眼視光課件 1.幾何光學(xué)的基本定律

Optometry眼視光學(xué)2023/6/9yy12023/6/9yy2眼應(yīng)用光學(xué)眼視光教研室

2023/6/9yy3應(yīng)用光學(xué)內(nèi)容幾何光學(xué)物理光學(xué)光學(xué)組合系統(tǒng)2023/6/9yy4幾何光學(xué)以光線的概念為基礎(chǔ)，研究光在透明介質(zhì)中的傳播規(guī)律和現(xiàn)象

2023/6/9yy5第一章幾何光學(xué)基本原理一、基本概念

2023/6/9yy61、光波與波面

光是一種電磁波

又稱光波從低頻率到高頻率無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X-射線和伽馬射線等2023/6/9yy72023/6/9yy82023/6/9yy9可見光范圍：380~760

nm圖1–22023/6/9yy10孔雀眼睛紫外線感光器所看到的孔雀開屏2023/6/9yy112023/6/9yy12a.單色光和復(fù)色光單色光：單一頻率

(或波長)的光不能產(chǎn)生色散

復(fù)色光2023/6/9yy13光波的波速真空中的波速：c3.0108m/s空氣中的波速比真空中約慢87km/s光在透明介質(zhì)中的傳播速度隨波長不同而改變

在同一介質(zhì)中，波長長的波速快，波長短的則波速慢。2023/6/9yy14

n=c/此式表明： 紅光（C）：CCnC

藍(lán)光（F）：FFn

F即

nC

n

F

n

值的大小反映介質(zhì)對(duì)光線的折射能力b.介質(zhì)折射率2023/6/9yy15光密介質(zhì)光疏介質(zhì)2023/6/9yy16結(jié)論介質(zhì)密度越大，光速越慢，折射率越大折射率都》12023/6/9yy172.發(fā)光體與發(fā)光點(diǎn)

發(fā)光點(diǎn)——即為一個(gè)無體積又無大小的 發(fā)光幾何點(diǎn)。任何被成像的 物體都是由無數(shù)個(gè)這樣的發(fā) 光點(diǎn)所組成。2023/6/9yy183、光線與光束光線——即為無直徑、無體積而有一定方向的 幾何直線，代表光能傳播的方向。

2023/6/9yy19光束——即為有一定關(guān)系的無數(shù)條光線的集合。

會(huì)聚光束

同心光束 發(fā)散光束光束 平行光束

非同心光束 像散光束2023/6/9yy20同心光束發(fā)散光束會(huì)聚光束平行光束2023/6/9yy21像散光束2023/6/9yy22Therelationshipbetweenwaves,

wavefronts,andrays2023/6/9yy23二、幾何光學(xué)的基本定律光的直線傳播定律光的獨(dú)立傳播定律光的反射、折射定律光路可逆原理2023/6/9yy241、光的直線傳播在均勻光學(xué)介質(zhì)中，光沿直線傳播，即在均勻光學(xué)介質(zhì)中，光線為一直線。2023/6/9yy252023/6/9yy262023/6/9yy272023/6/9yy282023/6/9yy292023/6/9yy302023/6/9yy312、光的獨(dú)立傳播定律來自不同方向或不同物體發(fā)出的光線相交，每一光線仍按原來的傳播方向傳播，各光線互不影響相交處互相疊加2023/6/9yy322023/6/9yy333、光的反射定律n

ni

-i入射線反射線法線入射光線和反射光線位于法線的兩側(cè)三者位于同一平面（入射面）入射角i與反射角i相等符號(hào)相反，即i=-i2023/6/9yy342023/6/9yy352023/6/9yy362023/6/9yy37光經(jīng)過兩種介質(zhì)界面時(shí)的折、反射現(xiàn)象：

入射光線 法線 反射光線I -I"I'折射光線nn'2023/6/9yy38光的折射定律：

sinI/sinI'=n'/n折射定律的推論： 若設(shè)n'=-n，則有I=-I'

，即反射定律是折射定律在n'

=-n時(shí)的特例。2023/6/9yy394、光路可逆原理

任何一條光路都是可逆的。

A N B P Q O C N'2023/6/9yy405、光的全反射滿足條件:(1)光線由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)；

(2)入射角須大于臨界角。臨界角： Im=sin–1(n'

/n)2023/6/9yy41全反射的應(yīng)用（1）全反射棱鏡改變光的傳播方向2023/6/9yy42（2）導(dǎo)光纖維im傳播圖象2023/6/9yy43五、成像概念

透鏡——分正、負(fù)透鏡

柱鏡——分正、負(fù)柱鏡 棱鏡——分反射棱鏡和折射棱鏡1、光學(xué)元件：反射鏡——分平面鏡、凸面鏡和凹面鏡

平行平板 濾光鏡（或稱濾光片）

…2023/6/9yy442、光學(xué)系統(tǒng)

共軸球面系統(tǒng) 球面系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng) 非共軸球面系統(tǒng) 非球面系統(tǒng)2023/6/9yy453、完善（理想）成像入射為同心光束，出射系統(tǒng)后仍為同心光束。 此時(shí)，物點(diǎn)與像點(diǎn)具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系（也稱共軛關(guān)系）。條件：一對(duì)共軛點(diǎn)之間的所有光線為等光程。2023/6/9yy464、成像類型2023/6/9yy475、物空間與像空間

物空間和像空間是相對(duì)一定的光學(xué)系統(tǒng)而言，而且，物空間和像空間