第四节光在平面界面上的反射和折射光学纤维 一、 光在平面上的反射 (根据反射定律) PN-P'N P点与P点相对镜面来说是对称的。因此，平面镜是一个最简单的， 不改变光束单心性的，能成完善象的光学系统。 7777 7777277777 图3.5
第四节 光在平面界面上的反射和折射光学纤维 一、光在平面上的反射 （根据反射定律） 点与P点相对镜面来说是对称的。因此，平面镜是一个最简单的， 不改变光束单心性的，能成完善象的光学系统。 图3.5
二、光束单心性的破坏 光线在折射率不同的两个透明物质的平面分界面上反射时单心光束仍能维持单心光束， 但折射时，除平行光束折射时仍维持平行光束外，单心光束将被破坏。 B n? i2+△12B i1+△ RI A1:(x1,0) 4:,36 卫：(0,1) P:(0,y2) P:(0,y) 点 x=x" 1)tg 12 +1- )x 3-2 n 三1y
二、光束单心性的破坏 光线在折射率不同的两个透明物质的平面分界面上反射时单心光束仍能维持单心光束， 但折射时，除平行光束折射时仍维持平行光束外，单心光束将被破坏。 图3.6 点
如果光束是单心的，只要作出任意两条光线的交点， 就能确定所有其它光线都将通过这个交点。如果光束不 是单心的，那么就必须考虑光束中光线的空间分布。 将该图绕O轴转过一个小的角度，折射光束的单心 性遭到破坏。光束中的所有光线并不相交于单独的一点， 而是交于两条垂直的线段上。一条是P点所描出的， 条是PP,这样的两条线段称为象线。PP叫做弧矢象线， P点所描出的垂直于图面的象线叫做子午象线。 单心光束的波面是球面，在平面界面上折射后，波 面的形状发生变化，不再是球面了。从微分几何知道， 在任何曲面的每一点上有两个主曲率半径，这两条相互 垂直的象线实际上就是一个很小的曲面元的曲率中心的 轨迹。以后将会看到，只要光束的波面元不是严格的球 面，都具有这种称为象散的特性
如果光束是单心的，只要作出任意两条光线的交点， 就能确定所有其它光线都将通过这个交点。如果光束不 是单心的，那么就必须考虑光束中光线的空间分布。 将该图绕Oy轴转过一个小的角度，折射光束的单心 性遭到破坏。光束中的所有光线并不相交于单独的一点， 而是交于两条垂直的线段上。一条是 点所描出的，一 条是 ，这样的两条线段称为象线。 叫做弧矢象线， 点所描出的垂直于图面的象线叫做子午象线。 单心光束的波面是球面，在平面界面上折射后，波 面的形状发生变化，不再是球面了。从微分几何知道， 在任何曲面的每一点上有两个主曲率半径，这两条相互 垂直的象线实际上就是一个很小的曲面元的曲率中心的 轨迹。以后将会看到，只要光束的波面元不是严格的球 面，都具有这种称为象散的特性
(1,2) 5(1,3,5) (3,4) 2,4,6) (1,2,7) my(1,3) >(7,8) (3.4.8) (2,4) 图3.7 单心光束的波面是球面，在平面界面上折射后，波面的形状发生变 化，不再是球面了。从微分几何知道，在任何曲面的每一点上有两个 主曲率半径，这两条相互垂直的象线实际上就是一个很小的曲面元的 曲率中心的轨迹。以后将会看到，只要光束的波面元不是严格的球面， 都具有这种称为象散的特性。 P发出的光束几乎垂直于界面时。 x'=0 y=y=为=2y 11 y称为象似深度
图3.7 单心光束的波面是球面，在平面界面上折射后，波面的形状发生变 化，不再是球面了。从微分几何知道，在任何曲面的每一点上有两个 主曲率半径，这两条相互垂直的象线实际上就是一个很小的曲面元的 曲率中心的轨迹。以后将会看到，只要光束的波面元不是严格的球面， 都具有这种称为象散的特性。 P发出的光束几乎垂直于界面时。 称为象似深度
三、全反射，光学纤维 若n,<n 则2> 与入射光线相比，折射光线将偏离法线。 当1=1时，i,=90 当≥时，就不再有折射光线而光全 部被反射。这种对光线只有反射而无 折射的现象叫全反射。 。称为临界角。 Sin ie n n2=1的空气相对于n1=1.5的玻璃而言， 图3.8 临界角i。=42
三、全反射，光学纤维 若 则 与入射光线相比，折射光线将偏离法线。 当 时， 当 时，就不再有折射光线而光全 部被反射。这种对光线只有反射而无 折射的现象叫全反射。 称为临界角。 n2 =1的空气相对于n1 =1.5的玻璃而言， 图3.8 临界角 n2 n1 2 1 i i c i = i 1 c i i 1 c i 1 2 sin n n i c =