中国科学技术大学：《光学与原子物理》课程授课教案（光学）第一章 几何光学（负责人：任希锋）

第一章 几何光学 1.1几何光学的基本概念 1.2几何光学的实验定律 1.3费马原理 1.4光在单球面上的近轴成像 1.5薄透镜成像 1.6薄透镜成像的作图法

第一章 几何光学 1.1 几何光学的基本概念 1.2 几何光学的实验定律 1.3 费马原理 1.4 光在单球面上的近轴成像 1.5 薄透镜成像 1.6 薄透镜成像的作图法

1.1、几何光学的基本概念 基本概念 ·本身发光或者被其他光源照明后发光的几何点称为发光 点（点光源）。 在几何光学中，发光点被抽象为一个既无体积又无大小只 有几何位置的几何点。 ·发光体向四周发出的带有辐射能量的几何线条称为光线。 几何光学中光线被抽象成既无直径又无体积只有位置和方 向的几何线。 成立条件： (1)光波波长远小于空间障碍物或反射、折射界面尺寸 (2)介质是均匀和各向同性的 (3)光强不是很强

基本概念 • 本身发光或者被其他光源照明后发光的几何点称为发光 点(点光源)。 在几何光学中，发光点被抽象为一个既无体积又无大小只 有几何位置的几何点。 • 发光体向四周发出的带有辐射能量的几何线条称为光线。 几何光学中光线被抽象成既无直径又无体积只有位置和方 向的几何线。 1.1、几何光学的基本概念 成立条件： （1）光波波长远小于空间障碍物或反射、折射界面尺寸 （2）介质是均匀和各向同性的 （3）光强不是很强

1.2、几何光学的实验定律 光的直线传播定律 光在真空或均匀介质中沿直线传播。 光的反射定律 光的折射定律 Π Π 斯涅尔定律 名=出 nsin2=zsin话

1.2、几何光学的实验定律 斯涅尔定律

●折射率大的介质称为光密介质(optically thicker medium), 折射率小的介质称为光疏介质(optically thinner medium)。 ·当光从光密介质射到光疏介质表面时（内反射），可能会 出现全反射现象。 n' i2 之 :i元=aresin(片

折射率大的介质称为光密介质(optically thicker medium)， 折射率小的介质称为光疏介质(optically thinner medium)。 当光从光密介质射到光疏介质表面时(内反射)，可能会 出现全反射现象

SAMSUNG

光纤 单根光线不能 传输图像

光纤 单根光线不能 传输图像

三棱镜是由透明介质做成的棱柱体，其横截面为三角 形。 棱镜偏向角与顶角的关系 6=(1-2)+(民1-妇)=(1+)-(2+) a=2十的 6=1+1-a 偏向角有最小值，称为最小偏向角6m 可以证明，产生最小偏向角的充要条件是 =,2=的 此时 sin atom n= ■ n B sin号 可以用来测量棱镜材料的折射率

三棱镜是由透明介质做成的棱柱体，其横截面为三角 形

>光的独立传播定律： 自不同方向或由不同物质发出的光线相交，对每一光线的 独立传播不发生影响 >光路可逆原理 在光的传播、反射、折射中，光线如果沿折射和反射方向入 射时，相应的反射光和折射光将沿原来的入射光方向。 对成像系统，物和像是共轭的

在光的传播、反射、折射中，光线如果沿折射和反射方向入 射时，相应的反射光和折射光将沿原来的入射光方向。 对成像系统，物和像是共轭的。  光路可逆原理  光的独立传播定律： 自不同方向或由不同物质发出的光线相交，对每一光线的 独立传播不发生影响

单向镜子 outside inside bright light 左侧的房间里面，光线非常强，而右侧的光则 非常弱。 faint light

单向镜子 左侧的房间里面，光线非常强，而右侧的光则 非常弱

1.3、费马原理 1.光程 折射率X光经过的路程 光在介质中传播所需要的时间=光程/真空中 光速 P L=nl L=nili L= n()dl

1. 光程 折射率X光经过的路程 光在介质中传播所需要的时间＝光程/真空中 光速 1.3、费马原理