几何光学的基础知识 人教版
第一章几何光学
公司是我所第一个上规模产业化的企业
光通信给光纤技术带来了巨大 发展空间
光纤通信正以惊人速度向更高级阶段发展，全光网络 是发展方向。
要实现全光网络则必须实现波分复用技术（特别是密 集波分复用DWDM）和全光节点技术，构成一个完整的 光纤传输系统，除了光源、光探测器及光纤外，还需 要众多无源或有源的光学器件。
面形误差： 1. 透射面误差（相当于设计时未考虑到的一个透镜面） 2. 反射面误差（双倍影响） 屋脊角误差产生色差和双像；屋脊面形误差对成像
质量具有4倍影响。 棱镜的塔差：棱镜的棱边与反射面的不平行度，展
开后不是平行平板。
光的折射定律
siInn或 nsiInnsiIn siIn n
在芯、包层界面全反射向前传播； 入射角>0时，大部分光线进入包层、空气散失掉。
受
n0
光 角
n1 n2
2a 2b
图1 子午光线在阶跃光纤中的传播
光纤光学特性参量：
1．相对折射率差：表征纤芯和包层折射率差异程度的参量．
＝（n1－n2）/ n1
2．数值孔径NA：表征光线在光纤中耦合的难易程度的参量，即光
在多模光纤中传输的各个不同模式沿轴向的传播速度不同，传输 模的阶次越高，传输速度越慢。
光纤的基本结构
由纤芯、包层和涂敷层构成，是一 多层介质结构的对称圆柱体
纤芯
包层
涂敷层
图2 单根光纤结构简图
光纤结构参量
1 纤芯直径2a； 2 外径：研究光纤弯曲损耗及评价光纤机械强度时的重要参量； 3 芯径非圆率、外径非圆率：纤芯外周及包层外周与圆柱的差别程度，用
几何光学知识
光学的基本定律和原理
C.折射光线:指一束光线到达两种介质的分 界面时,通过分界面射入第二种介质的一部 分光线. d.法线:在光线投射点与分界面垂直的直线. e.入射角:指入射光线与法线的夹角. f:折射角:指折射光线与法线之间的夹角.
反射定律与折射定律图解
图
入射光 线
法线
反射光 线
光的基础定律和原理
பைடு நூலகம்
1.直线传播定律:在均匀介质中,光是沿着直线传播 的. 2.独立传播定律:来自不同方向的光线相遇时互不 影响,仍朝各自的方向前进. 3.反射定律和折射定律: a.入射光线:指从光源投向分界面上光线投射点之 间的一段光线. b.反射光线:指一束光线到达两种介质的分界时,从 分界面反射回到原来介质的一部分光线.
入射 角
反射角 分界线
折射 角 折射光 线
几何光学知识1
一.光的基本性质 1.发光体和发光点
所有本身能发光的物体,称为发光体或光源.如太 阳.电灯. 2.光波 光作为一种电磁波,有一定的波长,故又称光波.人 眼可见到的光波称为可见光. 3.光线和光束
几何光学知识2
有一定关系的一些光线集合起来,称光束.由 一发光点发出的光束.称为发散光束.所有光 线会聚于一点的光束,称聚光束.光束中的光 线即不相交于一点又不相互平行时,称像散 光束.
八年级物理上 人教版 几何光学
智能可调光LED管照明系统设计与实现随着技术的快速发展，LED（Light Emitting Diode）照明系统已经成为当今主流的照明方式之一。
与传统的照明系统相比，LED照明系统具有更高的效率、更低的能耗，并且寿命更长。
而智能可调光LED管照明系统更是在这一领域日益受到关注。
一、设计原理与关键技术1.1 设计原理智能可调光LED管照明系统的设计基于LED的调光技术。
通过调整LED管的亮度来实现灯光的控制。
这意味着用户可以根据具体需求来调整照明的亮度，以达到更加舒适的使用体验。
1.2 关键技术在实现智能可调光LED管照明系统的过程中，以下关键技术需要被考虑和应用：1.2.1 调光控制器为了实现灯光的可调光功能，需要设计并应用调光控制器。
调光控制器可以通过调整LED的电流或脉冲宽度调制（PWM）来控制LED的亮度。
通过合理的电路设计和信号处理算法，我们可以实现灯光亮度的精确控制。
1.2.2 光传感器为了实现光照自动调节功能，需要添加光传感器。
光传感器可以感知周围环境光照水平，并通过信号反馈给调光控制器。
调光控制器可以根据光传感器的信号来自动调整LED管的亮度，确保环境的光照在一个舒适的范围内。
1.2.3 智能控制系统智能可调光LED管照明系统还可以应用智能控制系统。
通过连接智能手机或者其他智能设备，用户可以远程控制照明系统。
例如，根据用户作息时间表，智能控制系统可以自动调整照明的亮度和色温，提供最适宜的光照环境。
二、系统设计与实现步骤2.1 系统设计在进行智能可调光LED管照明系统的设计时，需要依据以下步骤进行：2.1.1 硬件设计硬件设计包括电路设计和元器件选择。
调光控制器应选用能够提供稳定输出和高精度调光的电路设计方案。
光传感器的选择应考虑其光线感应范围、稳定度和响应速度等特性。
智能控制系统所需的通信模块也需要考虑其连接方式和稳定性。
2.1.2 软件设计软件设计主要包括调光控制算法和智能控制系统的开发。
几何光学完美版
:课第题课:± ± ± ± ± = ± ±:!| 光的直线传播.光的反射基础知识I 一、光源1 •定义：能够自行发光的物体.2. 特点：光源具有能量且能将其它形式的能量转化为光能,二、光的直线传播仁光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度：C = 3X8 10 m/s ;各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即v<C 。
说明：① 直线传播的前提条件是在同一•申.介质，而且是均匀.介质。
否则，可能发生偏折。
如从空气进入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。
② 同一种频率的光在不同介质中的传播速度是不同的。
不同频率的光在同一种介质中传播速度一般也不同。
在同一种介质中，频率越低的光其传播速度越大。
根据爱因斯坦的相对论 光速不可能超过C o③ 当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，发生明显的衍射现象，光线可以偏离原来的传播方向。
④ 近年来（1999-2001年）科学家们在极低的压强（10-9Pa ）和极低的温度（10-9K ）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到 17m/s ，甚至停止运动。
2. 本影和半影（1） 影：影是自光源发出并与投影物体表面相切的光线在背光面的后方围成的区域.（2） 本影：发光面较小的光源在投影物体后形成的光线完全不能到达的区域.（3） 半影：发光面较大的光源在投影物体后形成的只有部分光线照射的区域.（4） 日食和月食：人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位光的传播（几何光学）光的传播规律光在介质中传播就是能量的传播.于月球本影的延伸区域（即“伪本影”）能看到日环食.当地球的本影部分或全部将月球反光面遮住，便分别能看到月偏食和月全食.具体来说：若图中的P是月球，则地球上的某区域处在区域A内将看到日全食；处在区域B或C内将看到日偏食；处在区域D内将看到日环食。
光学教程几何光学部分
以光线概念为基础、 用三大实验定律和几何 方法讨论光的传播及光 成像的规律。
1
第4章 几何光学基础
几何光学的基本定律 物像基本概念 球面和球面系统 平面和平面系统 光学材料（自学）
2
1.1 几何光学的基本定律
基本概念 发光点与发光体
当发光体（光源）的大小和其辐射作用距离 相比可略去不计时，该发光体可视为是发光 点或点光源。 任何发光体（光源）可视为由无数个这样的 发光点的集合。
28
1.2 物像基本概念
光
Q
具
组
实物成实像
Q 光 具 组
虚物成实像
QQ '
光 具 Q' 组
实物成虚像
Q
Q'
'
光
具
Q
组
虚物成虚像
29
1.2 物像基本概念
物与像：
物视为无数物点的集合，若每一物点经光学系 统后都有对应的像点，像点的集合就称为光学系 统对该物所成的完善像（理想像）。 物和像的对应关系光学
47
1.3 单球面和共轴球系统的傍轴成像
轴向放大率
dl dl
由物像公式 nnnn l l r
得 dlnl2n2
dl nl2 n
恒为正值，表示物点沿轴移动，其
像点以同方向沿轴移动。
48
1.3 单球面和共轴球系统的傍轴成像
当物点沿轴移动有限距离
l l
2
1
l l
2
1
由
nnnnnn l2 l2 r l1 l1
1.3 单球面和共轴球系统的傍轴成像
符号规则
光路方向 规定光线从左到右的传播方向为 正，即正向光路，反之为反向光路。
高中物理 光学知识点梳理 新人教版
高中物理光学知识点梳理一、光的反射和折射（几何光学）1.反射定律α＝i ｛α：反射角，i ：入射角｝2.绝对折射率(光从真空中到介质)sin sin c i n v r==｛光的色散，可见光中红光折射率小，n:折射率，c:真空中的光速，v:介质中的光速，i:入射角，r:折射角｝3.全反射：1）光从介质中进入真空或空气中时发生全反射的临界角C ：1sin C n= 2)全反射的条件：光密介质射入光疏介质；入射角等于或大于临界角注:(1)平面镜反射成像规律：成等大正立的虚像，像与物沿平面镜对称；(2)三棱镜折射成像规律：成虚像，出射光线向底边偏折，像的位置向顶角偏移；(3)光导纤维是光的全反射的实际应用，放大镜是凸透镜，近视眼镜是凹透镜；(4)熟记各种光学仪器的成像规律，利用反射(折射)规律、光路的可逆等作出光路图是解题关键；(5)白光通过三棱镜发色散规律：紫光靠近底边出射见。
二、光的本性（光既有粒子性,又有波动性,称为光的波粒二象性）1.两种学说:微粒说(牛顿)、波动说(惠更斯)2．双缝干涉:中间为亮条纹；亮条纹位置: δ＝n λ；暗条纹位置: δ＝(2n+1)2λ（n ＝0,1,2,3……）；条纹间距：l x d ∆=｛δ:路程差(光程差)；λ:光的波长；2λ:光的半波长；d 两条狭缝间的距离；l ：挡板与屏间的距离｝3.光的颜色由光的频率决定,光的频率由光源决定,与介质无关,光的传播速度与介质有关，光的颜色按频率从低到高的排列顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(助记：紫光的频率大，波长小)4.薄膜干涉:增透膜的厚度是绿光在薄膜中波长的14，即增透膜厚度4d λ= 5.光的衍射：光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，光的衍射现象不明显可认为沿直线传播，反之，就不能认为光沿直线传播6.光的偏振：光的偏振现象说明光是横波7.光的电磁说：光的本质是一种电磁波。
几何光学知识点
几何光学知识点光学对未来社会的发展有着十分重要的作用，几何光学是光学学科中以光线为基础，研究光的传播和成像规律的一个重要的实用性分支学科。
在几何光学中，把组成物体的物点看作是几何点，把它所发出的光束看作是无数几何光线的集合，光线的方向代表光能的传播方向。
今天为大家整理了一些关于几何光学的基础，值得收藏。
基本概念：1. 光源与发光点：从物理学的观点看，任何发光的物体都可以叫作光源。
在几何光学中，把凡是发出光线的物体，不论它本身发光体或是因为被照明而漫反射光的物体，都称为光源。
如果某光源可看成几何学上的点，它只占有空间位置而无体积和线度，则称之为发光点或点光源。
2.光线与光束：光线是表示光能传播方向的几何线。
有一定关系的一些光线的集合称为光束。
3.光波波面：光也是一种电磁波。
某一时刻其振动位相相同的点所构成的面称光波波面。
在各向同性介质中，光沿着波面法线方向传播，所以可以认为光波波面的法线就是几何光学中的光线。
与波面对应的法线束就是光束。
基本定律：几何光学以下面几个基本定律为基础：1.光的直线传播定律；2.光的独立传播定律；3.光的反射定律；4.光的折射定律；5.光的全反射现象:⑴ 光线从光密介质射向光疏介质；⑵ 入射角大于临界角。
⑶ 临界角Im:6.光传播的可逆定理：当光线沿着和原来相反方向传播时，其路径不变。
7.费马原理：在A、B两点间光线传播的实际路径，与任何其他可能路径相比，其光程为极值。
实际光路所对应的光程，或者是所有光程可能值中的极小值，或者是所有光程可能值中的极大值，或者是某一稳定值。
8.马吕斯定律：垂直于波面的光线束经过任意多次折射和反射后，出射波面仍和出射光束垂直；且入射波面和出射波面上对应点之间的光程为定值。
几何光学基本知识
几何光学复习大纲模块一几何光学基础一、几何光学的基本定律（考试分值：大约10分）（一）几何光学的基本定律(要求：掌握定律内容并能够用之解释光学现象)1、光的直线传播定律2、光的独立传播定律3、光的折射与反射定律反射定律表述：I’’=-I折射定律表述：n’sinI’=nsinI全反射产生的条件：光线从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角arcsinn’/n（二）费马原理1、光程概念：s=nl2、原理表述：0=Sδ即光沿光程极值路径传播。
二、共轴球面光学系统（一）符号规则1、规定：以折射球面定点为参考原点，光线方向自左向右2、线量正负沿轴线量：和光线传播方向相同为正，反之为负。
垂轴线量：以光轴为基准，在光轴以上为正，反之为负。
3、角量正负：顺时针为正，逆时针为负，均以锐角来衡量。
光线与光轴的夹角（即孔径角）：始边为光轴 光线与法线的夹角：始边为法线 法线与光轴的夹角：始边为光轴 （二）单个折射球面的成像1、实际光线的光路计算（宽光束成像） 成像不完善，存在球差。
2、近轴光线光路的计算r nn l n l n -'=-''表明已知物体位置l ，即可求出像点位置l ’，反之亦然。
即物体在近轴区域能够完善成像。
定义：光焦度fnf n r n n -=''=-'=φ易知，当物象处于同一介质中时，f ’=-f 3、放大率垂轴放大率：l n l n y y ''='=β（三）反射球面的成像（令折射球面公式中n ’=-n ）1、 物象位置公式：r l l 211=+'且有： 2rf f =='2、成像放大率（三）平面系统1、单平面镜成像特点完善性、等大、虚实相反、镜像等；自准直法2、折射棱镜的色散色散的概念；最小偏向角测量折射率模块二理想光学系统（考试分值：大约30分）一、理想光学系统的基点和基面1、理想光学系统的基点三对特殊的共轭点：无限远轴上物点——像方焦点；物方焦点——无限远轴上像点；物方节点——像方节点（角放大率等于1的一对共轭点）注意：物方焦点与像方焦点不是一对共轭点！2、理想光学系统的基面三对特殊的共轭面：物方无限远垂直于光轴的平面——像方焦面；物方焦面——像方无限远垂直于光轴的平面；物方主面与像方主面（垂轴放大率等于1的一对共轭面）二、理想光学系统的物像关系1、作图法求像作图常用的典型光线或性质：典型实例：（1）轴外物点或垂轴线段AB作图求像（2）轴上点图解法求像两种方法：3、解析法求像（1）牛顿公式（2）高斯公式注意：计算时所有物理量的正负性！模块三光学系统的光束限制（考试分值：大约2～4分）一、光阑的定义和作用1、定义1）指光学系统中设置的一些带有内孔的金属薄片。
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几何光学的基础知识
一. 本周教学内容
几何光学的基础知识
主要学习光的反射，光的折射，全反射和光的色散。
本章内容是学习下一章内容的基础。
从原则上讲知道了光在同一种均匀介质中和在两种介质分界面处传播的规律就可以说知道了光在介质中的传播规律。
二. 单元划分
第一单元：§1光的直线传播
第二单元：§2—3 光的折射和全反射
第三单元：§4 棱镜和光的色散
§1 光的直线传播
（一）教学目的
知道什么是光源；知道光在同一种均匀介质中沿直线传播；知道光在真空中的传播速度。
（二）教学内容
1. 光源：能够自行发光的物体叫光源
光源的特点：光源具有能量
光源本身进行能量转化，是把其他形式的能量转化为光能的装置，光在介质中的传播就是能量的传播。
2. 光的直线传播
（1）介质：光能够在其中传播的物质称为介质
（2）光在同一均匀介质中沿直线传播
（3）光线：在研究光的传播方向时，常用一条带箭头的直线表示光的行进方向，这种直线称为光线。
（二）教学内容
2
1
sin θ* 在折射现象中，光路也是可逆的。
3. 绝对折射率、相对折射率 （1）折射率 对于不同的介质
n =2
1
sin sin θθ（常数）一般不同
表明这一比值与介质有关
它反映了不同介质的光学性质是不同的，或者说不同介质的折光本领不同。
光从真空射入某种介质发生折射时，入射角1θ的正弦跟折射角2θ的正弦之比n 称为这种介质的折射
率。
（2）绝对折射率和相对折射率
光从介质1射入介质2时，入射角1θ与折射角2θ的正弦之比叫做介质2对介质1的相对折射率，即21n 若
OB
OA OB OB AB H h -== ∴ vt h
H H
OA h H H OB ⋅-=⋅-=
可见，人头部的影子做速度为
v h
H H
-的匀速直线运动 ∴ 正确答案A
【模拟试题】
3. 一束平行单色光，先后通过折射率为1n 和2n 两种介质，若21n n >，那么以下说法中正确的是（ ） A. 在折射率为2n 的介质中，光的波长较大。
B. 在折射率为1n 的介质中，光的波长较大。
C. 在折射率为1n 的介质中，光子的能量较大。
D. 当光由这两种介质中分别射向真空时，发生全反射的临界角在折射率为2n 的介质中较大。
4. 一束光从空气射向折射率2=
n 的某种玻璃的表面，则下列说法中正确的是（ ）
A. 当入射角大于45
C. 要使折射角等于互相垂直。
5. 光束II （不考虑二次反射）（ A. 光束I B. 光束III C. 在AOB D. 在AOB
【试题答案】
1. 同种、均匀；本；半
2. C
3. AD
4. BCD
5. BCD。