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光线的偏离透镜的光线方程的分解法


光线的偏离透镜的光线方程的分解法


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光线的偏离透镜的光线方程的分解法


前言本文的重点在于探讨一种可以实现光线传播方向无限远的传播通道 ， 这就是透镜 。 透镜的发现有很多原因 ， 但主要的原因是光的漫反射 。
1）在漫反射中 ， 光线漫反射时的路径不仅长 ， 而且方向性极差 ， 这种路径可以有无限远的路线2）光线的漫反射是一种典型的二维辐射（也就是不连续路径） ， 因此理论上来说 ， 人所见到的透射光线是只有一条路径最为理想的 。 但是 ， 在实际工程中 ， 由于受到反光镜的光路限制 ， 这种情况几乎是不可能的 。 在三维空间中 ， 如果反光镜的远近不同 ， 而且有一个光斑 ， 那么这条光线只能在光滑面上传播 ， 且不断反射 。 因此 ， 透镜的反光性对不同的反射系数而言 ， 是不一样的 ， 一般而言 ， 光能量越高（比如波长小） ， 它的速度越慢 ， 而光能量最低的地方 ， 它的速度最快 。 简单来说 ， 大光圈的目的就是降低光线的反射率 ， 使得光线不至于在反射面反射过路 。

而在透镜中 ， 即使光路不同 ， 透镜的远近不同 ， 光线的反射率也几乎不变 。 那么如此远的距离 ， 其中不同的光线能量就非常低 ， 因此 ， 如果想要通过反光镜传递到目的地 ， 其能量的损失就成了一个非常小的数字 。 因此 ， 透镜就可以通过减小光线的路径长度 ， 而不使得光线损失过多进而改变目的地的距离 。 从上面的结果我们能够发现 ， 光线的传播方向不同 ， 光路的路径也不同 ， 我们将这样的路径称为偏离透镜的光线方程 。
（3）当然 ， 对于光线的偏离透镜的光线方程 ， 我们也有许多的方法可以近似 。 （4）由于光线的偏离透镜的光线方程是一个几何光学方程 ， 这是对物理本性的解剖 ， 因此对于偏离透镜的光线方程也有好几种可以近似 。 上文提到的光线的偏离透镜的光线方程就是其中一种 。 接下来 ， 我们将介绍几种常用的近似方法 。
【光线的偏离透镜的光线方程的分解法】
2、透镜相似分解法 。 （1）对于平行于入射光线方向的折射率为1的光线 ， 则对于平行于入射光线方向的反射率为0 ， 因此光线的方程为 。 （2）对于平行入射光线方向的折射率为0的光线 ， 光线的方程为 。 （3）对于平行于入射光线方向的反射率为1的光线 ， 光线的方程为 。
3、等比例放大法 。 （1）对于从入射光线的平行于入射光线方向方向延伸到透镜面中心的光线 ， 光线发生了如图所示的放大现象 ， 但是 ， 实际上我们根本看不到光线的放大效果 ， 因为在同样的距离 ， 它最外面的透镜大小是几乎不变的 。 （2）简单来说 ， 透镜面中心的光线为平行入射光线的方向 ， 外面的光线为透镜面中心的反射光线 。 因此 ， 等比例的放大现象类似于等距拉伸现象 ， 使得光线大小基本不变 。

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