sin u sin u s` s r 1 sin u` sin u`
结论：因为u 随光线而变，所以s` 也随光线 而变，并非唯一值。故球面反射后光束不能 保持单心性，即不能严格地理想成象。
几何光学
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几乎无损耗地传播。 构造：由内外两层不同介质层构成同轴光缆。 关键：正确选择入射光束的顶角,避免使用高度会 聚的光束。
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五、棱镜与色散 1、偏向角
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三、物方和像方 物与像的共轭性 若物为一个点光源，光束必具有单心性；若经 过反射或折射后仍能保持为单心光束，则象也为 一点，与物点具有几何相似性，称为理想成象。 对于理想成象物点与象点唯一对应，即单心光 束经光具组后仍为单心光束。 平面反射能实现理想成象。 四、物像之间的等光程性 虚光程 等光程面
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(i1 i2 ) (i1 'i2 ' )
(i1 i1 ' ) (i2 i2 ' )
i2 i2 '
2、最小偏向角
( m ) / sin / 2 偏向角最小，称为最小偏向角。n sin 2
i1 i1 ' , i2 i2 '
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白光
3、三棱镜的色散
i1
法线
i2
三棱镜的色散
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红
青 紫
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对PAC和P`AC应用正弦定理可得： PC AC sin i sin u P`C AC sin i` sin u ` AC r , PC s r r s, P`C r s` s` r rs r s` r r sin i sin u sin i` sin u ` i i` r s sin u s` r sin u `
i' i
sin i1 / sin i2 n12
n12 n2 / n1 1/ n21
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3 光的独立传播和光路可逆原理 四、全反射 光学纤维
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二、实象 虚象 实物 虚物
实象（物）：有实际光线会聚（发出）的点。 虚象（物）：无实际光线会聚（发出）的点。
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成 像 实 例
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几何光学
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实物、实象、虚象的联系与区别 实物与实象： 联系：均为有光能量存在的光束顶点。 区别：光能量的传播范围不同。 实象与虚象： 联系：均为经反射、折射后所得的象点。 区别：象点处光能量有无状态不同。 物和象是相对于系统而确定的，物和象的性质也 是相对于系统而确定的。
一、波的几何描述 波面（波阵面）、平面波、球面波的概念
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§2 惠更斯原理
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波面上的每一个 面元都可以看成是次 波的波源，向外发出 球面次波；这些球面 次波的包络面就是下 一个时刻新的波面。 二、惠更斯原理的表述
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s` s` s` s r 1 s s
Q
ndl
P
光程是一个非常重要的概念，光程差与位相差 密切相关。“光程”可以理解为在相同的时间内光 线在真空中传播的距离。
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二、费马原理 意义：费马原理是几何光学的基本原理，用以描 绘光在空间两定点间的传播规律。
四、对光直线传播现象的解释
几何光学
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§3 费马原理
一、光程
光程的概念： 光在媒质中传播时，媒质的折射率与光经过 的路径的空间累积。 数学表达式：
(QP )
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三、近轴光条件下球面反射的理想成象 若u（u`）极小，即入射光仅在傍轴的狭窄范围内 传播，则可得
sin u tg u u , sin u` tg u` u` AO sin u ( s ) AO sin u` s`
3、折射定律
(QMP) n1 h12 x 2
2 n2 h2 ( p x) 2
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d (QMP) [n1 x / h12 x 2 ] dx
2 [n2 ( p x) / h2 ( p x) 2 ]
n1 sin i1 n2 sin i2 0
球面曲率半径：r 球面主轴：连接O、C而得的直线。 主截面：通过主轴的平面。
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符号法则： 沿轴线段：以球面顶点为起点，向左延伸为负，向右延伸 为正。 垂轴线段：以球面主轴为起点，向下延伸为负，向上延伸为 正。 光线倾角： 1、光线与球面法线夹角：以法线为起始边，顺时针 旋转为正，逆时针旋转为负。 2、光线与球面主轴夹角：以主轴为起始边，顺旋转 为正，逆时针旋转为负。
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教学目标：
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牢固掌握几何光学的基本原理；新笛卡尔符号法 则、高斯公式、牛顿公式；掌握光具组基点基面 的物理意义和作用；能正确运用物象公式和作图 求象法求解成象问题；理解虚物、实象、虚象概 念及其性质。 重点、难点：
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用途：①可以推证反射定律、折射定律等实验定律。 ②推求理想成象公式。 表述：光在空间两点间传播时的实际路径为光程平 稳的路径。（光程取极小值，极大值，恒定 值。）
数学表达式：
(QP ) ndl 0
Q P
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当光线从光密媒质射向
光淑媒质时，当 i ic sin 1 (n2 / n1 ) 折射光线消失，光线全部反 射－全反射。
ic
称为全反射
临界角。
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利用全反射原理制造了光学纤维。
作用：利用光的多次全反射，使光波沿弯曲路径
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几何光f Physics and Electronic Information Science
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一、 球面的几个概念 符号法则
r C 球面顶点：O O 主轴
球面曲率中心：C
光线方向：自左向右传播。
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二、球面反射
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A
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P
-u
-s
i -i` C -r
-u` P` -s` O
从主轴上P点发出单心光束，其中一条光线在球面 上A点反射，反射光与主轴交于P`点。 按符号法则，对有关线段和角度进行了标注。由 图中可知，P`点的位置由s`确定。
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§4 成像
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