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现在将方程(2)和(3)相加,我们得到

1a+1b=(n−1)(1R1+1R2).\frac{1}{a} + \frac{1}{b} = (n - 1) \left( \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \right).

当然,这个公式与公式(1)一样,只适用于与光轴成小角度传播的窄光束。

在 a→∞a \to \infty 处,距离 bb 等于镜头的焦距

b=f=1(n−1)(1R1+1R2).b = f = \frac{1}{(n - 1) \left( \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \right)}.

相反,如果b→∞b \to \infty,则根据成像原理,a=fa = f,因此

a=f=1(n−1)(1R1+1R2).a = f = \frac{1}{(n - 1) \left( \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \right)}.

因此,透镜的焦距由以下方程给出

1f=(n−1)(1R1+1R2).\frac{1}{f} = (n - 1) \left( \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \right).

这意味着透镜公式(4)可以改写如下:

1a+1b=1f.\frac{1}{a} + \frac{1}{b} = \frac{1}{f}.

如果将透镜的一个或两个凸面改为凹面,则式(5)中需要改变相应面的曲率半径的符号。因此,公式(5)不仅可以让您找到自己的镜头的焦距,还可以找到发散镜头的焦距。

您可以在《费曼物理讲座》一书中了解更多有关费马原理及其应用的信息,卷。 3.

任务

  1. 证明如果n12n_{12}是介质1到介质2过渡的折射率,n13n_{13}是介质1到介质3过渡的折射率,则介质2到介质3的折射率为

n23=n13n12.n_{23} = \frac{n_{13}}{n_{12}}.

  1. 当我们看夕阳时,它实际上已经在地平线以下了。用费马原理解释这个现象。

  2. 什么样的镜子应该使得来自点AA的光总是到达点BB,无论它离开点AA的方向如何?

  3. 利用费马原理,推导出球面镜的公式。

摘自 P. Fermat 的著作

最有学问的笛卡尔提出了折射定律,人们认为该定律与实验一致,但为了证明这一点,他提出了一个假设,根据该假设,人们普遍需要接受光在致密介质中的运动比在稀有介质中更容易、更连续地发生,这似乎与自然事实相矛盾。

因此,由于我们试图从相反的公理推导出真正的折射定律,即光的运动在稀有介质中比在致密介质中更容易且连续地发生,所以我们过早地遇到了笛卡尔的对应关系。是否有可能在没有错误结论的情况下将折射应用于真相?让更微妙、更有建设性的数学家来探索距离。抛开空洞的猜测,我们认为,与其进行不必要的、无用的争论,不如牢牢掌握真理本身。

我们的证明基于一个假设:自然以更微妙、更容易理解的方式发挥作用。我们相信,这就是这种思想应该表达的方式,而不是以令人愉快的绕过地平线的方式,即自然总是沿着最短的路线行事。

正如加利在考察自然界中重体的运动时,改变这种运动的比例,与其说是通过距离,不如说是通过时间,我们也考虑的不是最短的距离或直线,而是那些可以更容易、更方便、在更短的时间内穿过的距离或直线……