第6章 几何光学
人类通过眼睛获取大量外界信息。从生物学的角度看,眼睛是用于感知光,并对之编码通过视神经传递至大脑的视觉和其他的区域。在一些低等生物中,最简单的“眼睛”仅能感受环境中光的存在,而人类和大多数的动物种类的眼睛拥有复杂的光学系统能够解析图像。眼球的构造类似一架精密的照相机,忠实地记录着物体的轮廓、纹理、色彩等光学特性,同时记录的影像也会出现模糊、失真等现象。
光学元件(如平面反射镜、透镜等)的性质都可以用光的波动特性完全导出,然而这种计算通常十分复杂,需要追踪波面每一点在光学器件上的传播规律。当光学元件的尺寸远远大于光的波长时,这类问题的研究可以大大简化。在物理学中都可以通过光在透明介质中的传播规律加以解释,并用几何学方法来研究和计算,称为几何光学(geometrical optics)。
因此,本章以光的直线传播为基础,研究光在透明介质中的传播规律,不涉及光的波动本质。主要讨论球面折射、透镜成像的规律,并介绍眼睛、放大镜等光学系统的基本原理。