幾何
光學(xué)是光學(xué)學(xué)科中以光線為基礎(chǔ),研究光的傳播和成像規(guī)律的一個(gè)重要的實(shí)用性分支學(xué)科。在幾何光學(xué)中,把組成物體的物點(diǎn)看作是幾何點(diǎn),把它所發(fā)出的光束看作是無數(shù)幾何光線的集合,光線的方向代表光能的傳播方向。在此假設(shè)下,根據(jù)光線的傳播規(guī)律,在研究物體被
透鏡或其他光學(xué)元件成像的過程,以及設(shè)計(jì)光學(xué)儀器的
光學(xué)系統(tǒng)等方面都顯得十分方便和實(shí)用。
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c0 ;u-[%(00S 但實(shí)際上,上述光線的概念與光的波動(dòng)性質(zhì)相違背,因?yàn)闊o論從能量的觀點(diǎn),還是從光的衍射現(xiàn)象來看,這種幾何光線都是不可能存在的。所以,幾何光學(xué)只是波動(dòng)光學(xué)的近似,是當(dāng)光波的波長很小時(shí)的極限情況。作此近似后,幾何光學(xué)就可以不涉及光的物理本性,而能以其簡便的方法解決光學(xué)儀器中的光學(xué)技術(shù)問題。
Dr)jB*yK B1V+CP3t 光線的傳播遵循三條基本定律:光線的直線傳播定律,既光在均勻媒質(zhì)中沿直線方向傳播;光的獨(dú)立傳播定律,既兩束光在傳播途中相遇時(shí)互不干擾,仍按各自的途徑繼續(xù)傳播,而當(dāng)兩束光會聚于同一點(diǎn)時(shí),在該點(diǎn)上的光能量是簡單的相加;反射定律和折射定律,既光在傳播途中遇到兩種不同媒質(zhì)的光滑分界面時(shí),一部分反射另一部分折射,反射光線和折射光線的傳播方向分別由反射定律和折射定律決定。
bZ>dr{%%e T)I\?hqTB 基于上述光線傳播的基本定律,可以計(jì)出光線在光學(xué)系統(tǒng)中的傳播路徑。這種計(jì)算過程稱為光線追跡,是設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)必須進(jìn)行的工作。
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