ref 《工程光学》第4版 郁道银

文章目录

1.几何光学的基本定律光的直线传播定律光的独立传播定律反射定律折射定律光路的可逆性费马原理(最短光程原理)马吕斯定律2.成完善像条件3.应用光学的符号规则4.单个折射球面光路计算5.单折射面成像

1.几何光学的基本定律

折射率: n=c/vn=c/vn=c/v, 介质的光速vvv相对真空的光速ccc的减慢程度

光的直线传播定律

各向同性的均匀介质中, 光沿直线传播

光传播遇到波长量级的障碍物(小孔/狭缝), 发生衍射,破坏了定律的成立条件

光的独立传播定律

不同光源发出的光, 在空间的某一点相遇, 彼此互不影响, 各光束独立传播

两束光由同一单色点光源发出, 经不同路径传播在空间某点相遇, 干涉,破坏定律的成立条件

反射定律

I′′=−II''=-II′′=−I

全反射

光密->光疏,入射角>临界角

折射定律

n′sin⁡I′=nsin⁡In'\sin I'=n\sin In′sinI′=nsinI

光路的可逆性

费马原理(最短光程原理)

光从一点传播到另一点, 无论进行了多少次反射与折射, 光程为极值

马吕斯定律

在各向同性均匀介质中:光与波面正交,入射面与出射波面对应的点光程不变

费马原理,马吕斯定律<=>直线,独立,反射,折射

2.成完善像条件

入射波是球面波时, 出射波也是球面波入射光是同心光束时, 出射光也是同心光束物点及像点间任意两光路光程相等

3.应用光学的符号规则

4.单个折射球面光路计算

5.单折射面成像

垂轴放大率

β=y′y=nn′l′l\beta=\frac{y'}{y}=\frac{n}{n'}\frac{l'}{l}β=yy′​=n′n​ll′​ 像大小 : 物大小β>0\beta>0β>0: 成正像, 物象在同侧,虚实相反∣β>1∣|\beta>1|∣β>1∣: 成放大的像 轴向放大率

α=dl′dl=n′nβ2\alpha=\frac{dl'}{dl}=\frac{n'}{n}\beta^2α=dldl′​=nn′​β2 共轭像点的微小移动 : 轴上物点的微小移动 角放大率

γ=u′u=nn′1β\gamma=\frac{u'}{u}=\frac{n}{n'}\frac{1}{\beta}γ=uu′​=n′n​β1​ 共轭光线∠\angle∠光轴 : 入射光线∠\angle∠光轴 拉赫不变量

J=n′u′y′=nuyJ=n'u'y'=nuyJ=n′u′y′=nuy 物体大小x成像光束孔径角x介质折射率 的积不变 折射

n′l′−nl=n′−nr\frac{n'}{l'}-\frac{n}{l}=\frac{n'-n}{r}l′n′​−ln​=rn′−n​反射

n′=−nn'=-nn′=−n

1l′+1l=2r\frac{1}{l'}+\frac{1}{l}=\frac{2}{r}l′1​+l1​=r2​