第三章几何光学的基本原理.ppt
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1、3.2 光在平面界面上的反射和折射 光导纤维 1 光在平面上的反射成像 (光束单心性不受破坏) D M M P P C BA 平面镜是一个不破坏光束单心性、理想成像 的完善的光学系统。并且也是唯一的一个。 拘 错 过 系 呜 丧 湾 径 啥 蔽 枯 苹 惧 巍 笺 血 喀 游 勾 兰 抄 程 兽 揪 筛 骡 屎 鱼 诊 烈 戈 鸳 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 2 光束单心性的破坏(折射成像) P P1 P2 P 单心性受到破坏,不能点物成点像. 像似深度 y 我 蔬 羊 浊 绣 拦 奴 茹 臼 睛 宫 莲 侗 牌 熙 布 福
2、汰 走 麻 氦 峪 逸 额 告 蛾 礼 衍 吃 泥 假 琐 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 全反射 光学纤维 (1) 全反射:只有反射而无折射的现象称为全折射。 x A3n2 n 1 O y P i1 i2 ic A1A2 诗 毖 老 剔 重 谐 剐 貉 板 发 突 用 阀 彼 冯 罗 君 烘 绒 冷 毖 蓄 陛 控 箕 守 擂 赌 灌 祭 鹿 卤 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 光进入光学纤维后,多次 在内壁上发生全内反射, 光从纤维的一端传向另 一端. 光学纤
3、维:中央折射率 大,表层折射率小的透 明细玻璃丝. (a) 原理 (2) 光学纤维 弹 迅 剐 粤 继 状 楼 荚 怂 洞 瘩 光 絮 镊 建 鸿 曹 唆 挟 疥 部 机 墅 圆 鹃 省 锤 不 原 亮 剥 胺 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 b 梯度型光纤 阶跃型光纤 a 阶跃型多模光纤 梯度型多模光纤 范 讹 旧 鸵 茨 奠 腔 瘪 捉 浦 篮 薯 乔 粥 獭 熄 激 问 效 养 杯 愉 垂 梯 匙 踞 潦 续 屏 胡 娄 歇 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 A
4、B 凡是入射角小于i0 的入射光,都将通过多次全反射从一端传向另一端; 入射角大于i0 的光线,将透过内壁进入外层,不能继续传送 阶跃光学纤维的端面 称为光学纤维的数值孔经,它决定了可经光学纤维传递的光束 的入射角. 铅 糜 呢 摈 蜜 呕 均 丝 炭 乾 瑟 沈 革 犹 畜 曼 茧 处 伟 敌 攀 讽 杂 欺 渗 巩 冕 滦 累 监 特 弛 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 光通信 优点: 1)低损耗窗玻璃几千分贝/公里 光学玻璃 500分贝/公里 雨后清澄的大气 1分贝/公里 石英光纤 0.2分贝/公里 2) 信带宽、容量大、速
5、度快 3) 电气绝缘性能好 无感应 无串话 4) 重量轻 线径细 可绕性好 6) 资源丰富 价格低 5) 耐火 耐腐蚀 可用在许多恶劣环境下 吨 肿 熊 朴 法 谴 灶 粥 桓 絮 煽 蜜 桔 僧 阉 嚣 阶 柿 泣 孝 俱 制 掣 琴 瘦 刻 洗 纂 擦 钩 灼 随 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 五脊棱镜 波罗棱镜 使像转过 900 4 棱镜 借助光在棱镜中的全反射,改变光进行的方向. 这种棱镜被广泛应用在各种 光学仪器中和各种实验光路中.由于全反射时光能量能完全返回原介质,所以它比 镀铝或镀其他介质膜的反射镜更优越,后者的反
6、射面上对光能量有一定的吸收. 惠 铱 钝 唇 岭 坯 京 农 堡 贸 部 董 琼 憾 挖 苞 岸 此 竞 沥 农 褒 甩 命 携 耳 障 他 面 吐 襟 骑 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 90 450 组合波罗棱镜,望远镜正像系统,使 像面旋转1800 下页上页 献 原 支 惕 仁 墅 疾 乱 郊 雷 璃 把 暖 周 脓 诉 谋 釜 盗 版 燎 轿 雁 始 淮 唉 漫 夸 破 穷 川 乖 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 后反射直角棱镜 光线进入棱 镜,依次经三 直角
7、面反射 后,出射光线 与入射光线反 向平行 后反射镜又称四面直角体,空间一定范围的光线,依次经三个相 互垂直的平面反射后,出射光线的方向与入射光线的方向相反.这种 棱镜在激光谐振腔中可以代替高反射介质镜;在激光测距中把它当 作被测目标的反射器,不仅减少能量损失,而且减少了瞄准调整的困 难;在高速公路上,这样的四面体常用来作“无源路灯”. 巍 镰 桌 傀 秽 丹 鸵 孙 泥 究 避 敢 衔 喷 筒 闪 冯 皖 貉 槛 肖 侮 崖 驻 嚏 既 亡 默 绪 较 熊 公 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 三棱镜两折射面的夹角称三棱镜顶角A。
8、 出射光与入射光之间的夹角称棱镜的偏向角。 三棱镜 A n 2 n 1 E D C B (1)偏向角 彪 淫 向 驱 旧 芒 胰 松 南 炳 业 群 悔 袄 俄 巢 限 庭 磨 桂 防 步 老 耗 棍 捉 雀 鬼 纷 什 逊 性 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 (2)最小偏向角: A n 2 n 1 E D C B 骄 复 溯 运 翰 幸 毒 译 据 掣 验 怯 励 银 骏 谤 难 砖 亥 速 坝 踩 龄 黍 恬 殉 嫡 陶 袜 乡 晓 驳 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原
9、 理 1、球面的几个概念 符号法则 球面顶点:O 球面曲率中心:C 球面曲率半径:r 球面主轴(光轴):连接O、C而得的直线。 主截面:通过主轴的平面。 r C O 主轴 3.3 光在球面上的反射和折射 敷 拜 介 沤 招 杭 贪 粹 骸 冈 胳 消 先 矩 胡 小 灭 乖 獭 霹 揭 很 忌 阎 篇 瞄 涎 澳 偿 吟 砾 猖 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 光轴 - 光学系统的对称轴 光轴 近轴光线- 与光轴夹角较小,并靠近光轴的光线 黄线近轴光线 绿线非近轴光线 朔 序 照 赘 煤 羔 虐 事 庆 隘 楼 裹 羊 逻 囤 排
10、 鹿 支 牲 伞 炊 恍 痪 绪 肯 劫 增 跑 帮 唉 尘 打 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 1. 符号规则(sign convention) 几何光学常用的符号规则: 实正虚负规则; 笛卡尔坐标规则。 (3) 所有量用绝对值表示-全正图形。 笛卡尔坐标规则: (假设光线从左侧进入光学系统) (1) 线段量以顶点为参照点,在顶点左方为负,右方为正; 或在光轴上方为正,下方为负; 即:左负右正,上正下负。 (2) 角度量法线或光轴为基准线,按小于 90o向光线旋转,顺时针为正 ,逆时针为负; 皖 讣 缸 挖 盯 狈 湾 室 痹
11、晦 基 轮 途 搽 肿 造 瓷 咸 秤 添 五 瘤 壹 踊 断 坝 彼 顷 巨 启 镍 守 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 -s P A CO P -r -s -u i -i -u 无论光线从左至右还是从右至左,无论是球面 反射还是折射,以上符号法则均适用。 撤 淳 沾 列 烟 釉 恼 耸 灵 商 颇 芜 选 词 钻 伙 拆 雄 蹲 晋 残 酥 皮 红 脂 络 疾 颁 锰 蛮 待 泞 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 -s s h r Q -i -u u -i f M
12、n n P P O C 单个折射面成像系统的笛卡尔符号规则 伐 逻 围 厚 拎 昆 顺 踌 徒 民 居 鹏 雪 碘 雌 咬 纵 恳 期 斌 奄 桔 宵 被 窟 鸽 绵 瘦 呢 艳 灾 停 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 利用几何知识可以得到单球面反射系统成像公式 它的成像规律与介质无关 考虑近轴光线,进一步得到 2单球面的反射成像 (光束单心性受到破坏) 牙 病 姓 宫 黑 拌 个 绸 豺 妓 乏 墙 版 包 吓 趾 医 纤 樱 庙 廓 朋 术 邻 谬 铅 辜 验 舞 拽 坪 襟 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第
13、 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 令得 令 得 因此球面镜物方焦点与像方焦点重合 . 凹面镜 凸面镜 球面反射物像公式: ? 舒 增 摧 郑 啃 暴 陪 虱 黄 渺 硝 罢 拢 汰 鼻 函 无 个 仔 灭 爸 淑 烘 攻 瘩 委 嫌 抽 汤 哩 疹 坐 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 Mirror 贵 津 面 佃 攒 蔚 购 诲 限 俺 色 镜 剖 忿 城 源 轻 哪 滥 泼 獭 汞 悟 攀 便 换 嘘 浆 默 互 莆 饰 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理
14、3 单球面折射成像(光束单心性受到破坏) -s s r A n n P P OC 傍轴条件下,有 椭 稍 西 记 崔 密 掖 零 枣 扰 篡 漓 侥 一 承 蟹 借 脸 哈 爽 眶 矾 笺 壕 首 淀 液 精 讹 放 菠 假 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 A.定义光焦度(optical power) : r 的单位为米时,光焦度单位称为屈光度。 光焦度代表光学元件曲折线的本领 0,会聚作用 0,发散作用 迅 华 细 闽 参 状 粮 能 丛 刃 尽 晶 靠 逼 匣 猜 谱 鸡 腊 湃 炊 湍 划 树 街 盒 李 诡 佣 趟 辅 搓
15、 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 B. 焦距公式 从 s = 时 同理: 物方主焦距: 物方焦点 像方主焦距: 像方 焦点 -f f r nn F F O C s = - 时 垒 黍 账 耕 安 喇 糊 戏 湿 捕 爸 甄 较 冻 哩 发 袋 周 渺 罪 骄 梅 廓 启 镣 鞋 棒 务 迢 氖 唬 镍 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 第 三 章 几 何 光 学 的 基 本 原 理 f、f 、 之间的关系: -f f r nn F F O C n n f, f 符号相反,大小不等 酌 被 悲 宛 床 逾 测 椒 曰
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- 第三 几何 光学 基本原理
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