高二物理競(jìng)賽單心光束實(shí)像和虛像課件

§1.單心光束實(shí)像和虛像一.單心光束、實(shí)像、虛像1.發(fā)光點(diǎn)：只有幾何位置而沒(méi)有大小的發(fā)射光束的光源。若光線實(shí)際發(fā)自于某點(diǎn)，則稱(chēng)該點(diǎn)為實(shí)發(fā)光點(diǎn)；若某點(diǎn)為諸光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，則該點(diǎn)稱(chēng)為虛發(fā)光點(diǎn)。2.單心光束：只有一個(gè)交點(diǎn)的光束，稱(chēng)單心光束。此交點(diǎn)也稱(chēng)為光束的頂點(diǎn)。發(fā)散單心光束會(huì)聚單心光束3.實(shí)像、虛像

當(dāng)頂點(diǎn)為光束的發(fā)出點(diǎn)時(shí)，該頂點(diǎn)稱(chēng)為光源、物點(diǎn)。

當(dāng)單心光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射或反射后，仍能找到一個(gè)頂點(diǎn)，稱(chēng)光束保持了其單心性。該頂點(diǎn)稱(chēng)為象點(diǎn)。實(shí)象：有實(shí)際光線會(huì)聚的象點(diǎn)。虛象：無(wú)實(shí)際光線會(huì)聚的象點(diǎn)。（光束反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)）。P‘PP’P實(shí)像虛像光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)物成虛實(shí)象光學(xué)系統(tǒng)物空間像空間實(shí)物成實(shí)象光學(xué)系統(tǒng)虛物成實(shí)象物空間與像空間

光在平面介面上的反射和折射

一般情況下，光在介面上反射和折射后，其單心性不再保持。但只要滿足適當(dāng)?shù)臈l件，可以近似地得到保持。接下來(lái)的兩節(jié)，主要研究在不同介面反射、折射時(shí)，光束單心性的保持情況。一、光在平面上的反射DM’MP‘PCBA

點(diǎn)光源P發(fā)出單心光束，經(jīng)平面鏡反射后，形成一束發(fā)散光束，其反向延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)P‘，且與P點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。

平面鏡是一個(gè)不破壞光束單心性、理想成像的完善的光學(xué)系統(tǒng)。并且也是唯一的一個(gè)。二、光在平面介面上的折射光束單心性的破壞

介質(zhì)n1中的發(fā)光點(diǎn)P發(fā)出單心光束經(jīng)介面XOZ折射后進(jìn)入介質(zhì)n2，現(xiàn)取其中一微元光束，在XOY平面內(nèi),其折射光束的反向延長(zhǎng)線交于P’點(diǎn)，并與OY軸交于P1、P2兩點(diǎn)。折射后，光束的單心性已被破壞!xB1B2n2n1OyP2P1PP`i1i2i1+△i1i2＋△i2A1A2●●z×三.全反射光學(xué)纖維全反射：全反射的條件：

只有反射而無(wú)折射的現(xiàn)象稱(chēng)為全反射。應(yīng)用：光學(xué)纖維xA3n2n1OyPi1i2icA1A2四.棱鏡EDCB1.偏向角、最小偏向角：

棱鏡是一種由多個(gè)平面界面組合而成的光學(xué)元件。光通過(guò)棱鏡時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)或兩個(gè)以上界面的連續(xù)折射，傳播方向發(fā)生偏折。最常用的棱鏡是三棱鏡。三棱鏡兩折射面的夾角稱(chēng)三棱鏡頂角A。An2n1出射光與入射光之間的夾角稱(chēng)棱鏡的偏向角。EDCBAn2n1此時(shí)，入射角最小偏向角：可以證明：當(dāng)光路對(duì)稱(chēng)+2sin2sinsinsin0212AAiin==q:,1n1=則由折射定律有即若此時(shí)三棱鏡處于空氣中θ達(dá)最小值即：

分光：當(dāng)用白光入射時(shí)，由于折射率的不同，出射光將展開(kāi)成彩帶即光譜。

改變光路：如右圖示4504502.應(yīng)用光在單球面上的近軸成象一.基本概念和符號(hào)規(guī)則

光軸：若光學(xué)系統(tǒng)由球面組成，各球心的連線在一條直線上，則稱(chēng)為共軸球面系統(tǒng)，這條直線為該光學(xué)系統(tǒng)的光軸。nn′rdhQODCQ′P′-PM光軸頂點(diǎn)

（1）線段：光軸方向上，以頂點(diǎn)為起點(diǎn)，沿光線進(jìn)行方向?yàn)檎?，反之為?fù)；垂直方向上，主光軸上方為正，反之為負(fù)。

（2）球面的曲率半徑：球心在球面頂點(diǎn)的右方為正，反之為負(fù)。(自左向右為正方向）符號(hào)規(guī)則：nn′rdhQODCQ′P′-PM★（3）物距：自參考點(diǎn)（球面頂點(diǎn)、薄透鏡的光心）到物點(diǎn)，沿光線方向?yàn)檎?，反之為?fù)。（4）象距：自參考點(diǎn)（球面頂點(diǎn)、薄透鏡的光心）到象點(diǎn)，沿光線方向?yàn)檎?，反之為?fù)。

（5）物高和象高：物高和象高垂直于光軸，向上為正，反之為負(fù)。（6）角