光学设计基本知识

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一、关于光线:

光源发出之光,通过均匀的介质时,恒依直线进行,叫做光的直进。此依直线前进之光,代表其前进方向的直线,称之为“光线”。光线在几何光学作图中起着重要作用。在光的直线传播,反射与折射以及研究透镜成像中,都是必不可少且要反复用到的基本手段。应注意的是,光线不是实际存在的实物,而是在研究光的行进过程中细窄光束的抽象。正像我们在研究物体运动时,用质点作为物体的抽像类似。

二、光的反射

光在传播到不同物质时,在分界面上改变传播

方向又返回原来物质中的现象。

反射定律:

1.入射光线、反射光线与法线(即通过入射点

且垂直于入射面的线)同在一平面内,且入射

光线和反射光线在法线的两侧;

2.反射角等于入射角(其中反射角是法线与反

射线的夹角。入射角是入射线与法线的夹角)。在同一条件下,如果光沿原来的反射线的逆方向射到界面上,这时的反射线一定沿原来的入射线的反方向射出。这一点谓之为“光的可逆性”。

三、光的折射

光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。

折射定律

1、折射光线和入射光线分居法线两侧

(法线居中,与界面垂直)

2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。

(三线两点一面)

3、当光线从空气斜射入其它介质时,角的性

质:折射角(密度大的一方)小于入射角(密度

小的一方);(在真空中的角总是大的,其次是

空气)

4、当光线从其他介质射入空气时,折射角大于

入射角。

5、在相同的条件下,折射角随入射角的增大

(减小)而增大(减小)。

6、折射光线与法线的夹角,叫折射角。

7、光从空气斜射入水中或其他介质时,折射光

线向法线方向偏折,折射角小于入射角。

8、光从空气垂直射入水中或其他介质时,传播方向不变。

四、光的双折射

当光射入各向异性晶体(如方解石晶体)后,可以观察到有两束折射光,这种现象称为光的双折射现象。

两束折射线中的一束始终遵守折射定律这一束折射光称为寻常光,通常用o表示,简称o光;另一束折射光不遵守普通的折射定律这束光通常称为非常光,用e表示,简称e光。

晶体内存在着一个特殊方向,光沿这个方向传播时不产生双折射,即o光和e 光重合,在该方向o光和e光的折射率相等,光的传播速度相等。这个特殊的方向称为晶体的光轴。光轴”不是指一条直线,而是强调其“方向”。

晶体中某条光线与晶体的光轴所组成的平面称为该光线的主平面。o光的主平面,e光的光振动在e光的主平面内。