几何光学的基本概念

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分类: 光学
标签: 备忘

几何光学: 的概念为基础,用 的方法研究光在介质中的传播规律和光学系统成像特征.

光波与光线

光从本质上来就是 ;光的传播实质上是

波长

红外线的波长比可见光

紫外线的波长比可见光

光速、频率与波长的关系:

(不能写成其他形式)

光源和光线

光源(发光体)是 的物体.

光线是 的几何线.

代表光的传播方向.

称为光路.

波面

光波向周围传播,在某一时刻,其振动位相相同的各点所构成的 称为波阵面,简称波面.可分为

在各向同性介质中,光沿着波面法线方向传播,所以可以认为 就是几何光学中的光线.

波前(wavefront): The surface reached by wave propagation at any time.

基本定律

光的直线传播定律

中,光线按直线传播.

光线的独立传播定律

光线的独立传播定律不符合

光的折射和反射定律

折射定律

折射率越大,介质对光线的折射能力越强。如,空气的折射率约为 ,水的折射率约为 ,则光线从空气射入水中时,入射角 折射角。

折射定律的公式:

若在此式中令 ,则有 ,即反射定律.

角的正负

时针方向旋转形成的角度为正,反之为负.

在反射定律中,反射光线和入射光线位于法线的两侧,且反射角与入射角的绝对值相等,符号相反.

全反射

全反射现象发生的条件:

  1. 光线从 介质射向 介质;
  2. 入射角大于临界角.

临界角 ,其中

马吕斯定律

马吕斯定律(Theorem of Malus)是指光线束在各向同性的均匀介质中传播时,始终 ,并且入射波面与出射波面对应点之间的 为定值.

费马原理

费马原理(Fermat’s principle)是指光是沿着光程为 的路径传播的.

三者中的任意一个,均可以视为几何光学的一个基本定律,而把另外两个作为该基本定律的推论.

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