第幾何光學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第幾何第幾何(j h)光學(xué)光學(xué)第一頁(yè)，共37頁(yè)。反射定律反射定律(fn sh dn l)和折射定和折射定律律光在傳播的過(guò)程中遇到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光改光在傳播的過(guò)程中遇到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分光改變方向返回變方向返回(fnhu)(fnhu)原介質(zhì)傳播，這部分光稱為反射光。原介質(zhì)傳播，這部分光稱為反射光。 反射定律：反射光線總是位于反射定律：反射光線總是位于(wiy)(wiy)入射面內(nèi)，且與入射光入射面內(nèi)，且與入射光線分居在法線的兩側(cè)，入射角等線分居在法線的兩側(cè)，入射角等于反射角于反射角 。ii第1頁(yè)/共37頁(yè)第二頁(yè)，共37頁(yè)。折射折射(zhsh)(zhsh)定定律：律： 折

2、射折射(zhsh)光線總是位于入射面內(nèi)，并且與入光線總是位于入射面內(nèi)，并且與入射光線分居在法線的兩側(cè)；射光線分居在法線的兩側(cè)； 入射角入射角 i 的正弦與折射角的正弦與折射角 r 的正弦之比為一個(gè)的正弦之比為一個(gè)(y )常數(shù)。常數(shù)。n21稱為第二種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的稱為第二種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的相對(duì)折射率。相對(duì)折射率。 光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì)光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì)發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫光的折射。光的折射。 21sinsinnri21vv第2頁(yè)/共37頁(yè)第三頁(yè)，共37頁(yè)。一種介質(zhì)相對(duì)一種介質(zhì)相對(duì)(xingdu)(xingdu)于真空的于

3、真空的折射率折射率vcn/折射折射(zhsh)(zhsh)定律又寫為定律又寫為rninsinsin21折射率不僅與介質(zhì)有關(guān)折射率不僅與介質(zhì)有關(guān)(yugun)(yugun)，還與光的頻率有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)(yugun)(yugun)。稱為稱為絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率。絕對(duì)折射率，簡(jiǎn)稱折射率。兩種介質(zhì)相比，把折射率較大的介質(zhì)稱為兩種介質(zhì)相比，把折射率較大的介質(zhì)稱為光密介質(zhì)光密介質(zhì)，折射率較小的介質(zhì)稱為，折射率較小的介質(zhì)稱為光疏介質(zhì)。光疏介質(zhì)。 第3頁(yè)/共37頁(yè)第四頁(yè)，共37頁(yè)。全反射全反射 當(dāng)光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)的界面當(dāng)光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)的界面(jimin)(jimin)上，入射上

4、，入射角達(dá)到或大于角達(dá)到或大于1arcsinnni2c時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有折射光時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有折射光而只有反射光的現(xiàn)象，這而只有反射光的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為全反射全反射。 稱稱為為全反射臨界角全反射臨界角。 ci第4頁(yè)/共37頁(yè)第五頁(yè)，共37頁(yè)。平面平面(pngmin)反射成反射成像像由反射定律可知，從點(diǎn)光源發(fā)出的所有由反射定律可知，從點(diǎn)光源發(fā)出的所有(suyu)(suyu)光線，光線，經(jīng)平面鏡反射后，其反向延長(zhǎng)線都交于一點(diǎn)經(jīng)平面鏡反射后，其反向延長(zhǎng)線都交于一點(diǎn) 。6.2 6.2 光在平面上的反射光在平面上的反射(fnsh)(fnsh)和折射和折射平面反射不會(huì)破壞光束的同心性，平面反射能

5、獲得平面反射不會(huì)破壞光束的同心性，平面反射能獲得“完完善善”的點(diǎn)像。的點(diǎn)像。 pp 分別為物距和像距分別為物距和像距 pp，第5頁(yè)/共37頁(yè)第六頁(yè)，共37頁(yè)。平面平面(pngmin)(pngmin)折射成折射成像像點(diǎn)光源發(fā)出的光經(jīng)平面折射后，折射光的反向延長(zhǎng)點(diǎn)光源發(fā)出的光經(jīng)平面折射后，折射光的反向延長(zhǎng)線一般不會(huì)相交于同一點(diǎn)，平面折射將破壞光束的線一般不會(huì)相交于同一點(diǎn)，平面折射將破壞光束的同心性，不能成同心性，不能成“完善完善(wnshn)”的像，這種現(xiàn)象的像，這種現(xiàn)象稱為像散。稱為像散。水面上沿著法線水面上沿著法線(f xin)(f xin)方向觀看水中物體時(shí)，進(jìn)入眼方向觀看水中物體時(shí)，進(jìn)入眼

6、睛光線的張角很小，根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系，在近似條睛光線的張角很小，根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系，在近似條件下，可得件下，可得 pnnp12 p稱為稱為 視深視深 第6頁(yè)/共37頁(yè)第七頁(yè)，共37頁(yè)。例例6-1 有一只厚底玻璃缸，底厚，內(nèi)盛深的水，已知有一只厚底玻璃缸，底厚，內(nèi)盛深的水，已知玻璃和水的折射率分別為和。如果豎直向下玻璃和水的折射率分別為和。如果豎直向下(xin xi)看，看到缸底下表面離水面的距離是多少？看，看到缸底下表面離水面的距離是多少？解：缸底下解：缸底下(d xi)(d xi)表面發(fā)出的光線要經(jīng)過(guò)兩次折射進(jìn)入表面發(fā)出的光線要經(jīng)過(guò)兩次折射進(jìn)入人眼，先經(jīng)缸底上表面和水的界面折射，再經(jīng)

7、水和空氣的人眼，先經(jīng)缸底上表面和水的界面折射，再經(jīng)水和空氣的界面折射。設(shè)界面折射。設(shè) cm61hcm42h8 . 11n33. 12n13n第一次折射第一次折射(zhsh)(zhsh)11hp 1121hnnp 第二次折射第二次折射2112212hhnnhpp2231132232hnnhnnpnnpcm34. 6p計(jì)算得：計(jì)算得： 缸底下表面離水面的距離為缸底下表面離水面的距離為6.34cm6.34cm 第7頁(yè)/共37頁(yè)第八頁(yè)，共37頁(yè)。一些一些(yxi)概念和符號(hào)法則概念和符號(hào)法則6.3 6.3 光在球面光在球面(qimin)(qimin)上的反射和折射上的反射和折射入射光學(xué)元件的光是一束發(fā)

8、散光時(shí)，發(fā)出發(fā)散光的物點(diǎn)入射光學(xué)元件的光是一束發(fā)散光時(shí)，發(fā)出發(fā)散光的物點(diǎn)是實(shí)物是實(shí)物(shw)(shw)點(diǎn)；入射光學(xué)元件的光是一束會(huì)聚光時(shí)，點(diǎn)；入射光學(xué)元件的光是一束會(huì)聚光時(shí)，入射光線的延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)，這一點(diǎn)是虛物點(diǎn)。入射光線的延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)，這一點(diǎn)是虛物點(diǎn)。經(jīng)光學(xué)元件反射或折射后的光線會(huì)聚于一點(diǎn)，該點(diǎn)經(jīng)光學(xué)元件反射或折射后的光線會(huì)聚于一點(diǎn)，該點(diǎn)是是實(shí)像點(diǎn)；實(shí)像點(diǎn)；反射或折射后的光線的反向延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)，反射或折射后的光線的反向延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)，這一點(diǎn)是這一點(diǎn)是虛像點(diǎn)。虛像點(diǎn)。入射光線所在的空間稱為入射光線所在的空間稱為物空間；物空間；出射光線所在的空間稱出射光線所在的空間稱像空間。像空

9、間。 第8頁(yè)/共37頁(yè)第九頁(yè)，共37頁(yè)。下面規(guī)定一套適當(dāng)下面規(guī)定一套適當(dāng)(shdng)的符號(hào)法則，以便計(jì)算成像的符號(hào)法則，以便計(jì)算成像問(wèn)題。問(wèn)題。（1）物體到球面頂點(diǎn)的距離稱為物距，用）物體到球面頂點(diǎn)的距離稱為物距，用 表示，表示， 與實(shí)物對(duì)應(yīng)與實(shí)物對(duì)應(yīng)的物距為正，與虛物對(duì)應(yīng)的物距為負(fù)。的物距為正，與虛物對(duì)應(yīng)的物距為負(fù)。p p（2）像到球面頂點(diǎn)的距離稱為像距，用）像到球面頂點(diǎn)的距離稱為像距，用 表示，表示， 與實(shí)像對(duì)應(yīng)的與實(shí)像對(duì)應(yīng)的像距為正，與虛像對(duì)應(yīng)的像距為負(fù)。像距為正，與虛像對(duì)應(yīng)的像距為負(fù)。 p（3）凹面鏡的曲率）凹面鏡的曲率(ql)半徑為正，凸面鏡的曲率半徑為正，凸面鏡的曲率(ql)半徑

10、為半徑為負(fù)。負(fù)。（4）討論球面折射成像時(shí)，球面的曲率）討論球面折射成像時(shí)，球面的曲率(ql)中心在物方空間時(shí)，中心在物方空間時(shí)，曲率曲率(ql)半徑為負(fù)，球面的曲率半徑為負(fù)，球面的曲率(ql)中心在像方空間時(shí)，曲中心在像方空間時(shí)，曲率率(ql)半徑為正。半徑為正。（5）垂直于主光軸的物與像有不同的長(zhǎng)度和正倒，在主軸上方的物與像的）垂直于主光軸的物與像有不同的長(zhǎng)度和正倒，在主軸上方的物與像的長(zhǎng)度為正，在主光軸下方的物與像的長(zhǎng)度為負(fù)。長(zhǎng)度為正，在主光軸下方的物與像的長(zhǎng)度為負(fù)。第9頁(yè)/共37頁(yè)第十頁(yè)，共37頁(yè)。球面反射球面反射(fnsh)成像公式成像公式Rpp211在近軸光線的條件下，上式是球在近軸

11、光線的條件下，上式是球面面(qimin)(qimin)反射成像的基本公反射成像的基本公式。式。 如果入射光線是近軸光線，不同的反射光線會(huì)近似如果入射光線是近軸光線，不同的反射光線會(huì)近似相交于同一點(diǎn)相交于同一點(diǎn) ，根據(jù)反射定律和幾何關(guān)系，可，根據(jù)反射定律和幾何關(guān)系，可以得到以得到P一般情況下，物點(diǎn)一般情況下，物點(diǎn) 的不同的反射光線并不相交于的不同的反射光線并不相交于一點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)一點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)像散現(xiàn)象。像散現(xiàn)象。P第10頁(yè)/共37頁(yè)第十一頁(yè)，共37頁(yè)。物點(diǎn)在主光軸上離球面鏡無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，入射光線可看做近軸物點(diǎn)在主光軸上離球面鏡無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，入射光線可看做近軸平行平行(pngxng)光線，該物點(diǎn)的像點(diǎn)稱為球面

12、鏡的焦點(diǎn)。光線，該物點(diǎn)的像點(diǎn)稱為球面鏡的焦點(diǎn)。2Rf 球面球面(qimin)反射成像公式又可表反射成像公式又可表示為示為 焦點(diǎn)到球面頂點(diǎn)的距離稱為焦距，用焦點(diǎn)到球面頂點(diǎn)的距離稱為焦距，用f f 表示表示(biosh)(biosh)，可知，可知 fpp111第11頁(yè)/共37頁(yè)第十二頁(yè)，共37頁(yè)。設(shè)物體在垂直于主光軸方向上的高度為設(shè)物體在垂直于主光軸方向上的高度為 ，其像的高度為，其像的高度為 , ,定義：定義：yyyym由反射定律和幾何關(guān)系由反射定律和幾何關(guān)系(gun x)可以證明可以證明為球面為球面(qimin)反射成像橫向放大率反射成像橫向放大率ppyym 表示成放大像，表示成放大像， 表示

13、成縮小像。表示成縮小像。 1m1m0m0m 表示像是倒立的，表示像是倒立的， 表示像是正立的；表示像是正立的；第12頁(yè)/共37頁(yè)第十三頁(yè)，共37頁(yè)。球面球面(qimin)反射成像作圖反射成像作圖法法球面鏡成像作圖法的三條球面鏡成像作圖法的三條(sn tio)特殊光線特殊光線(1) 平行平行(pngxng)于主光軸的近軸光線，經(jīng)凹面鏡反射后，于主光軸的近軸光線，經(jīng)凹面鏡反射后，反射光線過(guò)焦點(diǎn)；經(jīng)凸面鏡反射后，反射光線的反向延長(zhǎng)線反射光線過(guò)焦點(diǎn)；經(jīng)凸面鏡反射后，反射光線的反向延長(zhǎng)線過(guò)焦點(diǎn)。過(guò)焦點(diǎn)。 (2) 過(guò)焦點(diǎn)（延長(zhǎng)線過(guò)焦點(diǎn)）的光線過(guò)焦點(diǎn)（延長(zhǎng)線過(guò)焦點(diǎn)）的光線，經(jīng)球面鏡反射后，經(jīng)球面鏡反射后，反

14、射光線平行于主光軸。反射光線平行于主光軸。(3) 過(guò)球面曲率中心的光線過(guò)球面曲率中心的光線，經(jīng)球面鏡反射后按原路返，經(jīng)球面鏡反射后按原路返回。回。第13頁(yè)/共37頁(yè)第十四頁(yè)，共37頁(yè)。(d) 實(shí)物實(shí)物(shw)經(jīng)凸面經(jīng)凸面鏡成正立縮小虛像鏡成正立縮小虛像 (a) 成倒立縮小實(shí)像成倒立縮小實(shí)像Rp (b) 成倒立放大實(shí)像成倒立放大實(shí)像 RpR) 2/( c) 成正立放大虛像成正立放大虛像) 2/(0Rp第14頁(yè)/共37頁(yè)第十五頁(yè)，共37頁(yè)。球面球面(qimin)折射成像公式折射成像公式一般情況下，物點(diǎn)的不同的折射光線并不相交一般情況下，物點(diǎn)的不同的折射光線并不相交(xingjio)(xingji

15、o)于一點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)像散現(xiàn)象。于一點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)像散現(xiàn)象。PPP在近軸條件下，物點(diǎn)的不同的折射光線會(huì)近似相交于同一點(diǎn)在近軸條件下，物點(diǎn)的不同的折射光線會(huì)近似相交于同一點(diǎn) ， 為物點(diǎn)為物點(diǎn) 的像。的像。 根據(jù)折射根據(jù)折射(zhsh)(zhsh)定律和幾何關(guān)系，可得定律和幾何關(guān)系，可得 Rnnpnpn上式是近軸光線條件下上式是近軸光線條件下球面折射成像的基本公式。球面折射成像的基本公式。 第15頁(yè)/共37頁(yè)第十六頁(yè)，共37頁(yè)。由折射定律和幾何由折射定律和幾何(j h)關(guān)系可以求出球面折射成像的關(guān)系可以求出球面折射成像的 橫向放大率橫向放大率pnpnyym 表示成放大像，表示成放大像， 表示成縮小像。表示

16、成縮小像。 1m1m0m0m 表示像是倒立的，表示像是倒立的， 表示像是正立的；表示像是正立的；第16頁(yè)/共37頁(yè)第十七頁(yè)，共37頁(yè)。光線光線(gungxin)再經(jīng)右側(cè)球面成像再經(jīng)右側(cè)球面成像例例6-2 6-2 點(diǎn)光源位于點(diǎn)光源位于(wiy)(wiy)一玻璃球心點(diǎn)左側(cè)一玻璃球心點(diǎn)左側(cè)25cm25cm處。已知玻璃球半徑是處。已知玻璃球半徑是10cm10cm，折射率為，折射率為1.51.5，空氣折，空氣折射率近似為射率近似為1 1，求像點(diǎn)的位置。，求像點(diǎn)的位置。解：點(diǎn)光源發(fā)出的光線先經(jīng)左側(cè)解：點(diǎn)光源發(fā)出的光線先經(jīng)左側(cè)(zu c)球面成像球面成像cm151pcm101R11n5 . 11n11111

17、11Rnnpnpncm901p，得得由由cm1102pcm102R5 . 12n12n2222222Rnnpnpncm5 .272p得得cm5 .27最終的像點(diǎn)位于玻璃球右側(cè)、距球面右頂點(diǎn)最終的像點(diǎn)位于玻璃球右側(cè)、距球面右頂點(diǎn) 處處由由第17頁(yè)/共37頁(yè)第十八頁(yè)，共37頁(yè)。物體發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)薄透鏡物體發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)薄透鏡(tujng)(tujng)成像的問(wèn)題就是光線經(jīng)過(guò)兩個(gè)球面折射的問(wèn)題。成像的問(wèn)題就是光線經(jīng)過(guò)兩個(gè)球面折射的問(wèn)題。透鏡左右兩個(gè)表面的曲率透鏡左右兩個(gè)表面的曲率(ql)(ql)半徑分別為半徑分別為 和和 假設(shè)假設(shè)(jish)6.4 6.4 薄透鏡成像薄透鏡成像透鏡兩個(gè)面的頂點(diǎn)靠得很

18、近的透鏡稱為透鏡兩個(gè)面的頂點(diǎn)靠得很近的透鏡稱為薄透鏡薄透鏡。薄透鏡成像公式薄透鏡成像公式1R2R物方空間和物方空間和像方空間的折射率分別為像方空間的折射率分別為 和和1n2n忽略薄透鏡的厚度忽略薄透鏡的厚度，可求出物點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后所成最終像的像距可求出物點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后所成最終像的像距 與物距與物距 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 ppp物點(diǎn)放在透鏡的左方，物距為物點(diǎn)放在透鏡的左方，物距為n透鏡的折射率為透鏡的折射率為第18頁(yè)/共37頁(yè)第十九頁(yè)，共37頁(yè)。跟透鏡主軸平行的近軸光線經(jīng)透鏡折射后在主光軸上的會(huì)聚跟透鏡主軸平行的近軸光線經(jīng)透鏡折射后在主光軸上的會(huì)聚(huj)(huj)點(diǎn)，

19、稱為像方焦點(diǎn)。點(diǎn)，稱為像方焦點(diǎn)。 把物點(diǎn)放在主光軸上的一點(diǎn)，物點(diǎn)經(jīng)透鏡折射成的像在無(wú)限遠(yuǎn)，這點(diǎn)把物點(diǎn)放在主光軸上的一點(diǎn)，物點(diǎn)經(jīng)透鏡折射成的像在無(wú)限遠(yuǎn)，這點(diǎn)(zh din)(zh din)稱為物方焦點(diǎn)。稱為物方焦點(diǎn)。 22111RnnRnnnf22112RnnRnnnf1pfpf這就是薄透鏡成像公式這就是薄透鏡成像公式(gngsh)，其中，其中f是是物方焦距。物方焦距。 f是是像方焦距像方焦距近軸斜入射的平行光成像在過(guò)像方焦點(diǎn)且垂直于光軸的平面上，這個(gè)平面稱為近軸斜入射的平行光成像在過(guò)像方焦點(diǎn)且垂直于光軸的平面上，這個(gè)平面稱為焦平面。焦平面。 第19頁(yè)/共37頁(yè)第二十頁(yè)，共37頁(yè)。如果如果(rg

20、u)(rgu)將薄透鏡置于空氣中，物方焦距等于像方焦距。將薄透鏡置于空氣中，物方焦距等于像方焦距。設(shè)空氣設(shè)空氣(kngq)(kngq)的折射率為的折射率為1 1，空氣，空氣(kngq)(kngq)中的薄透鏡成像公式為中的薄透鏡成像公式為fpp111)11)(1(121RRnf其中其中(qzhng)(qzhng)利用球面折射成像的橫向放大率公式兩次，可得利用球面折射成像的橫向放大率公式兩次，可得薄透鏡的橫向放大率為薄透鏡的橫向放大率為 ppm 表示成放大像，表示成放大像， 表示成縮小像。表示成縮小像。 1m1m0m0m 表示像是倒立的，表示像是倒立的， 表示像是正立的；表示像是正立的；第20頁(yè)/

21、共37頁(yè)第二十一頁(yè)，共37頁(yè)。薄透鏡薄透鏡(tujng)成像作圖法成像作圖法透鏡透鏡(tujng)成像的幾條特殊光線成像的幾條特殊光線 (1) 與主光軸平行的近軸光線，通過(guò)凸透鏡后折射光線過(guò)像方焦點(diǎn)與主光軸平行的近軸光線，通過(guò)凸透鏡后折射光線過(guò)像方焦點(diǎn)(jiodin)；通過(guò)凹透鏡后折射光線的反向延長(zhǎng)線過(guò)像方焦點(diǎn)；通過(guò)凹透鏡后折射光線的反向延長(zhǎng)線過(guò)像方焦點(diǎn)(jiodin)。 (2) 過(guò)物方焦點(diǎn)（延長(zhǎng)線過(guò)物方焦點(diǎn)）的近軸光線過(guò)物方焦點(diǎn)（延長(zhǎng)線過(guò)物方焦點(diǎn)）的近軸光線，通過(guò)透鏡后折射光線與主光軸平行。，通過(guò)透鏡后折射光線與主光軸平行。 (3) 過(guò)透鏡中心的光線過(guò)透鏡中心的光線，通過(guò)透鏡后沿原方向出射。

22、，通過(guò)透鏡后沿原方向出射。 (4) 與副光軸平行的光線與副光軸平行的光線，通過(guò)透鏡后過(guò)副光軸與焦平面的交點(diǎn)。，通過(guò)透鏡后過(guò)副光軸與焦平面的交點(diǎn)。第21頁(yè)/共37頁(yè)第二十二頁(yè)，共37頁(yè)。(a) 成倒立縮小實(shí)像成倒立縮小實(shí)像f2p (c) 成倒立放大實(shí)像成倒立放大實(shí)像 fpf2( b) 成正立放大虛像成正立放大虛像fp0(d) 實(shí)物實(shí)物(shw)經(jīng)凹透經(jīng)凹透鏡成正立縮小虛像鏡成正立縮小虛像 第22頁(yè)/共37頁(yè)第二十三頁(yè)，共37頁(yè)。例例6-3 一薄凸透鏡的焦距為一薄凸透鏡的焦距為20cm，如果已知物距分別為，如果已知物距分別為（1）40cm；（；（2）60cm；（；（3）30cm；（；（4）10cm

23、。試。試分別計(jì)算這四種分別計(jì)算這四種(s zhn)情況下的像距，并確定成像性情況下的像距，并確定成像性質(zhì)。質(zhì)。解：解： 2011401pcm40p由由得得14040ppm由由知：當(dāng)知：當(dāng) 時(shí)，成與物等大的倒立實(shí)像。時(shí)，成與物等大的倒立實(shí)像。 fp2第23頁(yè)/共37頁(yè)第二十四頁(yè)，共37頁(yè)。(2)由由得得由由知：當(dāng)知：當(dāng) 時(shí)，時(shí)，成縮小倒立實(shí)像。成縮小倒立實(shí)像。 fp22011601pcm30p5 . 06030ppm(3)由由得得由由知：當(dāng)知：當(dāng) 時(shí)，時(shí)，成放大倒立實(shí)像。成放大倒立實(shí)像。 fpf22011301pcm60p23060ppm第24頁(yè)/共37頁(yè)第二十五頁(yè)，共37頁(yè)。(4)由由得得由由

24、2011101pcm20p21020ppm知：當(dāng)知：當(dāng) 時(shí)，時(shí)，成放大正立虛像。成放大正立虛像。 fp 0第25頁(yè)/共37頁(yè)第二十六頁(yè)，共37頁(yè)。6.5 光學(xué)儀器前面我們討論前面我們討論(toln)(toln)了平面鏡、球面鏡和薄透鏡等基本光學(xué)器件的成像問(wèn)題。根據(jù)基本光學(xué)器件的成像規(guī)律，人們將單個(gè)或多個(gè)基本光學(xué)器件組合構(gòu)成光學(xué)儀器。了平面鏡、球面鏡和薄透鏡等基本光學(xué)器件的成像問(wèn)題。根據(jù)基本光學(xué)器件的成像規(guī)律，人們將單個(gè)或多個(gè)基本光學(xué)器件組合構(gòu)成光學(xué)儀器。光學(xué)儀器主要分為兩大類，一類是成實(shí)像光學(xué)儀器主要分為兩大類，一類是成實(shí)像(shxing)(shxing)的光學(xué)儀器，如幻燈機(jī)、照相機(jī)等；另一類

25、是成虛像的光學(xué)儀器，如望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、放大鏡等。的光學(xué)儀器，如幻燈機(jī)、照相機(jī)等；另一類是成虛像的光學(xué)儀器，如望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、放大鏡等。 第26頁(yè)/共37頁(yè)第二十七頁(yè)，共37頁(yè)。眼睛眼睛(yn jing) 眼睛眼睛(yn jing)通過(guò)調(diào)節(jié)睫狀肌來(lái)改變晶狀體的焦距，通過(guò)調(diào)節(jié)睫狀肌來(lái)改變晶狀體的焦距，使物體的像總能形成在視網(wǎng)膜上。使物體的像總能形成在視網(wǎng)膜上。 遠(yuǎn)點(diǎn)：睫狀肌完全遠(yuǎn)點(diǎn)：睫狀肌完全(wnqun)放松時(shí)能放松時(shí)能看清楚的點(diǎn)?？辞宄狞c(diǎn)。近點(diǎn)：近點(diǎn)：睫狀肌最緊張時(shí)能看清楚的點(diǎn)。睫狀肌最緊張時(shí)能看清楚的點(diǎn)。明視距離：明視距離：正常眼睛看正常眼睛看25 cm遠(yuǎn)處的物體能看得遠(yuǎn)處的物體能看得清楚

26、，又能較長(zhǎng)時(shí)間不清楚，又能較長(zhǎng)時(shí)間不感覺(jué)疲勞。感覺(jué)疲勞。 第27頁(yè)/共37頁(yè)第二十八頁(yè)，共37頁(yè)。近視：遠(yuǎn)處物體近視：遠(yuǎn)處物體(wt)成像在視網(wǎng)膜前面一點(diǎn)。成像在視網(wǎng)膜前面一點(diǎn)。遠(yuǎn)視：遠(yuǎn)處物體成像在視網(wǎng)膜后面遠(yuǎn)視：遠(yuǎn)處物體成像在視網(wǎng)膜后面(hu mian)一點(diǎn)。一點(diǎn)。矯正近視的方法是配戴凹透鏡，把無(wú)限遠(yuǎn)處矯正近視的方法是配戴凹透鏡，把無(wú)限遠(yuǎn)處(yun ch)(yun ch)的物體成像在近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)處。的物體成像在近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)處。 矯正矯正遠(yuǎn)視的方法是配戴凸透鏡，把明視距離遠(yuǎn)視的方法是配戴凸透鏡，把明視距離處的物體成像在遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)處。處的物體成像在遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)處。 第28頁(yè)/共37頁(yè)第二十九頁(yè)

27、，共37頁(yè)。物體物體(wt)(wt)對(duì)瞳孔中心的張角稱為視角。物體對(duì)瞳孔中心的張角稱為視角。物體(wt)(wt)在在視網(wǎng)膜上所成像的大小與視角有關(guān)，如果物體視網(wǎng)膜上所成像的大小與視角有關(guān)，如果物體(wt)(wt)的的視角非常小，整個(gè)物體視角非常小，整個(gè)物體(wt)(wt)看上去就縮成了一個(gè)點(diǎn)?？瓷先ゾ涂s成了一個(gè)點(diǎn)。一般要求視角大于一般要求視角大于11，才能對(duì)物體，才能對(duì)物體(wt)(wt)不同部分進(jìn)不同部分進(jìn)行分辨。行分辨。把物體移近眼睛把物體移近眼睛(yn jing)(yn jing)可以增大視角。可以增大視角。 當(dāng)物體與眼睛的距離小于近點(diǎn)時(shí)，即使視角再大也無(wú)法看當(dāng)物體與眼睛的距離小于近點(diǎn)時(shí)

28、，即使視角再大也無(wú)法看清物體。于是人們?cè)O(shè)計(jì)清物體。于是人們?cè)O(shè)計(jì)(shj)(shj)制造出了各種助視光學(xué)儀制造出了各種助視光學(xué)儀器，如：放大鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等。器，如：放大鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等。 第29頁(yè)/共37頁(yè)第三十頁(yè)，共37頁(yè)。放大鏡放大鏡最簡(jiǎn)單的放大鏡就是最簡(jiǎn)單的放大鏡就是(jish)(jish)一片凸透一片凸透鏡。鏡。 當(dāng)眼睛位于放大鏡的焦點(diǎn)附近當(dāng)眼睛位于放大鏡的焦點(diǎn)附近(fjn)時(shí)，像的視角為：時(shí)，像的視角為： fyOFpy眼睛眼睛(yn jing)在明視距在明視距離離d 處直接觀察物體時(shí)的處直接觀察物體時(shí)的視角為：視角為： dy 視角放大率視角放大率 fdM第30頁(yè)/共37頁(yè)第三

29、十一頁(yè)，共37頁(yè)。顯微鏡顯微鏡放大鏡的放大本領(lǐng)有限，可以用組合的光具組構(gòu)成放大鏡的放大本領(lǐng)有限，可以用組合的光具組構(gòu)成(guchng)(guchng)放大鏡提高放大本領(lǐng)，這種放大鏡就是顯放大鏡提高放大本領(lǐng)，這種放大鏡就是顯微鏡。微鏡。 物鏡：對(duì)著被觀察物體物鏡：對(duì)著被觀察物體(wt)的一組透鏡，焦距的一組透鏡，焦距 f1 很短。很短。 目鏡目鏡(mjng)：靠近觀察者眼睛的一組透鏡，焦距：靠近觀察者眼睛的一組透鏡，焦距 f2 稍長(zhǎng)。稍長(zhǎng)。 第31頁(yè)/共37頁(yè)第三十二頁(yè)，共37頁(yè)。如果不用顯微鏡，而是將物體直接如果不用顯微鏡，而是將物體直接(zhji)(zhji)放在明視距離放在明視距離d d 處處 顯微鏡的目鏡相當(dāng)于前面提到的放大鏡，虛像顯微鏡的目鏡相當(dāng)于前面提到的放大鏡，虛像 對(duì)眼睛的視角表示為對(duì)眼睛的視角表示為 P 2 fyyppy11而而1fLy21 ffLy于是于是(ysh)(ysh)dy目鏡的焦距目鏡的焦距 要盡可能小