對幾何光學(xué)的推廣-ppt課件

1、LOGO對幾何光學(xué)的推行PB11000709 歐子豪LOGO引言 在利用幾何光學(xué)處置問題時，主要面對的是研討光路從而得到成像的位置。但是，這并不是意味著幾何光學(xué)的作用僅僅局限于這一點。光線的物理含義是波印廷矢量，其方向垂直于光傳播的波面。對光線的了解不應(yīng)僅僅停留在光的傳播方向，而且要了解是能量的傳播方向和能量大小的一個衡量方法。LOGOContents問題的引入問題的引入1利用光線的分析得到的一些結(jié)論利用光線的分析得到的一些結(jié)論2重新論述光度學(xué)的一些概念重新論述光度學(xué)的一些概念3總結(jié)總結(jié)4LOGO問題引入v互成直角的兩個反光平面至于平行的反互成直角的兩個反光平面至于平行的反光束中，反射系數(shù)分別

2、為光束中，反射系數(shù)分別為k1,k2。假設(shè)要。假設(shè)要兩個面的面亮度相等，求板面與平行光兩個面的面亮度相等，求板面與平行光束的夾角束的夾角1和和2。平板反射為各向同性。平板反射為各向同性反射。反射。 LOGO問題引入分析：直接利用光度學(xué)的方法，需求假設(shè)光強I。需求把平面作為一個發(fā)光源，并且計算平面的輻亮度。這里采用一種新的方法。我們定義一個量“光線密度矢量。知反射系數(shù)一樣，只需求讓兩個平面的反射光的強度一樣即可。即：。由，1+2=90帶入即可求得1，2的數(shù)值。LOGO問題引入v：無妨用：無妨用光線密度矢量，用光線密度矢量，用S表示光線表示光線的傳播方向，的傳播方向，N表示光線數(shù)目與每條光表示光線數(shù)

3、目與每條光線所代表的能量相關(guān)線所代表的能量相關(guān)n=E/C,E表示總能表示總能量，量，C表示每條光線所具有的能量表示每條光線所具有的能量J，A表示調(diào)查面積與光線方向垂直，如不表示調(diào)查面積與光線方向垂直，如不垂直那么投影到垂直方向上。那么有垂直那么投影到垂直方向上。那么有關(guān)系式：關(guān)系式：= S。更準(zhǔn)確的表達式應(yīng)采。更準(zhǔn)確的表達式應(yīng)采用微分的方式，令用微分的方式，令A(yù)0，= 代表代表光線的傳播方向。光線的傳播方向。nCdAdNANLOGO問題引入v由于在一個無光源的體系內(nèi)，一個封鎖曲面的能量守恒光的傳播損耗及增益，有 =0，所以由高斯公式，有 v =0。 v 由的恣意性，從而得到了 =0 。假設(shè)思索

4、光的發(fā)射情況，就需求引入發(fā)光源的定義，只需利用斯蒂芬波爾茲曼公式得到光源的輻射情況即可修正光線的方程。dAdVLOGO利用光線的分析得到的一些結(jié)論利用光線的分析得到的一些結(jié)論v1定性分析一些情況vA，平行光v 由于處處相等，所以能量在空間中均勻分布。vB，透鏡v 察看透鏡的光路圖，便可以發(fā)現(xiàn)：在光源附近，光線的密度大；而經(jīng)過折射后光的傳播發(fā)生了改動，產(chǎn)生了分散會聚的趨勢，導(dǎo)致減小增大。這直接反映了光的能量在空間中分布的不均勻性，并且可以有的大小直接比較能量。LOGO利用光線的分析得到的一些結(jié)論利用光線的分析得到的一些結(jié)論v2定量計算幾個問題vA，透鏡成像v 物發(fā)出光，經(jīng)過透鏡成像后，可以得到一

5、個幾何像點。理想情況該項點的面積A0，此時就有 ，表現(xiàn)為該點的光強無窮大。這與我們從弗朗禾費衍射公式中得到的結(jié)論一致。vB，對于衍射問題的成像v 由于衍射的存在，經(jīng)過透鏡后的光線并不能會聚成為一點，而是構(gòu)成一個光斑。我們可以用光線密度的概念求出該光斑的平均光強。LOGO利用光線的分析得到的一些結(jié)論利用光線的分析得到的一些結(jié)論v幾點闡明v在一切的討論中，都是假設(shè)光線是無限延伸的，即光場是無范圍限定的。同時，在光線分析中，都沒有討論同一根光線上的能量分布情況，即假設(shè)在一根光線上的能量是處處一樣的C。而實踐上，電磁實際闡明光線上的能量分布是以極為迅速的頻率變化著。這就帶來了一個問題，我們無法從光線的

6、分析中得到關(guān)于相關(guān)性的任何結(jié)論。所以，光線分析的作用不是在于處置動搖光學(xué)的問題，而是使得輻射能量問題的處置變得容易。LOGO光度學(xué)的一些概念v 在輻射場中間定義了一系列的概念為了更好的描畫輻射。包括輻射通量、輻射通量密度F、輻射強度I、輻亮度B輻照度、輻出度為輻射通量密度在不同情況下的相關(guān)定義。v這些量都是直接由能量相聯(lián)絡(luò)。而光線矢量那么是銜接能量與輻射場的一個橋梁，為了解幾個概念做了一個鋪墊。LOGO光度學(xué)的一些概念v輻射通量：經(jīng)過一個截面的光線的數(shù)目與光線矢量大小的乘積。v輻射通量密度：經(jīng)過單位界面的光線數(shù)目與光線矢量大小的乘積。v輻射強度：單位立體角內(nèi)光線數(shù)目與光線矢量大小的乘積。v輻亮

7、度：單位立體角內(nèi)由單位發(fā)光截面發(fā)出的光線數(shù)目與光線矢量大小的乘積。)(AdCInCFAdCLOGO疑問v 如何做出，在均勻損耗介質(zhì)中的光路圖？如何做出，在均勻損耗介質(zhì)中的光路圖？LOGO總結(jié)v 經(jīng)過上面的一些簡單的討論，曾經(jīng)知道經(jīng)過上面的一些簡單的討論，曾經(jīng)知道了光線分析方法的一些根本方法和用途，了光線分析方法的一些根本方法和用途，同時也了解了該方法的局限性。同時也了解了該方法的局限性。v由于光的電磁性質(zhì)比較籠統(tǒng)，比較難和由于光的電磁性質(zhì)比較籠統(tǒng)，比較難和宏觀的光強聯(lián)絡(luò)在一同。所以，引入這宏觀的光強聯(lián)絡(luò)在一同。所以，引入這樣一個處置問題的方法，一方面可以化樣一個處置問題的方法，一方面可以化簡問題