象位置: 物 第一球面 折射 (象物) 第二球面 折射 (象物) 一玻璃球(n1.5)半径为10厘米,点光源 放在球面前40厘米处,求近轴光线通过玻璃球后 所成的像。 V160厘米
4、v2114厘米 2. 虚实物判断方法 前一球面成象位于次一球面之前,此象 为次一球面的实物; 前一球面成象位于次一球面之后,此象 为次一球面的实虚物。 以折射面为界,入射光线和折射光线分居两侧 物与入射光线同侧为实,异侧为虚, 象与折射光线同侧为实,异侧为虚。 【例【例3 3】 P.161/4. 【解】 30cm 【例【例4 4】空气中一折射率为1.6的玻璃棒,长32cm ,左端切平,另一端磨成半径为12cm的半球面, 在棒的左端外有一物体放在棒的轴线上,距平面 端10cm,求最后象的位置。 【解】 【例【例5 5】半径为R,折射率为1.5的玻璃球置于空气 中,一点光源放于玻璃球外何处,经玻璃
5、球折射后 向右成平行光? 【解】 第二节 共轴球面系统的三对基点 一三对基点 1两焦点 : 把点光源放在主光轴上的某一点,若它的光束 通过折射系统后变为平行于主光轴的光束,则这一 点称为共轴系统的第一主焦点F1 . 平行于主光轴的光束,通过折射系统后与主光轴 相交的点称为第二主焦点F2. 2两主点 通过F1的入射线(1)和它通过系统后的射出线延长(图中 虚线),得交点A1。通过A1作一垂直于主光轴的平面,交 主光轴于H1,H1称为第一主点,平面A1H1B1则称为第一 主平面。同样,把平行于主光轴的入射光线(2)与射出线 延长,可以求得第二主点H2和第二主平面A2H2B2。 3两节点 在共轴系统
6、的主光轴上还可以找到两个点N1和N2, 从任何角度向N1入射的光线(3)都以同样的角度由N2 射出。 N1和N2分别称为第一节点和第二节点。 二.作图法求像 三条光线中的任意两条用作图法求出所成的像 通过第一主焦点F1的光线(1)在第一主平面折 射后平行于主光轴射出。 平行于主光轴的光线(2)在第二主平面折射后 通过第二主焦点F2。 通过第一节点N1的光线从第二节点N2平行 于原来方向射出。 三.计算法 (折射系统最初和最后的折射率相同) 则f1f2,且二节点分别与二主点重合 + u为物体到第一主平面的距离 v为像到第二主平面的距离 2 2 眼屈光眼屈光 物 角 膜 水 状 液 瞳孔 (虹膜)
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