1、电磁波谱,光波: 特定波段的电磁波,全反射（Total internal reflection）,临界角ic,临界角(Critical angle):,每一种宝石都有自己的折射率，钻石的折射率为2.42，也是宝石中折射率最高的，折射率越高，临界角就越小，全反射的范围就宽，光容易发生全反射且反射的光量多，呈现的光芒就越璀璨。这就是为什么钻石的光彩永远比其他宝石要好的原因,光学纤维,Light can travel with little loss in a curved optical fiber, because the light is totally reflected whenever
2、it strikes the core-cladding interface and because the absorption of light by the core itself is small.,医学应用,A bronchoscope 肺部,A colonoscope, shown in use in this X-ray photograph 结肠镜,关节显微手术,最小时间原理,“ 光在两点之间所走的实际路径是以最短时间通过的那条路径。”,可由此导出“ 三定律” 和光路可逆性：,(1) 均匀媒质，v= c /n 是常数，时间最短即路程最短，所以直线传播。,(2) 反射定律,M,对
3、应的折线 QMP 最短。,(3) 折射定律（作业）,光程,均匀媒质：,n,L (长度 l ),L是任一设想的路径,分段均匀：,( QMNP ),= n1 l1 + n2 l2 + n3 l3,一般：,n (x,y,z),光程同样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”。,费马原理的表述,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。,等效说法：,在实际光线的路径上，光程的变分为零。,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,成象系统的物点和像点 之间为
4、光程取稳定值的情形。,光程取极大值的例子,左图表示凹球面反射镜，C为其球心，P为球面顶点，过C作PC的垂线，A和A为垂线上任意一对与C点等距离的点。光路APA满足反射定律，为实际光路。可以证明，它与邻近光路相比，光程为极大值。,证 过凹球面的顶点P，以A和A为焦点作椭球面。显然，椭球面在球面的外面，它们相切于P点。对球面的任意邻近光路AQA,由于AR+RQAQ,所以(ARA)(AQA),而(ARA)=(APA),故(APA)(AQA)。,即凹球面反射镜的这条实际光路APA与邻近光路比，为光程极大。,回转椭球面的凹面镜 ：光程取恒定值,1.2 成像的基本概念与完善成像条件,一、光学系统与成像概念
5、1、光学系统是由光学元件组成，光学元件由不同折射率的介质组成，其表面为平面、球面和非球面：对物体成像 2、共轴光学系统：若光学系统中各个光学元件表面的曲率中心在一条直线上，则该光学系统是共轴光学系统。该直线叫做光轴。 3、完善像点：若一个物点对应的一束同心光束，经光学系统后仍同心光束，该光束的中心即为该物点的完善像点。 4、完善像：完善像点的集合。 5、物空间、像空间：物（像）所在的空间或包含入射（出射）光束及其延长线的空间,完善像,共轭点,共轭光线,共轭光束,三、物（像）的虚实 实像：由实际光线相交形成。 虚像：由光线的延长线相交形成。,实物成实像,实物成虚像,实物成虚像,虚物成实像,虚物成
6、实像,虚物成虚像,物与像,实物、实像的意义在于有光线实际发自或通过该点，而虚物、虚像仅仅是由光的直线传播性质给人眼造成的一种错觉，实际上并没有光线经过该点。,光在平面界面上的反射和折射,平面镜是一个最简单的、不改变光束同心性的、能成完善像的光学系统,The bundle of rays from the top of the object appears to originate from the image behind the mirror,For the woman to see her full-sized image, only a half-sized mirror is needed.,球面反射成像的特点：可以看作是球面折射的一种特殊形式，不同之处仅在于经球面反射的光线方向倒转，变为从右向左传播。,取n=-n （数学上有意义）,A makeup mirror is concave and forms a virtual image,A head-up display(HUD) presents the driver with a digital readout of his or her speed in the field of view seen through the windshield.,作业：P13： 4，6，8，10，11，16，19,
