§1.2 成像的基本概念与完善成像条件

应用光学课程教案主页第1 次课应用光学课程教案主页第2 次课第二讲几何光学主要是以光线为基础、用几何的方法来研究光在介质中的传播规律及光学系统的成像特性。

内容：§1—1几何光学的基本定律具体讲述：一、光波与光线1、光波性质性质：光是一种电磁波，是横波。

可见光波，波长范围390nm—780nm光波分为两种：1)单色光波―指具有单一波长的光波；2)复色光波―由几种单色光波混合而成。

如：太阳光2、光波的传播速度ν1)与介质折射率n有关；2)与波长λ有关系。

n = c/vc为光在真空中的传播速度c＝3×10m/s；n为介质折射率。

8例题1：已知对于某一波长λ而言，其在水中的介质折射率n＝4/3，求该波长的光在水中的传播速度。

解：＝3×108/4/3＝2.25×10 m/s ncv/=83、光线：没有直径、没有体积却携有能量并具有方向性的几何线。

4、光束：同一光源发出的光线的集合。

会聚光束：所有光线实际交于一点（或其延长线交于一点）发散光束：从实际点发出。

（或其延长线通过一点）说明：会聚光束可在屏上接收到亮点，发散光束不可在屏上接收到亮点，但却可为人眼所观察。

5、波面（平面波、球面波、柱面波）平面波：由平行光形成。

平面波实际是球面波的特例，是∞→R时的球面波。

球面波：由点光源产生。

柱面波：由线光源产生。

二、几何光学的基本定律即直线传播定律、独立传播定律、折射定律、反射定律。

1、直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光沿直线传播（光线是直线）。

直线传播的例子是非常多的，如：日蚀，月蚀，影子等等。

2、独立传播定律：从不同光源发出的光束，以不同的方向通过空间某点时，彼此互不影响，各光束独立传播。

3、反射定律：反射光线和入射光线在同一平面、且分居法线两侧，入射角和反射大小相等，符号相反。

4、折射定律：入射光线、折射光线、通过投射点的法线三者位于同一平面，图1折反定律5、全反射：1）定义：从光密介质射入到光疏介质，并且当入射角大于某值时，在二种介质的分界面上光全部返回到原介质中的现象。

高中光学成像知识点总结1.1 光学成像是指利用光学系统使物体在成像面上呈现出与实际物体相似的影像。

其基本原理是光线在透明介质中传播时发生折射和反射的现象，通过透镜或镜面的聚焦作用，使得光线汇聚到一点上，形成清晰的影像。

1.2 光学成像的条件包括：物体光源处发出的光线必须足够明亮，透镜或镜面必须能够聚焦光线，成像面必须能够接收到光线，并且成像面上的像必须清晰可见。

1.3 光学成像的基本流程：物体发出光线，经透镜或镜面的折射或反射，形成物体的像。

二、光学成像的基本光学器件2.1 透镜：透镜是用来聚集或散射光线的光学元件，常见的透镜有凸透镜（凸面透镜）和凹透镜（凹面透镜）两种，根据其形状和材质的不同，可以分为凸透镜、凹透镜、双凹透镜、双凸透镜等多种类型。

2.2 镜面：镜面是一种能够反射光线的表面。

根据其形状和作用方式，可以分为平面镜、凸面镜和凹面镜。

2.3 光学器件的用途：透镜用于聚焦或散射光线，镜面用于反射光线。

三、光学成像的基本过程3.1 光学成像的基本原理：① 平行光线成像后会汇聚于焦点成为一个点状的光斑。

② 发散光线成像后会汇聚为一个虚焦点。

③ 通过透镜或镜面成像的物体，其像的大小、方向和形状与物体的大小、方向和形状有一定的关系。

3.2 聚焦与成像① 要使物体在聚焦距离内成像清晰，应使物体与透镜或镜面的距离等于焦距。

如果物体与透镜或镜面的距离小于焦距，则成像为实像；如果物体与透镜或镜面的距离大于焦距，则成像为虚像。

② 光线通过透镜或镜面成像时，成像的位置和大小受到物体的位置、大小和形状的影响，可以通过物的性追踪成像规律进行定量计算。

四、光学成像的相关光学现象4.1 折射现象：光线从一种介质射入另一种介质时，会发生折射现象。

根据斯涅尔定律，入射光线与折射光线以及法线所在的平面称为折射平面，因此通过透镜产生的折射现象也符合这一定律。

4.2 反射现象：光线在镜面上发生反射时，入射光线、反射光线和法线三者在同一平面上，这就是反射现象。