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光的折射定律 当光传播到两种不同的介质(如水、玻璃)的分界面上时,在产生光的反射的同时,将有一部分光线射入到另一介质中,其传播方向随介质的密度大小而发生改变,这种光的偏折现象称为光的折射。我们称这两种介质的分界面为折射面。从折射面进入新的介质,并且传播方向发生改变的光线称为折射光线。折射光线和法线所构成的角称为折射角,记为i’,如图1-2-4所示。介质所固有的并和其密度及所通过光线的波长有关的特征量称为介质的折射率,通常用n表示。它反映了光从真空射入某种媒质发生折射的时候,入射用i的正弦跟折射角i’的正弦之比。折射率的大小表明媒质的折光能力的大小,n值越大表明折光能力越大。光的折射定律指出: 7(1UXtT ①入射光线、折射光线及法线在同一平面内。 ;,Q6AS! ②入射角i与折射角i’的正弦之比等于后介质折射率n’与前介质折射率n之比,即 fY{&W@#g sini/sini’=n’/n n;,>Fv SM@RELA'Lb $jtXNE? 由此可见,当光线从光疏介质进入光密介质时,折射角 i’<入射角i,折射光线靠近法线;反之折射光线远离法线。在后一种情况下,当入射光线以某一特定角度α入射时,折射角i’将等于90°,角α就称为临界角。当入射光线以大于临界角的方向射到界面上时,将全部被反射而不再发生折射,这种现象称为全反射现象,如图1-2-5所示。 ]eD5It\ 990sE
t? }ikJa 在熟悉了光线的传播规律后,下面我们利用这些规律来讲述成象理论。 E2a00i/9Y 1841年德国数学家高斯建立了“理想光学系统成完善象”的理论。根据这一理论:物空间中的每一个点、一条线、一个面相应在象空间里有一共轭的点、线、面与它对应。这一理论又称高斯光学。它确定并表征了光学系统性质所必要的基点:焦点、焦平面、主点、主平面、焦距以及物与象之间共轭关系。 o6~9.~_e 物空间平行于系统光轴的平行光束,系统象空间与光轴的交点F'是与物空间光轴上无限远点共轭的点,称为系统象空间的主焦点(或第二主焦点);通过F'所作垂直于光轴的平面,称为系统象空间的主焦平面(或第二主焦平面)。反之可得系统的物方主焦点F(或第一主焦点)和物方主焦面(或第一主焦面)。 *cnxp-)ub 作物空间焦点F发出光线的延长线(图1-2-6),并且将象空间相应的平行光线向反方向延长,于是此两延长线(虚线)交于M点,通过M点作光轴的垂直平面MH,称为系统物空间的主平面,主平面与光轴的交点H,称为系统物空间的主点。反之可得系统象方主平面M'H'和象方主点H'。 T%p/( Z$& |