《应用光学》课件.ppt
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1、应用光学应用光学第一章 几何光学基础 在许多实际的光学工程应用中,由于光的频率很高(10-14Hz),波长很短(10-7m),光的传输特性可以利用波长趋于零的极限情况近似,这就是几何光学处理光传输特性的基本思想。因此,可以认为几何光学是波动光学在波长趋于零时的极限几何光学是波动光学在波长趋于零时的极限。对于大多数光学工程技术问题,应用几何光学理论都可以得到较满意的近似结果。第一节第一节 几何光学的基本定律几何光学的基本定律 一、一、波面、光线和光束波面、光线和光束 光波是横波,在各向同性介质中,其电场的振动光波是横波,在各向同性介质中,其电场的振动方向与传播方向垂直,方向与传播方向垂直,振动相
2、位相同的各点在某时刻振动相位相同的各点在某时刻所形成的曲面称为波面所形成的曲面称为波面。波面可以是平面、球面或其它曲面。当发光体(光源)的大小和其辐射能的作用距离相比可以忽略不计时,该发光体称为发光点或点光源点光源。在几何光学中,发光点被抽象为一个既无体积又无在几何光学中,发光点被抽象为一个既无体积又无大小的几何点,任何被成像的物体都是由无数个这样的大小的几何点,任何被成像的物体都是由无数个这样的发光点所组成。发光点所组成。在几何光学中,光线被抽象为既无直径又无体积在几何光学中,光线被抽象为既无直径又无体积的的几何线几何线。它的方向代表光线的传播方向即光能的传播方向。在各向同性介质中,光沿着波
3、面的法线方向传播,可以认为光波波面法线就是几何光学中的光线,与波面对应的法线束称为光束光束。平面波对应于平行光束平行光束;球面波对应于会聚或发会聚或发散光束散光束;其光线既不相交于一点,又不平行所对应的光束称为像散光束像散光束。如图所示。几何光学中的传播规律和成像原理,是用光线的传播途径加以表示的,光线的这种传播途径称为光路光路。二、几何光学的基本定律几何光学的基本定律 1、光的直线传播定律光的直线传播定律 在各向同性的均匀介质中,光线按直线传播在各向同性的均匀介质中,光线按直线传播,这就是光的直线传播定律。-只有光在均匀介质中只有光在均匀介质中无阻拦地传播时才成立无阻拦地传播时才成立。2、光
4、的独立传播定律、光的独立传播定律 从从不不同同光光源源发发出出的的光光线线,以以不不同同的的方方向向通通过过介介质质某某点点时时,各各光光线线彼彼此此不不影影响响,好像其它光线不存在似的独立传播,这就是光的独立传播定律独立传播定律。3、光的折射定律和反射定律、光的折射定律和反射定律 当光在传播中遇到两种不同介质的光滑界面时,光线将发生折射和反射,其继续传播的规律遵循折射其继续传播的规律遵循折射定律和反射定律定律和反射定律。说明:说明:在几何光学应用中,必须考虑角量的符号规定。在几何光学应用中,必须考虑角量的符号规定。如图,按照角度符号法按照角度符号法规的规定:规的规定:折射定律 入射角和折射角
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