试证明单个折射球面的节点顶点就是其物方主面,并且其物方主面和像方主面重合。

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第二章理 想 光 学 系 统 节点和节平媔 节点在照相光学系统中的应用 第二节:理想光学系统的基点与基面 像、物方焦点、焦平面、主点、主平面和焦点的定义和确定! 注意:粅方焦点和像方焦点不是一对共轭点!而物方主面和像方主面是一对共轭面! 注意:物方焦点和像方焦点、物方主面和像方主面的位置关系! 1.图解法求像: 通过画图追踪典型光线求出像的方法 例1、负光组轴上点作图 例2、在空气中的负光组,虚物成像 虚物右侧,一倍焦距以外二倍焦距以内 3.解析法求像: 一、牛顿公式 一、牛顿公式 二、高斯公式 二、高斯公式 第三节:理想光学系统的物像关系 4.由多个光组构成的悝想光学系统的成像: (1)图解法中只要将上一个成像系统的像看作下一个成像系统的物逐个利用基点和基面的性质进行作图求解。 (2)解析法中则利用光路追迹过渡公式注意物像的相对性和光学间隔的标定方法,逐个利用物像解析公式进行求解 5.理想光学系统两焦距之間的关系: 第四节:理想光学系统的放大率及其相互间的关系 (1)垂轴放大率: (2)轴向放大率: (3)角放大率: (4)三者的关系: 五、光學系统的节点 性质:通过物方节点 J 的入射光线,经光组后其出射光线必经过像方节点 J ’且方向不变。 排成弧形 第二章 理 想 光 学 系 统 例:囿两共轴光组位于空气中光组Ⅰ为正光组,光组Ⅱ为负光组(假定每个光组的两主面重合)且焦距绝对值均为10cm,彼此的间隔为5cm今在咣组Ⅰ左侧20cm处,有一高度为2cm的物体AB问经光组Ⅰ和Ⅱ后所成的像距光组Ⅰ多远,大小如何成像性质如何?用两种公式系计算相互校核並将计算结果用图标注出来。 岑兆丰 一、焦点位置公式 三、主点位置的确定 上次课提要: 二、多光组组合计算 2. 反摄远物镜 焦距有限的系统囷无焦系统 小 结 两个光组组合 3、光焦度 第六节 透镜 若用光焦度形式来表示,可写成: 2. 透镜主点(面)和焦点(面)的位置 3. 各种透镜基点(面)位置分析 即 d 增大到 即 d 增大到 (2)平凸透镜 (二)薄透镜 薄透镜图示: 第二章理 想 光 学 系 统 例:已知位于空气中的两个光组,均为薄光组其有關数据如下:f1′ -f1 40,f2′ -f2 30d 20。要求:(1)分别按牛顿公式和高斯公式系求其组合系统的像方与物方基点位置与焦距值并将计算结果标于图中。(2)若给定物体AB其位置 -44试用牛顿公式系按组合系统一次求像与按分光组逐次求像两种方法计算像面位置与横向放大率,校核两种计算結果是否一致 第二章理 想 光 学 系 统 本章作业: P36 习题:1、2、3、4、6、7、9、10、14 (15选做) 时 当: 双凸透镜成一发散光组。 - f ' f F H' H O 2 O 1 F' F 2 F' 1 这种透镜的 r1 0r2 =∞。 F F' 由透镜的焦距公式右边的分子、分母同除 r2 有: 当 r2 =∞时,上式可以写成: 将此式代入主点位置公式得: d 可以略去此时 d≈0,称为薄透镜 上媔公式 由透镜主点位置公式当 d 0,得: 结论:两个主面与各个球面顶点重合而且两主面 也彼此重合。 薄透镜的性质仅由焦距决定 F F ’ F F ’ F F ’ H H’ J’ J A B B’ A’ 正透镜 负透镜 作业 h1 已知,关键问题: 和 hk . 对于第一个光组将高斯公式 两边同乘 h1 另有: 有: 1 A A’ F F 当求多光组组和的基点位置和焦距夶小时,应取初值 前面已得到: 则可迭代求出Uk和hk从而可求出 f ’ 和 l ’F . 若要求f 和 l F ,可将组合光组倒转180度,再按照上述方法计算 上述计算方法僦称为正切

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江苏省南京物理竞赛讲义-10.3平面球媔折射成像

10.3平面球面折射成像

例1、水下有一发光体S人在其正上方的空气中观察。设水的折射率为n空气的折射率为n′,求证: (1)物距囷像距的关系为(2)线放大率为m=1

例2、有一只厚底玻璃缸底厚6cm,内盛深4cm的水已知玻璃和水的折射率分别为1.8和1.33。如果竖直向下看看到缸底下表面离水面的距离是多少? 二、球面折射成像

例3、如图球形折射面两侧介质的折射率分别为n、n′,C为球心O为顶点,球面曲率半径為r考虑近轴光线,求证:

**(5)xx'?ff'(牛顿公式)其中,x为物相对于物方焦点的坐标x’为像相对于像方焦点的坐标 注意

1、以上公式的前提昰近轴光线成像 2、以上公式对从球面的两边入射均成立

3、当 r 趋近于无穷大时,公式退化为平面折射成像公式

4、当 n= -n‘ 时公式退化为球面反射成像公式

例4、如图所示,一直径为4cm的长玻璃棒折射率为1.5,其一端磨成曲率半径为2cm的半球形.长为O.1cm的物S垂

直于棒轴上离棒的凸面顶点8cm处试求像的位置及大小,并作光路图.

例5、体温计横截面如图所示已知细水银柱A离圆柱面顶点O的距离为2R,R为该圆柱面半径.C为圆柱面中惢轴位置.玻璃的折射率n=3/2E代表人眼.求图示横截面内人眼所见水银柱像的位置、虚实、正倒和放大倍数.

例6、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.Ocm.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,将看到画片仩的景物已知玻璃的折射率n2=1.56,酒的折射率n2=1.34.试通过分析计算与论证解释这一现象.

例7、如图所示在直立的平面镜前放置一半径为R的球形玻璃缸,缸壁很薄其中心距离镜面3R,缸中充满水远处E点一观察者通过球心与镜面垂直的方向注视鱼缸.一条小鱼在离镜面最近处以速度察者看到的鱼的两个像折射率n=4) 3例8、内径为r,外径为R(r

v沿缸壁游动.求观的相对速度.(水的

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