1、16 几何光学几何光学 光学的分类 : 1、 几何光学几何光学2、波动光学3、量子光学4、现代光学几何光学，又称为光线光学。不考虑光的波动性以及光与物质的相互作用，只以光线的概念为基础，根据以实验事实建立的基本定律，通过计算和作图来讨论物体通过光学系统的成像规律。 几何光学的适应条件： 在光的传播方向上障碍物的限度 D， 必须远大于光波的波长 。即 D ,或 /D0 。16.1 几何光学的基本定律1. 直线传播定律：光线在均匀介质中按直线传播2009.7.22四川省遂宁市大英县观察到的日全食 2.反射定律： 反射线在入射线和法线决定的平面内； 反射线、入射线分居法线两侧； 3.折射定律： 折射
2、线在入射线和法线决定的平面内； 折射线、入射线分居法线两侧； 4 光的独立传播定律：来自不同方向的光线在介质中相遇后，各保持原来的传播方向继续传播。5.光路可逆原理：在几何光学中，任何光路都是可逆的。一、光程均匀媒质：光程 ( QP ) = n l沿 L分段均匀 (如透镜或透镜组 )： n1 n3n2 l1 l2 l3PM N( QMNP )= n1 l1 + n2 l2 + n3 l3Optical path利用光程概念，可以将光在介质中通过的几何路程折算到在真空中通过的路程。Q16.2 费马原理一般：Q Pdln (x,y,z)Ln (x,y,z)光程 ( QP ) 沿 L (L)光程同样
3、传播时间内在真空中的路程“ 最小时间原理 ”也就是 “ 最小光程原理 ”。光程 表示光在介质中通过真实路程所需时间内 ,在真空中所能传播的路程。二、费马原理1.表述： 从一点到另一点的一条实际光线取这样的路径：其 光程 与邻近路径光程相比 是极大值、极小值或稳定值 。2、表达式：nBAds3.说明： 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。 用途： A .可以推证反射定律、折射定律等实验定律。由此反证了费马原理的正确性 . 极值的含义：极小值，极大值，恒定值。一般情况下，实际光程大多取极小值。B.推求理想成象公式。在均匀介质中的两点间（直线传播）、经平面反射的两点间，以及经平面折射的两点间的实际光路均是 光程取极小值 的情形。成像系统的物点和像点之间为 光程取稳定值 的情形。物点像点费马原理的证明1、直线传播定律：（在均匀介质中）2、折射定律 ：（在非均匀介质中）i2n2BCACCBAn1OO PMi1XYZ如图示：点发出的光线入射到两种介质的平面分界面上，折射后到达点。 折射线在入射线和法线决定的平面内 只需证明折射点 C点在交线 OO上即可 .
