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光束在均匀透明的同种介质中的传播

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:假设光能在此元光管内传递的过程中无外溢也无损失,则由式,在光管内由dS1发出并到达dS2上的光通量dφ1和由dS2射出的光通量dφ2应分别为由此可得到结论:光束在均匀透明介质中传播时,如不考虑光能损失,则在同一传播方向上的任意截面上,所通过的光通量不变且光亮度相等。作为上述情况的一种特例,其物面与入瞳面均垂直于光管轴线。

8.2.1 光束在均匀透明的同种介质中的传播

光束在同种均匀透明介质传播过程中的亮度变化规律,可借助于元光管概念来研究。

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图8.16 元光管的概念

如图8.16所示,“元光管”系指两端截面积很小的锥形光管,光管内充满了光线,光能在其中传递。图(a)表示元光管的一般情况,设光束的中心光线O1O2穿过两个面元dS1和dS2,dS1和dS2间的距离为l,N1和N2分别为两面元的法线,θ1、θ2为两法线与元光管中心轴线的夹角,dω1和dω2分别为面元dS2和dS1对O1、O2点所张的元立体角,它们表征元光管内部光线的分散度,L1与L2分别为面元dS1与dS2的光亮度。假设光能在此元光管内传递的过程中无外溢也无损失,则由式(8.40),在光管内由dS1发出并到达dS2上的光通量dφ1和由dS2射出的光通量dφ2应分别为

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设光管内无光能损失(介质中无散射和吸收),则通过光管任意截面的光通量均应相等,即有

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因而得到            L1=L2

由此可得到结论:光束在均匀透明介质中传播时,如不考虑光能损失,则在同一传播方向上的任意截面上,所通过的光通量不变且光亮度相等。

对小视场、小孔径系统,由物面与入瞳面的周界所围成的锥体即可视为一个元光管,如图8.16(b)所示。作为上述情况的一种特例,其物面与入瞳面均垂直于光管轴线。

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