《几何光学公开》课件

《几何光学公开》ppt课件CONTENTS•几何光学概述•光的直线传播与成像目录•光与介质相互作用•光路计算与光束变换•光学仪器及应用•光的干涉与衍射CHAPTER01几何光学概述定义与特点定义连续性几何光学是研究光线传播规律假设光在均匀介质中传播时，的学科，主要基于光线在同种其路径是连续的均匀介质中沿直线传播的原理光线描述确定性使用光线来描述光传播的路径根据给定的初始条件，光线的和成像的过程传播路径是可以确定的几何光学的基本原理010203光的直线传播光的反射和折射成像在同一均匀介质中，光线当光线遇到不同介质的界使用透镜、反射镜等光学沿直线传播，且不受其他面时，会遵循反射和折射元件，可以改变光线的传物体的影响定律播路径，实现成像几何光学的发展历程古典几何光学文艺复兴时期现代几何光学古希腊时期开始对光的传随着科学技术的复兴，几随着光学材料和技术的进播和成像进行研究，奠定何光学得到了进一步的发步，几何光学在光学仪器、了几何光学的基础展，如望远镜和显微镜的光通信、激光等领域得到发明和应用了广泛的应用和发展CHAPTER02光的直线传播与成像光的直线传播总结词光在均匀介质中沿直线传播，遇到障碍物会形成影子详细描述光在均匀介质中沿直线传播，不会发生折射、反射或衍射等现象当光线遇到不透光的障碍物时，会被挡住形成影子平面镜成像总结词平面镜成像特点是物像等大、等距、反向，像的位置与物所在平面镜垂直详细描述平面镜成像实验表明，物像等大、等距、反向，像的位置与物所在平面镜垂直平面镜成像原理是光的反射球面镜成像总结词球面镜成像特点是凹面镜成缩小的虚像，凸面镜成放大的虚像详细描述凹面镜对光线有会聚作用，使平行光线会聚于焦点处，因此凹面镜成缩小的虚像；凸面镜对光线有发散作用，使平行光线发散，因此凸面镜成放大的虚像透镜成像总结词透镜成像特点是凹透镜成缩小的虚像，凸透镜成放大的实像或缩小的实像详细描述光线通过透镜后发生折射，透镜对光线有会聚或发散作用，因此凹透镜成缩小的虚像，凸透镜成放大的实像或缩小的实像CHAPTER03光与介质相互作用光的折射折射率不同介质对光的折射率不同，折射折射定律率决定了光在介质中的传播速度和方向光在两种不同介质间传播时，会因为速度的改变而发生方向上的偏折，这个偏折遵循斯涅尔定律折射现象当光线从一种介质进入另一种介质时，会产生折射现象，如棱镜分光、水中的筷子看起来弯曲等光的反射反射定律漫反射光在平滑界面上反射时，反射光线和当光线照射到粗糙表面时，会产生漫入射光线与法线在同一平面内，且反反射，使物体看起来更暗射角等于入射角镜面反射当光线照射到平滑表面时，会产生镜面反射，如镜子、平静的水面等光的散射大气散射散射系数散射现象大气中的微小颗粒和气体分子会描述散射能力的物理量，与颗粒在雾天、霾天等天气条件下，由使光线散射，形成天空的颜色和的大小和分布有关于大气散射的影响，视线会受到日光的蓝色限制光的吸收与透射吸收系数描述介质吸收光的能力的物理量，与介质的性质有关透射现象当光线穿过介质时，部分光线会被吸收，剩余的光线会透射过介质光的穿透能力不同波长的光在同一种介质中的透射能力不同，波长越短的光越容易被吸收CHAPTER04光路计算与光束变换光路计算的基本公式光线方程描述光线在光学系统中的传播路径，通常表示为入射光位置、方向和折射率的变化焦距公式用于计算光学系统的焦距，以确定光线在系统中的聚焦位置光学路径差公式描述光线在两个不同介质界面处发生折射时的路径长度差光束变换的矩阵表示矩阵变换01利用线性代数中的矩阵运算来表示光束在光学系统中的变换过程变换矩阵02描述光束在入射和出射过程中方向、大小和形状变化的矩阵齐次坐标表示03将光束的几何信息转换为齐次坐标系下的矩阵形式，便于进行矩阵运算光束变换的几何表示光线追迹通过模拟光线在光学系统中的实际传播路径来描述光束的变换透镜系统利用透镜的折射和反射特性来模拟光束的变换过程光学设计软件使用专业的光学设计软件进行光束变换的模拟和优化，如Zemax、Code V等CHAPTER05光学仪器及应用显微镜总结词显微镜是一种利用透镜或反射镜放大微小物体的仪器，主要用于观察和研究微观世界详细描述显微镜主要由目镜、物镜、载物台和调焦装置等组成，能够将微小物体放大并清晰地呈现给观察者在科学研究、医学、生物学等领域，显微镜是必不可少的工具望远镜总结词望远镜是一种利用透镜或反射镜收集远处物体的光线的仪器，主要用于观察天体和研究宇宙详细描述望远镜主要由物镜、目镜、支架和跟踪装置等组成，能够将远处的物体放大并清晰地呈现给观察者在天文观测、天文学等领域，望远镜是重要的研究工具摄影镜头总结词摄影镜头是一种透镜或反射镜，用于将景物聚焦在胶片或数字传感器上，以记录图像详细描述摄影镜头是照相机的重要组成部分，能够将景物通过透镜或反射镜聚焦在传感器上，形成清晰的图像不同类型的摄影镜头适用于不同的拍摄需求，如广角、长焦、微距等投影仪总结词详细描述投影仪是一种利用透射或反射原理将图投影仪主要由光源、图像生成元件和投影像投射到屏幕上的仪器，主要用于展示镜头等组成，能够将图像放大并清晰地投和教育VS射到屏幕上在教育、会议、娱乐等领域，投影仪是重要的展示工具CHAPTER06光的干涉与衍射光的干涉光的干涉定义干涉的条件光的干涉是指两束或多束相干光波在相干光波、有相同的频率、有恒定的空间某些区域相遇叠加，形成光强增相位差、有相同的振动方向强或减弱的现象干涉图样的形成干涉的应用通过干涉，光波在空间某些区域形成干涉在光学仪器、测量技术等领域有明暗相间的干涉条纹广泛应用，如分束器、干涉仪等光的衍射01020304光的衍射定义衍射的类型衍射图样的形成衍射的应用光的衍射是指光波在传播过程根据障碍物或孔径的形状和大通过衍射，光波在空间形成复衍射在光学仪器、通信技术等中遇到障碍物或孔径时，光波小，衍射可以分为夫琅禾费衍杂的衍射图样，表现出明显的领域有广泛应用，如光学显微发生弯曲的现象射和菲涅尔衍射方向性、周期性和对称性镜、望远镜、光纤通信等光的傅里叶变换傅里叶变换定义傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的1方法，通过傅里叶变换可以分析信号的频率成分傅里叶变换的基本性质傅里叶变换具有线性性、时移性、频移性、对称2性和帕斯瓦尔定理等基本性质傅里叶变换的应用傅里叶变换在信号处理、图像处理等领域有广泛3应用，如频谱分析、图像压缩等THANKS[感谢观看]。