1、第 章 几何光学几何光学是光学的一个重要分支，它以光的直线传播等实验规律为基础，用几何方法研究光在透明介质中的传播及光学仪器的成象等问题。本章主要内容有：几何光学的基本规律、费马原理、与成象有关的基本概念、近轴成象理论。1 几何光学的基本定律光线 光能传播方向的 几何线光束 有一定 几何关系 的一些 光线的集合一 . 几个定义1. 光源光源 任何发光物体：太阳、烛焰、钨丝白炽灯、日 光灯、高压水银荧光灯等点光源 可看成几何上的点，只有空间位置无体积的光源2. 光线和光束光束 ：（ 1） 平行光束 ：所有的光线均为平行直线，通常对应无限远的光。（ 2） 同心光束 ：发自或汇聚一点。（ 3） 象散
2、光束 ：既不是平行光束，也不是同心光束 平行光束 同心光束 象散光束 二、几个规律 1. 光的直线传播定律 ：光在均匀介质中沿直线传播(1) 光的 反射 定律：反射线位于入射面内，反射线和入射线分居法线两侧，反射角等于入射角，即2. 光的折射反射定律：i1 i2分界面法线(2) 光的 折射 定律：折射线位于入射面内 ,折射线与入射线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一与入射角无关的常数，即*漫射 ：当界面粗糙时 ,各入射点处法线不平行 ,即使入射光是平行的 ,反射光和折射光也向各方向分散开 漫反射或漫折射。介绍3.光的独立传播定律和光路可逆性原理光在传播过程中与其他光束相遇时，各光
3、束都各自独立 传播，不改变其传播方向。光沿反方向传播时，必定沿原光路返回。即 在几何光学中，任何光路都是 可逆 的。4、全反射只有反射光，没有透射光的现象。i1i2ic临界角：三、几何光学定律成立的条件（ 1）必须是均匀介质，即同一介质的折射率处处相等，折射率不是位置的函数。（ 2）必须是各向同性介质，即光在介质中传播时各个方向的折射率相等，折射率不是方向的函数 。（ 3） 光强不能太强，否则巨大的光能量会使线性叠加原理不再成立而出现非线性情况 。（ 4） 光学元件的线度应比光的波长大得多，否则不能把光束简化为光线。2 费马原理科学真正的价值在于我们能够找到一种思想方法，从而解开自然界依存与运动的规律一 .费马原理的第一种表述：1650年，第一个能够称之为科学的思想方法诞生了。这就是费马原理时间最小原理：光从一个点进到另一个点的所有可能路径中，光只选择其中所需时间最短的路径
