第一章 幾何光學(xué)基本定律與成像概念
幾何光學(xué)又名應(yīng)用光學(xué)定義是：以光線的概念為基礎(chǔ)，用幾何的方法研究光在介質(zhì)中的傳播規(guī)律和光學(xué)系統(tǒng)成像特性的一門學(xué)科
人眼可見光：380~780nm之間
認(rèn)知較強(qiáng)的波長(zhǎng)是550nm（也就是綠光）
波長(zhǎng)＞780nm的光稱為紅外光只洒，波長(zhǎng)小于380nm的光稱為紫外光
折射率：n=c/v
單色光：具有單一波長(zhǎng)的光（激光的單色性極好）
復(fù)色光：由不同單色光混合而成的光
自然界不存在單色光扼褪，但是可以人為合成單色光源羞秤，例如激光
彩虹的形成：水滴把太陽發(fā)出的復(fù)色光分解成單色光
點(diǎn)光源發(fā)出的是平行光束绷落，前提是該點(diǎn)光源距離無限遠(yuǎn)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 平行光束
光束分為? { ? ? ?同心光束 ? （分為發(fā)散同心光束和匯聚同心光束） ? ?｝
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?非球面光波：上述兩種光束經(jīng)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)后拨黔，由于衍射和像差的作用好乐，將不再是同心光束或平行光束匾竿，對(duì)應(yīng)的波面則為非球面波，光是一種電磁波蔚万，其波長(zhǎng)比普通無線電波的短
附：光是一種電磁波岭妖，其波長(zhǎng)比普通無線電波要短
電磁波譜:光波波長(zhǎng)范圍大致是1mm-10nm
二 幾何光學(xué)的基本定律
（1）直線的傳播定律（宏觀上不存在衍射現(xiàn)象）
（2）光的獨(dú)立傳播定律
定義：不同的光發(fā)出的光在空間某點(diǎn)相遇時(shí)，彼此間相互不影響反璃，各光束獨(dú)立傳播
（3）光的折射定律與反射定律
反射定律：I''=-I
折射定律：sin I'/sin I=n/n' →nsin I=n'sinI'
光的全反射定律
全反射要滿足以下兩個(gè)條件
{1 光由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)（n＜n'）
2入射角＞臨界角(I≥Im）}
當(dāng)n=1.5時(shí),Im=41.8（玻璃→空氣）
（4）光路的可逆性原理
三 費(fèi)馬原理
光程：s=n*l
將n=c/v及l(fā)=v*t代入上式
得到s=ct
光程公式s=n*l表示光在某種介質(zhì)中光程等于同一時(shí)間光在真空中所走過的幾何路程
費(fèi)馬原理：光從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)昵慌，其間無論經(jīng)過多少次折射和反?射，其光程為極值淮蜈。也就是說斋攀，
光是沿著光程為極值（極? 大、極小或常量）的路徑傳播的梧田。因此淳蔼，費(fèi)馬原理也叫光程極端定律
在均勻介質(zhì)中光沿直線傳播
而在非均勻介質(zhì)中由于折射率n是空間位置的函數(shù)侧蘸，光線將不再沿直線方向傳播，其軌跡是一空間曲線
例如光線從A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)鹉梨，其光程由以下曲線積分來確定讳癌。
s=∫B/Andl
再根據(jù)費(fèi)馬定理，此光程有極值存皂，即變分為零
&s=&∫ndl=0
1.2 成像基本概念
重點(diǎn)：光軸
三 物象的虛實(shí)
簡(jiǎn)記：實(shí)際光線即為實(shí)
光線延長(zhǎng)線即為虛
難點(diǎn)：費(fèi)馬原理的應(yīng)用晌坤，費(fèi)馬式的使用
兩個(gè)例題:1 楔子折射
2費(fèi)馬原理證明折射
