苏州大学现代光学所：几何光学基本定律与成像原理

本章节是苏州大学现代光学研究所的研究生课程讲义，主要探讨的是应用光学的第一章——几何光学的基本定律和成像的概念。首先，章节介绍了几何光学的基本概念，包括点、线和面。点在几何光学中是理论抽象，没有实际尺寸但代表光源或光线汇聚的位置；线则指光的传播路径，具有方向但无直径或体积；面则是光波在某一时刻振动相位相同的点组成的曲面。 几何光学的三个基本定律是核心内容：光的直线传播定律，它阐述了光在均匀介质中沿直线传播的特性，如解释日食、月食和影子的形成。另一个基本定律是独立传播定律，强调不同光源发出的光束在空间中相互独立，不受对方影响，这在光强叠加和混光现象中得到应用。 反射定律和折射定律是描述光在介质界面行为的关键，它们指出光在反射时遵循反射角等于入射角的原则，而在折射过程中，折射角与入射角的正弦之比是一个恒定值，取决于两种介质的折射率。这些定律对于理解和预测光的传播方向以及光学设备如透镜和镜子的工作原理至关重要。 章节还涉及了光的传播方式，如点光源、线光源、面光源和体光源的区别，以及光束的分类，如平行光束、汇聚光束和发散光束。此外，光学中介面如物面、像面、焦面等的概念也被介绍，这些都是理解光学系统设计的基础。 通过学习这一章，学生将掌握几何光学的基本理论，为后续深入研究光的干涉、衍射、色散等现象打下坚实基础，对光学仪器的设计、成像原理以及光学工程等领域有着广泛的应用价值。