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几何光学 (Geometrical Optics)
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几何光学发展最早、最迅速，荷兰数学家斯涅尔发现的准确的折射定律对于光学仪器的设计和改进具有重要意义！为研究整个光学系统提供了计算的可能。
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几何（应用）光学的研究内容
采用光的直线传播概念，研究光传播的基本规律和光通过光学系统成像的原理和应用
通过本门课程的学习，使大家了解在光电测量仪器设计中所需的一些基本概念、基本设计术语、基本设计方法等等。
几何（应用）光学的研究目的
用光线来处理光的传播 λ→0
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2-1-1几何光学三定律
1. 光的直线传播(rectilinear propagation)定律:
光在均匀媒质中沿直线传播。
现象：
(1) 投影(shadow);
(2) 针孔成像(pinhole imaging)
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2. 光的反射(reflection)和折射(refraction)定律
两种媒质n1和n2，入射光线从媒质1射到分界面上。
n1
n2
i1
i1’
i2
入射面：入射光线与交点处分界面法线构成的平面
定律：1）反射线和折射线 在入射面内；
2）反射角等于入射角 i1=i'1；
3） （Snell's law）；
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3．反射定律的讨论：
反射角只决定于入射角，与波长及媒质无关；
反射面可以是任意形状，光滑或粗糙；
反射的应用----反射棱镜；
角锥棱镜
(Corner prism):
反向作用
习题1.2
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4．折射定律的讨论：
光密媒质（denser medium）---折射率大的媒质；
光疏媒质（rarer medium）---- 折射率小的媒质；
定义：
（1）光从光疏进入光密时：
时（掠入射）
由
n1
n2
i1
i2
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(2)光从光密进入光疏时：
n1
n2
i1
i2
时,
---- 临界角（critical angle）
当 i1 > 临界角ic 时，
发生全内反射（total internal reflection）
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(3) 全反射的应用—全反射棱镜和光纤（optical fiber）
n
半径
包裹层 n1
n2
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光线在非均匀介质中的传播
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2-1-2. 棱镜与色散（Dispersion）
介质的折射率:
不同颜色（波长）的光在介质中的传播速度v不同
色散
一束白光入射时，不同波长的折射角不同
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正常色散：随波长的增加，折射率下降。
图示：正常色散曲线
一些物质在某些波长附近，随波长的增加折射率上升
反常色散，常伴有对光的吸收。
Cauchy

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