面镜与透镜成像.ppt

1、面鏡與透鏡成像,2,可見光,c=f ,3,光的反射,射向鏡面的光線為入射線，反射出來的光線稱為反射線。法線是入射線與反射線交點處與反射面（鏡面）垂直的線。 入射線與法線的夾角稱為入射角。 反射線與法線的夾角稱為反射角。,平面鏡的成像,面鏡與透鏡的符號標示,物鏡為物體到鏡面或透鏡的距離以s的符號表示像距為像到鏡面或透鏡的距離以s的符號表示面鏡或透鏡的橫向放率為像高與物高的比值以m的符號表示,像,像的位置通常是位於發散出去的光線向後延伸線的交會點像的位置可能是在光線實際上發散出去的那一點上，也可能位於光線好像從某一點發出的地方,像的類型,當光線實際上有通過成像點，且再由該點發散出去時，所成的像為實

2、像實像可以用屏來觀察當光像實際上並沒有通過成像的位置，而看起來那些發散出去的光線好像是從像點所發出時，這種像為虛像虛像無法以屏觀察,平面鏡成像-1,最簡單的面鏡由光源發出的光線經平面鏡反射點I稱為物體在點O所成的像成像為虛像,平面鏡成像-2,平面鏡所的像永遠是虛像可以運用幾何的技巧來決定像的性質自物體上各點所發出的光線，它們的走向有無限多的可能要決定成像的位置，至少需要用到二條光線,平面鏡成像-3,由物體上P點所發出的其中一條光線，垂直射至鏡面Q點，被鏡面反射後沿原路回來另一條由P點發出的光線，沿PR路徑走到鏡面R處，然後依反射定律反射三角形PQR與三角形PQR，兩者為全等三角形,平面鏡成像-

3、4,要觀察所成的像，觀察者需要沿這二條反射線向後延伸至二線交會的P點P點是這二條反射線好像從該處發出似的由置於平面鏡前物體所成的像，像到鏡後的距離與物到鏡前的距離相等,橫向放大率,橫向放大率M的定義為：這是一個通用的放大率定義，是用任何種類的面鏡它也適用於透鏡成像的放大率計算放大率並非指像永遠變得比物大，像的大小有可能變大也有可能縮小m可能大於1也可能小於1,面鏡的橫向放大率,平面鏡的橫向放大率為1這意謂著對所有由平面鏡成的像，像高與物高相等h=h,平面鏡中的左右顛倒成像,平面鏡形成的像，看起來會有左右顛倒的效果例如，在鏡前舉起你的右手掌，你由鏡中看到的像是舉起左手掌,平面鏡成像左右顛倒，續,

4、這種由鏡中所看到的左右顛倒手掌，並非真正的將手掌左右反轉這種反轉的效果，事實上是一種前後面的反轉這是起因於光線射向面鏡後，被鏡面反射所造成,平面鏡成像的性質-摘要,物距與像距相同p= |q|像沒有被放大物長與像長相同h=h 且m=1成像為虛像成像為正立像像與物的方位均相同所成的像具有前後反轉的效果,應用-白天與夜間車內照後鏡的調整,白天調整照後鏡時，可以將亮的反射光，直接進入駕駛者的眼中夜間的照後鏡調整，需將反射自鏡子較弱的光線，讓它進入眼睛，而讓其餘較強的光線反射到別處去,球面鏡的成像,球面鏡,球面鏡的形狀為一球的部分表面鏡面會將平行入射於其上的光線反射至同一點凹球面鏡是將入射光經彎曲的凹面

5、或稱內側反射回去凸球面鏡則是將入射光自彎曲的外側或稱為凸面反射回去,凹球面鏡-慣用符號,鏡子的曲率半徑為R它的趨率中心位於C點點V為凹面鏡的中心(鏡心)由C與V所連成的直線稱為鏡的主軸,傍軸光線,我們僅利用數條由物體發出而且和主軸夾角甚小的光線這就是一個相當簡化的模型這些光線稱為傍軸光線所有傍軸光線反射後會通過成像的位置,球面像差(Spherical Aberration),那些離主軸較遠的光線，經鏡面反射後會聚到主軸上的另外一點這樣的結果就形成了模糊的像此種效應稱為球面像差,凹面鏡成像,可以運用幾何模型來決定像的放大率當像與物顛倒時，h為負值,凹面鏡成像,由幾何圖形中也可以看出物距與像距間的

6、關係這個關係式稱為凹面鏡公式若s遠遠大於R，則像會出現於曲率中心和鏡心連線的中點當 p 時， 1/p 0，於是 q R/2,焦距,當物體距凹面鏡極遠時， p ，這時的入射光體質上可以視同為平行光在此一特殊條件下，像所在的位置稱為焦點由鏡心到焦點的距離稱為焦距焦距是曲率半徑的一半,焦點，續,圖中雷射光平行主軸入射凹面鏡將所有入射至鏡面的光束反射後通過焦點焦點為所有反射光束交會的地方,焦點與焦距,焦點的位置僅僅受到球面鏡曲率半徑的影響它與物體所在的位置無關它也和凹面鏡的材質無關 = R / 2面鏡公式可以寫成,凸面鏡,凸面鏡有時也稱為發散面鏡光有球形曲面的外側，或稱為凸面的那一側反射由物體發出的光

7、線，經凸面鏡反射後，會散發出去，就好像這些光線由鏡後的某一點所發出由凸面鏡所形成的像為虛像，因為經反射後發散出去的光，經向鏡後延伸，才能找到這些光的共同出發點，此點即為像的位置,凸面鏡成像,一般來說，由凸面鏡所形成的像是正立，虛像，而且是縮小的,慣用的符號規則,對面鏡來說，光線移動(入射、反射)的區域，稱為鏡前鏡的另外一側則為鏡後慣用的符號規則對凹面鏡與凸面鏡的適用面鏡的相關公式對凹面鏡與凸面鏡都適用,面鏡正負號的慣用規則,成像的作圖法,成像的作圖法可以用來決定成像的位置和大小這是以繪圖的方式來建構一個像，它可以透露出像的某些特質這一方法也可以用來核對，由面鏡公式及放大率公式所計算出來的結果,

8、畫一個成像圖,要繪一個成像圖，下列資訊需要知道物體所在位置焦點位置以及曲率中心所在畫三條光線這三條光線都是從物體上同一點發出其中任意二條線交會的地方，即為像的位置第三條光線可以當作成像畫圖的核對工具,凹面鏡的成像作圖,光線1由物體的頂端發出，它與主軸平行，被鏡面反射後通過焦點下光線2也是由物體頂端發出，它先通過焦點再被鏡面反射後平行主軸光線3同樣由物體頂端發出，它先通過曲率中心，再被鏡面反射後，循原路返回,關於光線的一些,事實上從物體發出的光線是朝四面發方射出去的之所以選擇上述三條光線主要是因為這三條光線比較容易作圖以作圖法所決定出來的成像位置，必須與利用面鏡公式計算出來的結果吻合,凹面鏡成像

9、作圖(p R),曲率中心位於物體和鏡面之間成像為實像像是倒立的像比物小(縮小了),凹面鏡成像作圖(p f時，由物發出至透鏡的光，其向後延伸線通過焦點者)，在經透鏡折射由透鏡穿出時平行主軸,會聚透鏡成像作圖法(p f),像為實像倒立像像位於透鏡的後方,會聚透鏡成像作圖法(q )成像為倒立實像若為會聚透鏡，當物體位於焦點與透鏡之間時(p)成像為正立虛像對發散透鏡而言，所成的像永遠是正立的虛像像的性質不會因物體所在位置的不同而有所改變,薄透鏡組合-1,在考慮由第一面透鏡所形成像時，要想像成其他透鏡都不存在一樣然後將第二面透鏡放入再完成光線作圖或計算最後成像位置由第一面透鏡所形成的像，是拿來當作第二面

10、透鏡的物使用由第二面透鏡所成的像，即為這二片透鏡組合系統最後的成像,薄透鏡組合-2,如果由第一面透鏡所成的像，落在第二面透鏡的後方，這時候此像即當作第二面透鏡的虛物s此時為負類似的程序可以使用在由三片或更多透鏡所構成的系統上透鏡組的總放大率，是每一透鏡各別放大率的乘積,薄透鏡組合，實例,透鏡的像差,醫療用光纖內視鏡,醫療用光纖影像顯示器,近幾十年來電磁輻射在醫療上扮演著相當重要的角色特別是在它不需要透過侵入性的程序就能夠獲得各項資訊的能力方面醫療上，甚早就採用光纖來獲取診斷的資訊，如今更運用了雷射光,光纖影像顯示器的構造,光纖影像顯示器的構造,光纖影像顯示器是在醫學上最早採用光纖作為影像傳輸的儀器它發明於1957年物鏡所成的實像呈現在觀看用光纖束的末端這一影像經光纖傳輸到目鏡端的光纖束上，經過放大後以便觀察,內視(診)鏡,內視鏡是由一台光纖影像顯示器，在其照明端(物鏡)與影像端(目鏡)之間，另外加上數條管道構成在光纖影像顯示器上額外加裝的管道包括有：液體補充與抽取管道真空吸引管道外科上供裝置切割用小刀或雷射治療用的操作管道,