1、 第一章第一章几何光学几何光学（ geometric optics）也称光线光学。是研究光波长趋近于零的光传播的问题。 几何光学所考虑的是光线和波面；而波动光学所考虑的是波长、振幅与相位。一、三个基本实验定律（ 1）直线传播定律（ rectilinear propagation law）光在均匀的介质中沿直线传播（ 2）反射和折射定律（ reflection and refraction）光入射到两种介质的分界面上的定律1-1 几何光学的基本概念当光入射到两种介质的分界面上时，其传播方向发生改变。 反射光线和折射光线都在入射光线和界面法线所组成的入射面内 ，并且反射角和折射角的关系为：i1 i
2、2 i1i2n1n2n1 n2i1 = i2 n 1 s i n i1 = n 2 s i n i2（ 3）光的独立传播定律和光路可逆原理光在传播过程中与其他光束相遇时，各光束都各自独立传播，不改变其传播方向。光沿反方向传播，必定沿原光路返回。二、三条定律成立的条件（ 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。三、光学成像系统的物
3、与像物：一个本身发光或受到光照的物体。像：物点发出的球面波经光学系统后形成的新球面波的球心称为该物点的像。物像的各种虚实关系物像的各种虚实关系实像： 会聚球面波球心是实际光线的会聚点，能用屏幕接收到。虚像： 发散球面波球心是实际光线的反向延长线的交点，不能用屏幕接收到。光学系统： 光学元件以及元件间的间隔作为一个整体。各光学元件的对称轴为主光轴四、几何光学成像的近轴条件实 物： 物点 发 出的是 发 散的球面波虚物： 物点 发 出的是会聚的球面波（ 1）几何学要求（ 2）波动学要求由物点发出的光波经光学系统到达像点时， 各光线间的最大程差不超过光波波长的 1/4。 改善像质，就要限制 非近轴光
4、线 进入光学系统。或采用加工极为复杂的 非球面系统 。在近轴条件下，一个确定的光学系统物像之间具有一一对应的变换关系。物像共轭： 把物放在像的位置，则其像就成在物原来的位置上。中央光线和边缘光线的夹角1-2 光在单球面上的近轴成像一、基本概念和符号规则光轴（ optical axis）： 若光学系统由球面组成，它们的球心位于同一直线上，则称为共轴球面系统，这条直线为该光学系统的光轴。实际上，光学系统的光轴是系统的对称轴。近轴光线（ paraxial rays）： 近轴光线限制了光线与光轴的夹角，光线在折射面上 的入射角、折射角等都很小。所有角度小于 5正切、正弦都可用该角度的弧度值代替。n nrd hQ O D C QP-PM符号规则（ sign conventions）：（ 1）线段：光轴方向上，以顶点为起点，沿光线进行方向为正，反之为负；垂直方向上，主光轴上方为正，反之为负。（ 2）球面的曲率半径：球心在球面顶点的右方为正，反之为负。 (自左向右为正方向）
