医用物理学几何光学1课件.ppt

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1、第十一章第十一章 几何光学几何光学医医 用用 物物 理理 学学第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学 主主 要要 内内 容容 1 1球面折射球面折射 2 2透镜透镜 3 3共轴球面系统的基点和成像公式共轴球面系统的基点和成像公式 4 4眼睛眼睛 5 5放大镜和显微镜放大镜和显微镜 第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学 教教 学学 要要 求求 1.1.掌握掌握光线、光束、实物、虚物、实像、虚像等物理光线、光束、实物、虚物、实像、虚像等物理 概念。概念。2.2.掌握掌握单球面折射成像的规律、成象公式。单球面折射成像的规律、成象公式。掌握掌握

2、用逐用逐 次成像法计算共轴球面系统的象。次成像法计算共轴球面系统的象。3.3.掌握掌握薄透镜成像公式。会解决厚透镜和薄透镜组的薄透镜成像公式。会解决厚透镜和薄透镜组的 成像问题。成像问题。了解了解像差的种类、现象、原因及校正方法。像差的种类、现象、原因及校正方法。4.4.掌握共轴球面系统的基点及成象公式。掌握共轴球面系统的基点及成象公式。理解理解共轴球面系共轴球面系 统作图成像法则。统作图成像法则。5.5.了解了解眼睛的构造，眼睛的构造，掌握掌握非正常眼的校正。非正常眼的校正。了解了解放大镜、放大镜、显微镜、望远镜等光学仪器的光路图，显微镜、望远镜等光学仪器的光路图，掌握掌握其放大本领其放大本

3、领 的计算方法。的计算方法。第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学一、一、单球面折射单球面折射光线从光线从n n1 1媒质射向媒质射向n n2 2媒质媒质两种媒质的界面为球面的一部分两种媒质的界面为球面的一部分单色光近轴入射单色光近轴入射n2 n1由折射定律由折射定律n1sini1=n2sini2近轴近轴，i 很小很小第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学 n1+n2 =（n1-n2）AM/u AM/v AM/r得到：得到：讨讨 论论1.使用条件：使用条件：单色单色近轴近轴

4、球面球面第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学2.2.符号规定：符号规定：实物、实象实物、实象u、v取正（取正（u、v 0）虚物、虚象虚物、虚象u、v取负（取负（u、v 0）物在物空间物在物空间u取正（取正（u 0）实物实物物在像空间物在像空间u取负（取负（u 0）虚物虚物像在像空间像在像空间v取正（取正（v 0）实像实像像在物空间像在物空间v取负（取负（v 0）虚像虚像凸面迎着来光凸面迎着来光r取正（取正（r 0)凹面迎着来光凹面迎着来光r取负（取负（r 0)第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学3.焦点，焦距焦点，焦距 当点光源位于主

5、光轴某点当点光源位于主光轴某点F1处时，如果它发处时，如果它发出的光束经折射后变为平行光束，如图出的光束经折射后变为平行光束，如图a所示，那所示，那么么F1就称为就称为物方焦点（物方焦点（focus in object space）平行入射的光束经折射后成像于平行入射的光束经折射后成像于F2，如图，如图b所所示，则示，则F2称为称为像方焦点像方焦点 （focus in image space）第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学f1 /f2=n1/n2f1 、f2 0会聚会聚f1 、f2 0发散发散

6、单球面折射的聚散性：单球面折射的聚散性：与几何形状有关与几何形状有关与媒质折射率的分布有关与媒质折射率的分布有关第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学4.4.焦度焦度 常用媒质的折射率与该侧焦距的比值来表示常用媒质的折射率与该侧焦距的比值来表示折射本领，称为折射面的折射本领，称为折射面的焦度焦度焦度的量纲：焦度的量纲：1/m1/m焦度的单位：屈光度焦度的单位：屈光度0 0，会聚，会聚0 0，发散，发散=0=0n=0r 第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学第一节第一节 球面

7、折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学例例2 置于空气中的一根置于空气中的一根40厘米长的透明棒，一端切厘米长的透明棒，一端切 平，另一端磨成半径为平，另一端磨成半径为12厘米的半球面，将一小物沿厘米的半球面，将一小物沿 棒轴镶嵌在棒内，并与棒的两端等距，当从棒的平端棒轴镶嵌在棒内，并与棒的两端等距，当从棒的平端 看去，这物的表观深度为看去，这物的表观深度为12.5厘米，问从棒的半球端厘米，问从棒的半球端 看去，表观深度为多少？看去，表观深度为多少？解：解：从平端看去，由已知条件，得：从平端看去，由已知条件，得：所以：

8、所以：n=20/12.5=1.6第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学从半球端看去：从半球端看去：v=-20/0.6=-33.3cm从半球端看去，物的像在半球面后从半球端看去，物的像在半球面后33.3厘米处厘米处 第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学例例3 如图所示，一空气中的玻璃球（如图所示，一空气中的玻璃球（n=1.5）的半径为）的半径为10 cm，一点光源放在球前，一点光源放在球前40 cm处，求近轴光线通过玻璃球后所成处，求近轴光线通过玻璃球后所成的像。的像。解：

9、解：对第一折射面对第一折射面P1来说，来说，n1=1，n2=1.5，u1=40 cm，r=10 cm代入公式（代入公式（11-1）第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学解得：解得：v1=60 cm对于第二折射面对于第二折射面P2来说，来说，n1=1.5，n2=1u2=-40 cm再次利用式（再次利用式（11-1），得：），得：第一节第一节 球面折射球面折射第十一章：几何光第十一章：几何光学学例例4 置于空气中的玻璃半球的曲率半径为置于空气中的玻璃半球的曲率半径为R，折射率，折射率 n=1.5，其平面一边镀银。一点物放在距曲面顶点为，其平面一边镀银。一点物放在距曲面顶点为 2R处（如图），求：物经此系统后，所成像的位置。处（如图），求：物经此系统后，所成像的位置。解：解：由由11-1式：式：v=由光的可逆性，成像在由光的可逆性，成像在O点。点。再次使用再次使用11-1式：式：v=2R得：得：得：得：