球面镜成像(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光的干涉,光学,光学,第十九章,interference of light,chapter 19,1,本章内容,本章内容,Contents,chapter 19,光的反射,平面镜、球面镜成像,薄透镜成像,光的折射,简单光学仪器,光的本性,2,光源：能够自行发光的物体叫做光源点光源、平行光,一、基础知识,光的反射,光线：沿光的传播方向作一条线，并标上箭头，表示光的传播方向，这样的线叫做光线,介质：光能够在其中传播的物质叫做光介质，简称介质,光速：在真空中传播速度,c,=3.0010,8,m/s.在其它介质中光的传播速度为,v,=c/n,，式中,n,为介质的 折射率，故,v,0 正立,0 倒立,放大,大小不变,缩小,物像距公式,横向放大率,单折射球面,P,P,C,r,s,O,n,n,34,符号规则：,焦距,物空间,n s f,像空间,n s f,r y y,P,P,C,r,s,O,n,n,35,平面折射,球面反射,平面反射,薄透镜,以像作物,最终性质,=,1,2,3,逐次成像法,36,有一种高脚酒杯，如图所示。杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点,O,下方玻璃中的,C,点，球面的半径,R,1.50cm，,O,到杯口平面的距离为8.0cm。在杯脚底中心处,P,点紧贴一张画片，,P,点距,O,点6.3cm。这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率,n,1,1.56，酒的折射率,n,2,1.34。试通过分析计算与论证解释这一现象。,21届预赛 2004,37,解：把酒杯放平，分析成像问题。,1未斟酒时，杯底凸球面的两侧介质的折射率分别为,n,1,和,n,0,1。在图中，,P,为画片中心，由,P,发出经过球心,C,的光线,PO,经过顶点不变方向进入空气中；由,P,发出的与,PO,成,角的另一光线,PA,在,A,处折射。设,A,处入射角为,i,，折射角为,r,，半径,CA,与,PO,的夹角为,，由折射定律和几何关系可得,38,n,1,sin,i,n,0,sin,r,（1）,i,+,（2）,在,PAC,中，由正弦定理，有,考虑近轴光线成像，,、,i,、,r,都是小角度，则有,（4）,（5）,由（2）（4）（5）式、,n,0,、,n,l,、,R,的数值及,可得,1.31,i,（6）,r,1.56,i,（7）,由（6）、（7）式有,r,（8）,由上式及上图可知，折射线将与,PO,延长线相交于,P,，,P,即为,P,点的实像画面将成实像于,P,处。,cm,39,在,CAP,中，由正弦定理有,又有,r,+,(10),考虑到是近轴光线，由（9）、（l0）式可得,(11),又有,（12）,由以上各式并代入数据，可得,cm,（13）,由此可见，未斟酒时，画片上景物所成实像在杯口距,O,点7.9 cm处。已知,O,到杯口平面的距离为8.0cm，当人眼在杯口处向杯底方向观看时，该实像离人眼太近，所以看不出画片上的景物。,（9）,40,2斟酒后，杯底凸球面两侧介质分别为玻璃和酒，折射率分别为,n,1,和,n,2,，如图2所示，考虑到近轴光线有,（14）,41,代入,n,1,和,n,2,的值，可得,r,1.16,i,（15）,与（6）式比较，可知,r,（16）,由上式及图2可知，折射线将与,OP,延长线相交于,P,，,P,即为,P,点的虚像。画面将成虚像于,P,处。计算可得,（17）,又有,（18）,由以上各式并代入数据得,cm,（19）,由此可见，斟酒后画片上景物成虚像于,P,处，距,O,点13cm即距杯口21 cm。虽然该虚像还要因酒液平表面的折射而向杯口处拉近一定距离，但仍然离杯口处足够远，所以人眼在杯口处向杯底方向观看时，可以看到画片上景物的虚像。,42,逐次成像法求解,无酒时,有酒时,n,1,n,2,43,用光线来处理光的传播,0,几何光学三定律,光的直线传播定律,光在均匀媒质中沿直线传播,或者说，几何光学是波动光学的近似理论,反过来说，光在非均匀介质中的传播路径是曲线,几何光学小结,44,i,1,=,i,1,反射关系,折射关系（斯涅尔定律）,反射定律和折射定律,n,1,n,2,i,1,i,1,i,2,反射线和折射线 在入射面内；（入射线、反射线、法线三者共面）,光路的可逆性：当光线沿反射光线方向入射时，反射光线一定沿入射光线方向反射,反射面可以是任意形状，光滑或粗糙，但每一条光线都遵从反射定律,反射无色散,反射角只决定于入射角，与波长及介质无关,反射的特性,45,46,本次辅导课结束.,同学们，再见!,47,