物理幾何光學(xué)的基本原理31-2課件

第3章幾何光學(xué)的基本原理（GeometricalOptics）第3章（GeometricalOptics）1費(fèi)馬原理成像的基本概念單心光束物像光在平面界面上的反射和折射光導(dǎo)纖維光束單心性的破壞，全反射光在球面上的反射和折射近軸光線條件下球面反射的物像公式近軸光線條件下球面折射的物像公式近軸物近軸光線成像的條件薄透鏡共軸理想光具組的基點(diǎn)和基面幾何光學(xué)的基本原理費(fèi)馬原理成像的基本概念幾何光學(xué)的基本原理2光線光學(xué)。光線:代表光能量傳播方向的一根線光線是指細(xì)光束，通過(guò)對(duì)其觀察建立了幾何光學(xué)的基本定律。波面:垂直于光線的幾何平面或曲面.點(diǎn)光源(發(fā)光點(diǎn))經(jīng)過(guò)圓孔，衍射。孔徑或，則衍射效應(yīng)。/D0的極限：幾何光學(xué)。Abeamoflightgeneratedbyalaser.Thebeamisvisiblebecauseparticlesintheairhavescatteredthelight.3.折射定律(Snell定律)

3.1幾何光學(xué)基本定律“三定律”：1.直線傳播(均勻媒質(zhì)中)2.反射定律

(4.光路的可逆性)折射率n=cv臨界角，全內(nèi)反射(只講方向，不講強(qiáng)弱)光線光學(xué)。光線:代表光能量傳播方向的一根線光線是指細(xì)光束，3費(fèi)馬原理(Fermat’sPrinciple)1.最小時(shí)間原理Fermat(1675)：“光在兩點(diǎn)之間所走的實(shí)際路徑是以最短時(shí)間通過(guò)的那條路徑。”可由此導(dǎo)出“三定律”和光路可逆性：(1)均勻媒質(zhì)，v=c/n是常數(shù)，時(shí)間最短即路程最短，所以直線傳播。QP(2)反射定律PQMP

==ii對(duì)應(yīng)的折線QMP最短。(3)折射定律(可逆性)費(fèi)馬原理(Fermat’sPrinciple)1.42.光程均勻媒質(zhì)：PQnL(長(zhǎng)度l)L是任一設(shè)想的路徑光程(QP)=nl沿L分段均勻：n1n3n2

l1

l2

l3PMN(QMNP)=n1

l1+n2

l2+n3

l3Opticalpath利用光程概念，可以將光在介質(zhì)中通過(guò)的幾何路程折算到在真空中通過(guò)的路程。Q2.光程均勻媒質(zhì)：PQnL(長(zhǎng)度l)L是任一設(shè)想5一般：QPdln(x,y,z)Ln(x,y,z)光程(QP)

沿L(L)光程＝同樣傳播時(shí)間內(nèi)在真空中的路程“最小時(shí)間原理”也就是“最小光程原理”。一般：QPdln(x,y,z)Ln(x,y,z)光程6Thebendingofraysthroughinhomogeneousmedia.在非均勻介質(zhì)中光線是彎曲的曲線Thebendingofraysthroughin73.費(fèi)馬原理的表述從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的一條實(shí)際光線取這樣的路徑：其光程與鄰近路徑光程相比是極大值、極小值或穩(wěn)定值。等效說(shuō)法：在實(shí)際光線的路徑上，光程的變分為零。這種思路對(duì)以后物理思想的發(fā)展有重要影響。分析力學(xué)(Lagrange,Hamilton)Schr?dinger的量子力學(xué)3.費(fèi)馬原理的表述從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的一條實(shí)際光線取這樣的路徑8在均勻介質(zhì)中的兩點(diǎn)間（直線傳播）、經(jīng)平面反射的兩點(diǎn)間，以及經(jīng)平面折射的兩點(diǎn)間的實(shí)際光路均是光程取極小值的情形。

成像系統(tǒng)的物點(diǎn)和像點(diǎn)之間為光程取穩(wěn)定值的情形。物點(diǎn)像點(diǎn)在均勻介質(zhì)中的兩點(diǎn)間（直線傳播）、經(jīng)平面反射9成像的基本概念成像是幾何光學(xué)研究的中心問(wèn)題1、單心光束與物像關(guān)系單心光束（同心光束）：光線本身或其延長(zhǎng)線可以交于一點(diǎn)的光束。（一束光線有一個(gè)共同的中心）

各種“成像”，這里指經(jīng)反射或折射的光學(xué)成像。光具組：由若干反射或折射面組成的光學(xué)系統(tǒng)。

理想光具組：能夠使通過(guò)系統(tǒng)的單心光束仍保持單心性的光學(xué)系統(tǒng)。

光學(xué)系統(tǒng)理想成像的條件：表述1—單心性不變：由物點(diǎn)發(fā)出的單心光束通過(guò)光具組后應(yīng)保持其單心性不變。

表述2—等光程性：由物點(diǎn)發(fā)出的所有光線通過(guò)光具組后均應(yīng)以相等的光程到達(dá)像點(diǎn)。

成像的基本概念成像是幾何光學(xué)研究的中心問(wèn)題1、單心光束與物像10PP’A等光程面(2)其他的反射等光程面都是旋轉(zhuǎn)二次曲面反射等光程面(1)平面鏡:對(duì)任何物點(diǎn)都是等光程面(Asphericalmirrors)對(duì)一特定的物點(diǎn)成完善像旋轉(zhuǎn)橢球面：兩焦點(diǎn)共軛，皆實(shí)或皆虛。可用于聚光，極特殊情況用于成像。PA+AP’=常數(shù)以P、P’為焦點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)橢球面PP’AConcaveellipticalConvexellipticalPP’A等光程面(2)其他的反射等光程面都是旋轉(zhuǎn)二次曲面11旋轉(zhuǎn)拋物面：焦點(diǎn)和軸上無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)共軛，可實(shí)可虛。

廣泛使用（發(fā)射或接收）。旋轉(zhuǎn)雙曲面：兩焦點(diǎn)共軛，一實(shí)一虛。PA-AP’=常數(shù)以P、P’為焦點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)雙曲面ConcavehyperbolicPP’AConvexhyperbolicPP’A旋轉(zhuǎn)拋物面：焦點(diǎn)和軸上無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)共軛，可實(shí)可虛。旋轉(zhuǎn)雙曲面：兩12The2.4m-diameterhyperboloidal（雙曲面）primarymirroroftheHubbleSpaceTelescopeAnoff-axisparabolicmirrorelement（離軸拋物面鏡

）The2.4m-diameterhyperboloida13Thissolar-thermalelectricplantintheMojaveDesertuseslongrowsofparabolic（拋物面）mirrorstofocusthesun’sraysonoil-filledpipes,whicharelocatedatthefocalpointofeachmirror.Thissolar-thermalelectricpl14折射等光程面笛卡爾卵形面：四次曲面，給定后只有一對(duì)共軛點(diǎn)。Ahyperbolicinterfacebetweenairandglass折射等光程面笛卡爾卵形面：四次曲面，給定后只有一對(duì)共軛點(diǎn)。A15SeveralhyperboliclensesseenincrosssectionAselectionofasphericallenses實(shí)際使用的折射面幾乎全是球面

(加工，照顧多點(diǎn)

)近來(lái)很多照相機(jī)用了非球面透鏡Severalhyperboliclensesseen16PolishingasphericallensComparisonofsphericalandparaboloidalmirrorsIntheparaxialregionPolishingasphericallensComp17完善像共軛點(diǎn)共軛光線共軛光束光學(xué)系統(tǒng)成像完善像共軛點(diǎn)共軛光線共軛光束光學(xué)系統(tǒng)成像18Q單心光束P1P2像散光束單心光束與像散光束不滿足理想成像條件時(shí)，也就是說(shuō)，如果通過(guò)光具組后光束的同心性被破壞，則出射光束變像散光束，像點(diǎn)變?yōu)閺浬摺?/p>

像散光束：空間彼此不能交于一點(diǎn)，但有一定關(guān)系的光線的集合。

Q單心光束P1P2像散光束單心光束與像散光束不滿足理想成像條192、物像的分類(lèi)物點(diǎn)：發(fā)光點(diǎn)，或入射單心光束的頂點(diǎn)。

實(shí)物點(diǎn)：發(fā)散的入射光束的頂點(diǎn)。

實(shí)物：由實(shí)物點(diǎn)構(gòu)成的物體。

虛物點(diǎn)：會(huì)聚的入射光束的頂點(diǎn)，或入射光束延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。

像點(diǎn)：光具組（光學(xué)系統(tǒng)）出射的單心光束的頂點(diǎn)。

實(shí)像點(diǎn)：會(huì)聚的單心出射光束的頂點(diǎn)。

虛像點(diǎn)：發(fā)散的單心出射光束的頂點(diǎn)。

物空間（物方）：包含入射光束及其延長(zhǎng)線的空間。

像空間（像方）：包含出射光束及其延長(zhǎng)線的空間。

2、物像的分類(lèi)物點(diǎn)：發(fā)光點(diǎn)，或入射單心光束的頂點(diǎn)。實(shí)物點(diǎn)：20QQ'光具組實(shí)物成實(shí)像實(shí)物成虛像QQ'光具組實(shí)物成虛像虛物成實(shí)像物空間像空間QQ'光具組實(shí)物成實(shí)像實(shí)物成虛像QQ'光具組實(shí)物成虛像虛物成21虛物成實(shí)像光具組QQ'虛物成虛像光具組QQ'物與像虛物成實(shí)像光具組QQ'虛物成虛像光具組QQ'物與像22Thereflectedrayliesintheplaneformedbytheincidentrayandthenormal.實(shí)物、實(shí)像的意義在于有光線實(shí)際發(fā)自或通過(guò)該點(diǎn)，而虛物、虛像僅僅是由光的直線傳播性質(zhì)給人眼造成的一種錯(cuò)覺(jué)，實(shí)際上并沒(méi)有光線經(jīng)過(guò)該點(diǎn)。

平面鏡是一個(gè)最簡(jiǎn)單的、不改變光束單心性的、能成完善像的光學(xué)系統(tǒng)3.2光在平面界面上的反射和折射光導(dǎo)纖維1、光在平面上的反射ReflectionThereflectedrayliesinthe23ThebundleofraysfromthetopoftheobjectappearstooriginatefromtheimagebehindthemirrorThereisanimagepointforeverysourcepointThebundleofraysfromtheto24Forthewomantoseeherfull-sizedimage,onlyahalf-sizedmirrorisneeded.Multiplereflectionscanbeobtainedwithtwoplanemirrors.Forthewomantoseeherfull-25Manyemergencyvehiclesarereversed-letteredsotheletteringappearsnormalwhenviewedthroughtherearviewmirrorofacarManyemergencyvehiclesarere26TheincomingraythatstrikespointAeventuallyemergesalongBD,paralleltotheincomingray.ThisarrayofcornerreflectorswasleftontheMoonbytheApollo14astronauts.Acornerreflector入射光線反射光線Theincomingraythatstrikes272、光在平面上的折射RefractionAbeamoflightisrefractedasitentersatankofwater.2、光在平面上的折射RefractionAbeamof283、光束單心性的破壞光線在折射時(shí)，除平行光束折射時(shí)仍為平行光束外，單心光束將被破壞。設(shè)子午焦線弧矢焦線像散：物點(diǎn)出射光束不能保持單心性3、光束單心性的破壞光線在折射時(shí)，除平行光束折射時(shí)仍為平行光29當(dāng)P所發(fā)出的光束幾乎垂直于界面時(shí)，，這時(shí)，P1、P2和P’三點(diǎn)方能幾乎合在一起，折射光束幾乎仍保持為單心的。當(dāng)P所發(fā)出的光束幾乎垂直于界面時(shí)，，這時(shí)，P1、P2和P’30[物理]幾何光學(xué)的基本原理31-2課件314、全反射（TotalInternalReflection：TIR）光導(dǎo)纖維臨界角ic4、全反射（TotalInternalReflectio32按照波動(dòng)理論，產(chǎn)生全反射時(shí)除反射波外，在光疏介質(zhì)中并非完全不存在透射波，只不過(guò)它沿界面方向傳播，且其振幅在垂直界面方向按指數(shù)衰減，透入深度只有波長(zhǎng)量級(jí)，稱為倏逝波，或隱失波。但平均來(lái)說(shuō)，光波的能量全部返回光密介質(zhì)，在光疏介質(zhì)中并不形成透射光。按照波動(dòng)理論，產(chǎn)生全反射時(shí)除反射波外，在光疏介質(zhì)中并非完全不33臨界角(Criticalangle):臨界角(Criticalangle):34光導(dǎo)纖維Lightcantravelwithlittlelossinacurvedopticalfiber,becausethelightistotallyreflectedwheneveritstrikesthecore-claddinginterfaceandbecausetheabsorptionoflightbythecoreitselfissmall.Opticalfiber光導(dǎo)纖維Lightcantravelwithlitt35醫(yī)學(xué)應(yīng)用Abronchoscope肺部Acolonoscope,showninuseinthisX-rayphotograph結(jié)腸鏡內(nèi)窺鏡醫(yī)學(xué)應(yīng)用Abronchoscope肺部Acolo36關(guān)節(jié)顯微手術(shù)Lightraysemanatingfromthebee’sbodyenterthetubeand,inpart,areguidedaroundthe90degreesturnviaTIR,eventuallyexitingthroughthefrontsurfaceandallowingyoutoseethebee.關(guān)節(jié)顯微手術(shù)Lightraysemanatingfro375、棱鏡(Prisms)棱角A偏向角色散裝校方便，反射率恒定，?？纱?5°安放的平面反射鏡當(dāng)時(shí)：A入射光線出射光線5、棱鏡(Prisms)棱角A偏向角色散裝校方便，反射率38AdispersivedeviceAdispersivedevice39ToeffectachangeintheorientationofanimageorinthedirectionofpropagationofabeamToeffectachangeintheorie40RainbowsThecolorsofarainbowresultfromdispersioninthereflectionoflightfromindividualwaterdropletsintheair.RainbowsThecolorsofarainbo41AftertwointernalreflectionThedisksoverlap,soitisrelativelybrighterbelowtheprimaryrainbowandabovethesecondaryrainbow,butdarkerbetweenthem.AftertwointernalreflectionT42光程取極大值的例子:

左圖表示凹球面反射鏡，C為其球心，P為球面頂點(diǎn)，過(guò)C作PC的垂線，A和A’為垂線上任意一對(duì)與C點(diǎn)等距離的點(diǎn)。光路APA’滿足反射定律，為實(shí)際光路?？梢宰C明，它與鄰近光路相比，光程為極大值。

證:過(guò)凹球面的頂點(diǎn)P，以A和A’為焦點(diǎn)作橢球面。顯然，橢球面在球面的外面，它們相切于P點(diǎn)。對(duì)球面的任意鄰近光路AQA’,由于A’R+RQ>A’Q,所以(ARA’)>(AQA’),而(ARA’)=(APA’),故(APA’)>(AQA’)。即凹球面反射鏡的這條實(shí)際光路APA’與鄰近光路比，為光程極大。光程取極大值的例子:左圖表示凹球面反射鏡，C為43回轉(zhuǎn)橢球面的凹面鏡：光程取恒定值回轉(zhuǎn)橢球面的凹面鏡44全反射棱鏡波羅棱鏡五角棱鏡角錐棱鏡全反射棱鏡波羅棱鏡五角棱鏡角錐棱鏡45第3章幾何光學(xué)的基本原理（GeometricalOptics）第3章（GeometricalOptics）46費(fèi)馬原理成像的基本概念單心光束物像光在平面界面上的反射和折射光導(dǎo)纖維光束單心性的破壞，全反射光在球面上的反射和折射近軸光線條件下球面反射的物像公式近軸光線條件下球面折射的物像公式近軸物近軸光線成像的條件薄透鏡共軸理想光具組的基點(diǎn)和基面幾何光學(xué)的基本原理費(fèi)馬原理成像的基本概念幾何光學(xué)的基本原理47光線光學(xué)。光線:代表光能量傳播方向的一根線光線是指細(xì)光束，通過(guò)對(duì)其觀察建立了幾何光學(xué)的基本定律。波面:垂直于光線的幾何平面或曲面.點(diǎn)光源(發(fā)光點(diǎn))經(jīng)過(guò)圓孔，衍射?？讖交?，則衍射效應(yīng)。/D0的極限：幾何光學(xué)。Abeamoflightgeneratedbyalaser.Thebeamisvisiblebecauseparticlesintheairhavescatteredthelight.3.折射定律(Snell定律)

3.1幾何光學(xué)基本定律“三定律”：1.直線傳播(均勻媒質(zhì)中)2.反射定律

(4.光路的可逆性)折射率n=cv臨界角，全內(nèi)反射(只講方向，不講強(qiáng)弱)光線光學(xué)。光線:代表光能量傳播方向的一根線光線是指細(xì)光束，48費(fèi)馬原理(Fermat’sPrinciple)1.最小時(shí)間原理Fermat(1675)：“光在兩點(diǎn)之間所走的實(shí)際路徑是以最短時(shí)間通過(guò)的那條路徑?！笨捎纱藢?dǎo)出“三定律”和光路可逆性：(1)均勻媒質(zhì)，v=c/n是常數(shù)，時(shí)間最短即路程最短，所以直線傳播。QP(2)反射定律PQMP

==ii對(duì)應(yīng)的折線QMP最短。(3)折射定律(可逆性)費(fèi)馬原理(Fermat’sPrinciple)1.492.光程均勻媒質(zhì)：PQnL(長(zhǎng)度l)L是任一設(shè)想的路徑光程(QP)=nl沿L分段均勻：n1n3n2

l1

l2

l3PMN(QMNP)=n1

l1+n2

l2+n3

l3Opticalpath利用光程概念，可以將光在介質(zhì)中通過(guò)的幾何路程折算到在真空中通過(guò)的路程。Q2.光程均勻媒質(zhì)：PQnL(長(zhǎng)度l)L是任一設(shè)想50一般：QPdln(x,y,z)Ln(x,y,z)光程(QP)

沿L(L)光程＝同樣傳播時(shí)間內(nèi)在真空中的路程“最小時(shí)間原理”也就是“最小光程原理”。一般：QPdln(x,y,z)Ln(x,y,z)光程51Thebendingofraysthroughinhomogeneousmedia.在非均勻介質(zhì)中光線是彎曲的曲線Thebendingofraysthroughin523.費(fèi)馬原理的表述從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的一條實(shí)際光線取這樣的路徑：其光程與鄰近路徑光程相比是極大值、極小值或穩(wěn)定值。等效說(shuō)法：在實(shí)際光線的路徑上，光程的變分為零。這種思路對(duì)以后物理思想的發(fā)展有重要影響。分析力學(xué)(Lagrange,Hamilton)Schr?dinger的量子力學(xué)3.費(fèi)馬原理的表述從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的一條實(shí)際光線取這樣的路徑53在均勻介質(zhì)中的兩點(diǎn)間（直線傳播）、經(jīng)平面反射的兩點(diǎn)間，以及經(jīng)平面折射的兩點(diǎn)間的實(shí)際光路均是光程取極小值的情形。

成像系統(tǒng)的物點(diǎn)和像點(diǎn)之間為光程取穩(wěn)定值的情形。物點(diǎn)像點(diǎn)在均勻介質(zhì)中的兩點(diǎn)間（直線傳播）、經(jīng)平面反射54成像的基本概念成像是幾何光學(xué)研究的中心問(wèn)題1、單心光束與物像關(guān)系單心光束（同心光束）：光線本身或其延長(zhǎng)線可以交于一點(diǎn)的光束。（一束光線有一個(gè)共同的中心）

各種“成像”，這里指經(jīng)反射或折射的光學(xué)成像。光具組：由若干反射或折射面組成的光學(xué)系統(tǒng)。

理想光具組：能夠使通過(guò)系統(tǒng)的單心光束仍保持單心性的光學(xué)系統(tǒng)。

光學(xué)系統(tǒng)理想成像的條件：表述1—單心性不變：由物點(diǎn)發(fā)出的單心光束通過(guò)光具組后應(yīng)保持其單心性不變。

表述2—等光程性：由物點(diǎn)發(fā)出的所有光線通過(guò)光具組后均應(yīng)以相等的光程到達(dá)像點(diǎn)。

成像的基本概念成像是幾何光學(xué)研究的中心問(wèn)題1、單心光束與物像55PP’A等光程面(2)其他的反射等光程面都是旋轉(zhuǎn)二次曲面反射等光程面(1)平面鏡:對(duì)任何物點(diǎn)都是等光程面(Asphericalmirrors)對(duì)一特定的物點(diǎn)成完善像旋轉(zhuǎn)橢球面：兩焦點(diǎn)共軛，皆實(shí)或皆虛。可用于聚光，極特殊情況用于成像。PA+AP’=常數(shù)以P、P’為焦點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)橢球面PP’AConcaveellipticalConvexellipticalPP’A等光程面(2)其他的反射等光程面都是旋轉(zhuǎn)二次曲面56旋轉(zhuǎn)拋物面：焦點(diǎn)和軸上無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)共軛，可實(shí)可虛。

廣泛使用（發(fā)射或接收）。旋轉(zhuǎn)雙曲面：兩焦點(diǎn)共軛，一實(shí)一虛。PA-AP’=常數(shù)以P、P’為焦點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)雙曲面ConcavehyperbolicPP’AConvexhyperbolicPP’A旋轉(zhuǎn)拋物面：焦點(diǎn)和軸上無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)共軛，可實(shí)可虛。旋轉(zhuǎn)雙曲面：兩57The2.4m-diameterhyperboloidal（雙曲面）primarymirroroftheHubbleSpaceTelescopeAnoff-axisparabolicmirrorelement（離軸拋物面鏡

）The2.4m-diameterhyperboloida58Thissolar-thermalelectricplantintheMojaveDesertuseslongrowsofparabolic（拋物面）mirrorstofocusthesun’sraysonoil-filledpipes,whicharelocatedatthefocalpointofeachmirror.Thissolar-thermalelectricpl59折射等光程面笛卡爾卵形面：四次曲面，給定后只有一對(duì)共軛點(diǎn)。Ahyperbolicinterfacebetweenairandglass折射等光程面笛卡爾卵形面：四次曲面，給定后只有一對(duì)共軛點(diǎn)。A60SeveralhyperboliclensesseenincrosssectionAselectionofasphericallenses實(shí)際使用的折射面幾乎全是球面

(加工，照顧多點(diǎn)

)近來(lái)很多照相機(jī)用了非球面透鏡Severalhyperboliclensesseen61PolishingasphericallensComparisonofsphericalandparaboloidalmirrorsIntheparaxialregionPolishingasphericallensComp62完善像共軛點(diǎn)共軛光線共軛光束光學(xué)系統(tǒng)成像完善像共軛點(diǎn)共軛光線共軛光束光學(xué)系統(tǒng)成像63Q單心光束P1P2像散光束單心光束與像散光束不滿足理想成像條件時(shí)，也就是說(shuō)，如果通過(guò)光具組后光束的同心性被破壞，則出射光束變像散光束，像點(diǎn)變?yōu)閺浬摺?/p>

像散光束：空間彼此不能交于一點(diǎn)，但有一定關(guān)系的光線的集合。

Q單心光束P1P2像散光束單心光束與像散光束不滿足理想成像條642、物像的分類(lèi)物點(diǎn)：發(fā)光點(diǎn)，或入射單心光束的頂點(diǎn)。

實(shí)物點(diǎn)：發(fā)散的入射光束的頂點(diǎn)。

實(shí)物：由實(shí)物點(diǎn)構(gòu)成的物體。

虛物點(diǎn)：會(huì)聚的入射光束的頂點(diǎn)，或入射光束延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。

像點(diǎn)：光具組（光學(xué)系統(tǒng)）出射的單心光束的頂點(diǎn)。

實(shí)像點(diǎn)：會(huì)聚的單心出射光束的頂點(diǎn)。

虛像點(diǎn)：發(fā)散的單心出射光束的頂點(diǎn)。

物空間（物方）：包含入射光束及其延長(zhǎng)線的空間。

像空間（像方）：包含出射光束及其延長(zhǎng)線的空間。

2、物像的分類(lèi)物點(diǎn)：發(fā)光點(diǎn)，或入射單心光束的頂點(diǎn)。實(shí)物點(diǎn)：65QQ'光具組實(shí)物成實(shí)像實(shí)物成虛像QQ'光具組實(shí)物成虛像虛物成實(shí)像物空間像空間QQ'光具組實(shí)物成實(shí)像實(shí)物成虛像QQ'光具組實(shí)物成虛像虛物成66虛物成實(shí)像光具組QQ'虛物成虛像光具組QQ'物與像虛物成實(shí)像光具組QQ'虛物成虛像光具組QQ'物與像67Thereflectedrayliesintheplaneformedbytheincidentrayandthenormal.實(shí)物、實(shí)像的意義在于有光線實(shí)際發(fā)自或通過(guò)該點(diǎn)，而虛物、虛像僅僅是由光的直線傳播性質(zhì)給人眼造成的一種錯(cuò)覺(jué)，實(shí)際上并沒(méi)有光線經(jīng)過(guò)該點(diǎn)。

平面鏡是一個(gè)最簡(jiǎn)單的、不改變光束單心性的、能成完善像的光學(xué)系統(tǒng)3.2光在平面界面上的反射和折射光導(dǎo)纖維1、光在平面上的反射ReflectionThereflectedrayliesinthe68ThebundleofraysfromthetopoftheobjectappearstooriginatefromtheimagebehindthemirrorThereisanimagepointforeverysourcepointThebundleofraysfromtheto69Forthewomantoseeherfull-sizedimage,onlyahalf-sizedmirrorisneeded.Multiplereflectionscanbeobtainedwithtwoplanemirrors.Forthewomantoseeherfull-70Manyemergencyvehiclesarereversed-letteredsotheletteringappearsnormalwhenviewedthroughtherearviewmirrorofacarManyemergencyvehiclesarere71TheincomingraythatstrikespointAeventuallyemergesalongBD,paralleltotheincomingray.ThisarrayofcornerreflectorswasleftontheMoonbytheApollo14astronauts.Acornerreflector入射光線反射光線Theincomingraythatstrikes722、光在平面上的折射RefractionAbeamoflightisrefractedasitentersatankofwater.2、光在平面上的折射RefractionAbeamof733、光束單心性的破壞光線在折射時(shí)，除平行光束折射時(shí)仍為平行光束外，單心光束將被破壞。設(shè)子午焦線弧矢焦線像散：物點(diǎn)出射光束不能保持單心性3、光束單心性的破壞光線在折射時(shí)，除平行光束折射時(shí)仍為平行光74當(dāng)P所發(fā)出的光束幾乎垂直于界面時(shí)，，這時(shí)，P1、P2和P’三點(diǎn)方能幾乎合在一起，折射光束幾乎仍保持為單心的。當(dāng)P所發(fā)出的光束幾乎垂直于界面時(shí)，，這時(shí)，P1、P2和P’75[物理]幾何光學(xué)的基本原理31-2課件764、全反射（TotalInternalReflection：TIR）光導(dǎo)纖維臨界角ic4、全反射（TotalInternalReflectio77按照波動(dòng)理論，產(chǎn)生全反射時(shí)除反射波外，在光疏介質(zhì)中并非完全不存在透射波，只不過(guò)它沿界面方向傳播，且其振幅在垂直界面方向按指數(shù)衰減，透入深度只有波長(zhǎng)量級(jí)，稱為倏逝波，或隱失波。但平均來(lái)說(shuō)，光波的能量全部返回光密介質(zhì)，在光疏介質(zhì)中并不形成透射光。按照波動(dòng)理論，產(chǎn)生全反射時(shí)除反射波外，在光疏介質(zhì)中并非完全不78臨界角(Criticalangle):臨界角(Criticalangle):79光導(dǎo)纖維Lightcantravelwithlittlelossinacurvedopticalfiber,becausethelightistotallyreflectedwheneveritstrikesthecore-claddinginterfaceandbecausetheabsorptionoflightbythecoreitselfissmall.Opticalfiber光導(dǎo)纖維Lightcant