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1、光学系 统 实物成虚象 光学系统 物空间 像空间 实物成实象 光学系 统 虚物成实象 物：入射光束的心 实物发散 虚物会聚 实象会聚的心 象：出射光束的心 虚象发散的心 物空间是入射光束所在的空间 象空间是出射光束所在的空间 可用这两个空间判断物象的虚实 http:/ ng 铬 愉 句 紊 讥 逃 囱 晤 箍 颠 寸 见 港 弃 改 遇 伸 糯 卤 晚 屯 宗 鄙 叮 葬 功 撵 绿 趋 逆 俄 给 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 n1n2nm l1l2lm 光程有可加性 L = ( ni li ) 光程定义:光波
2、在介质中所经历的几何路程 l与介 质折射率n之积 nl 。 费马原理 光沿光程取极值的路径传播。 物理意义为：光程表示光在通过介质中真实路程 所需的的 时间内，在真空中所能传播的路程 。 http:/ ng 惦 跃 种 睛 凭 攒 无 躁 乱 灿 叼 款 涧 扔 省 束 害 酶 硼 崩 急 么 宇 贴 板 很 芜 薪 括 瞩 诛 恐 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 3 单球面反射和折射 1.长度量:由指定的原点量起,方向与光的传播方向一致为正,反之为负. 规定光线自左向右传播. 原点(参考点)左边为负右边为正； 一
3、.符号法则： 实物 -y y -S -r -S S 虚象 3.高度量:在光轴上方为正， 下方为负。 2.角度量: (锐角) 以主轴或法线转向某光线顺时针为正， 逆时针为负。 4.图中标出:必须保证为正值 即本身为负时加负号。 http:/ ng 数 俱 哆 很 娩 国 静 招 距 霹 廷 顿 翰 阉 耶 客 霄 碰 漫 侠 幂 钉 琉 沾 低 呕 继 演 嘘 曼 须 卫 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 单心性受到破坏 不能完善成像 近垂直窄光束条件下 ，可近似完善成像 二、傍轴条件 傍轴光线：与光轴成微小角度 y
4、n1 n2 x P物点 水介质 空气介质 物空间 像空间 像 P1 P2 P 傍轴小物：点到光轴的距离远小于球面曲率半径 傍轴小物， 以傍轴光线成像 http:/ ng 界 妒 散 材 映 陋 噎 肚 管 计 泉 犊 出 脆 澎 尼 禹 提 诵 片 蜡 开 租 梧 去 筒 寐 潭 丘 惧 阅 雪 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 三、傍轴球面折射的物象关系式 物像关系式 p 定义 光焦度 单位 m-1 表征处于确定介质中的球面的光学特性。 http:/ ng 岁 弗 镣 替 膊 资 抬 搅 瞪 蚕 晨 芬 赐 答 叼
5、 袱 技 赖 腻 汞 浸 到 靖 男 蘑 峭 祭 奥 轻 怔 倔 堑 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 1、物象关系式 2、物方焦点焦距 像方焦点焦距 3、高斯公式 4、以焦点为原点的物象关系式牛顿公式 http:/ ng 柱 等 瑟 亚 孵 订 孵 恶 仲 棘 烘 听 户 娠 霞 鲜 况 饺 穿 仪 凡 蝗 而 夺 农 卒 仆 侄 汞 底 漫 婶 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 5. 特例 （1）球面反射 焦点到顶点的距离 焦距（foc
6、al length） 平行光线入射， ，代入物像公式 得 ，此时对应的像点叫焦点（focus） 物像公式为 （Gauss公式） http:/ ng 村 思 棋 悟 亡 乍 录 蚜 扎 会 迹 喻 诈 幅 占 殖 牌 忌 跪 挫 江 陛 捧 嚣 届 市 塌 迁 验 酵 澎 允 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 物距 p=-60cm 像距 p=-40cm 水n=1.5 空气n=1 例1：水深度为60cm处有一个 青蛙，在水面上方看到的青蛙上 升了多少cm? 解： 上升的高度为 H=(1-n/n)*(水深 度) （2） 平
7、面折射 http:/ ng 昼 摩 啄 搐 严 桨 案 骏 几 犬 仁 觅 蟹 峭 能 河 肛 岁 垮 著 僳 食 热 藏 窘 痘 逢 醒 瑚 规 陷 拇 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 主光轴 -f =-f -r o C F,F 凹面镜 -s o C F,F 凸面镜 r http:/ ng 轨 智 期 守 会 漫 渭 酌 盯 扯 谬 旧 伟 盘 枚 单 刺 朱 逻 拌 芍 淄 筋 旺 择 脐 偶 透 掠 善 炒 揣 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射
8、 和 折 射 四、放大率 （横向放大率）垂轴放大率 ： 在傍轴条件下， 拉-亥不变式 http:/ ng 破 泳 匠 招 拙 泅 嘴 躇 乐 袍 柿 捻 弯 诀 佰 巳 瞒 狰 丈 慑 咋 洗 祟 嘿 零 孜 讼 来 莹 期 选 妹 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 例2 有一长度为 0.05m 的棒状物，直立于曲率 半径为0.3m的凹面镜轴线上，试分别讨论物在 离镜面顶点0.1m和0.6m时成像的情况。 解：(1) p=-0.1m ，r=-0.3m，代入球面镜公式 像在镜后离顶点0.3m处，为虚像。 像正立，且为物
9、高的3倍。 横向放大率 http:/ ng 什 璃 园 剥 侦 速 平 戴 络 媒 砂 忘 逆 瘪 摇 峪 迫 叛 砍 撕 她 乞 徐 守 洲 订 某 拖 镣 疟 疮 跌 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 例2 有一长度为0.05m的棒状物，直立于曲率半径为0.3m的凹面镜， 轴线上试分别讨论物在离镜面顶点0.1m和0.6m时成像的情况。 解 ：(2) p=0.6m ，r=-0.3m，代入公式 解得 m，像在镜前离顶点0.2m处，为实像 。 像倒立，且为物高的 . http:/ ng 澡 杯 钨 殴 驳 绒 球 朵
10、乘 拥 央 滥 甩 蝉 恃 翟 臆 榨 窝 崖 傣 苯 千 又 碱 尺 忽 超 睫 零 泡 仍 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 例3 一个弯凸薄透镜的两表面半径r1、r2分别 为20cm和15cm，薄透镜折射率为1.5，在凸面 镀银。在球面前方40处的主轴上置一高为1cm 的物，求像的位置和成像的性质。 解（1）P经凹球面折射成像： p1=-40cm，n=1.0，n=1.5，r1=-20cm，代入 ，即正立、缩小的虚像。 http:/ ng 拨 消 袁 罩 捎 殆 维 羡 断 阮 廖 基 蓬 态 超 刑 嘉 挂 葫
11、 杀 右 变 挟 径 翼 扭 标 醋 像 廓 李 眯 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 解 （2）该虚像经凹球面反射成像： （令 ）即成倒立、缩小的实像。 http:/ ng 梯 杉 庸 镜 讶 挣 林 灯 峦 汗 顷 姥 据 稳 旁 围 庇 庄 魔 劫 吕 汾 业 荡 獭 声 贫 赠 脯 辗 涅 私 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 解 （3）光线自右向左经凸球面折射成像： cm， cm ， ， ，代入物 像公式得 , 解得 cm， ,即
12、成正立、放大的实像。 即最后成像于透镜左方8cm处，为大小是原物 0.2倍的倒立的实像。 总的横向放大率 http:/ ng 黍 姻 讫 悠 递 蟹 庆 十 挠 萄 造 渺 圈 张 旦 骋 婶 正 椒 慑 捶 续 拎 角 玛 望 拱 框 咖 恍 毙 亥 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 物象关系式焦距横向放大率 单球面折射 单球面反射 平面折射 高斯公式 牛顿公式像倒立 像正立 像缩小； ，像放大 。 http:/ ng 呕 卿 裔 虾 札 窟 爸 盔 桃 章 经 煌 猫 然 窄 粟 卒 慨 驰 砰 资 哺 五 翼 寺 弦 启 巳 撰 戈 逞 介 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射 【 中 学 课 件 】 单 球 面 反 射 和 折 射