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工程光学总复习考试类型考试类型填空（每空填空（每空2分，共分，共20分分）作图题（每题作图题（每题5分，共分，共 10分分）简答题（简答题（每题每题6分，共分，共30分）分）计算题（计算题（40分）分）目目 录录z第一章第一章 几何光学的基本定律与成像概念几何光学的基本定律与成像概念z第二章第二章 理想光学系统理想光学系统 z第三章第三章 平面和平面系统平面和平面系统z第四章第四章 光学系统中的光束限制光学系统中的光束限制z第五章第五章 光度学和色度学基础光度学和色度学基础z第七章第七章 典型光学系统典型光学系统 第一章第一章 几何光学的基本定律与成像概念几何光学的基本定律与成像概念 1.1.几何光学的基本定律（内容、表达式、现象解释）几何光学的基本定律（内容、表达式、现象解释）1 1）光的直线传播定律）光的直线传播定律 2 2）光的独立传播定律）光的独立传播定律 3 3）反射定律和折射定律（全反射及其应用）反射定律和折射定律（全反射及其应用）4 4）光路的可逆性：）光路的可逆性：5 5）费马原理（最短光程原理）：）费马原理（最短光程原理）：2.2.完善成像条件（完善成像条件（3 3种表述）种表述）3.应用光学中的符号规则应用光学中的符号规则 4.单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）5.单个折射面的成像公式（定义、公式、意义）单个折射面的成像公式（定义、公式、意义）1）垂轴放大率 判断像的正倒、虚实及缩放。2）轴向放大率3）角放大率 4）=5）拉赫不变量 J=nuy=nuy6.球面反射镜成像公式球面反射镜成像公式(n=-n)7.共轴球面系统公式（过渡公式、成像放大率公式共轴球面系统公式（过渡公式、成像放大率公式 第二章第二章 理想光学系统理想光学系统1.1.共轴理想光学系统的成像性质是什么共轴理想光学系统的成像性质是什么？（3 3大点大点）物、像空间的共轭点；物、像空间的共轭点；物、像两空间的共轭线物、像两空间的共轭线 物空间的任意一点位于直线上，在像空物空间的任意一点位于直线上，在像空间内的共轭点必在该直线的共轭线上。间内的共轭点必在该直线的共轭线上。理想光学系统的基点、基面（求出基点、理想光学系统的基点、基面（求出基点、面；性质、定义）面；性质、定义）理想光学系统的图解法理想光学系统的图解法 理想光学系统的解析法理想光学系统的解析法 物像位置公式物像位置公式牛顿公式牛顿公式 高斯公式高斯公式 光学系统两焦光学系统两焦距之间的关系距之间的关系 牛顿公式写成牛顿公式写成 光学系统的光焦度光学系统的光焦度 高斯公式写成高斯公式写成 理想光学系统的理想光学系统的拉赫公式拉赫公式 理想光学系统的放大率理想光学系统的放大率理想光学系统的组合与光路计算双光组组合双光组组合焦点位置公式焦点位置公式节点的含义节点的含义焦距公式焦距公式 共轴多光组组合光路计算共轴多光组组合光路计算正切计算公式：第三章第三章 平面与平面系统平面与平面系统 平面镜成像性质平面镜成像性质单平面镜的成像性质单平面镜的成像性质镜像、一致像镜像、一致像 双平面镜的成像性质双平面镜的成像性质反射棱镜及其展开反射棱镜及其展开平面镜与棱镜成像方向的方法平面镜与棱镜成像方向的方法棱镜展开外形尺寸计算棱镜展开外形尺寸计算平行平板的成像性质平行平板的成像性质14 第四章第四章 光学系统中的光束限制光学系统中的光束限制1.1.什么是孔径光阑什么是孔径光阑(作用作用)、入瞳、出瞳、孔径角？、入瞳、出瞳、孔径角？它们的关系如何？它们的关系如何？2.2.什么是视场光阑什么是视场光阑(作用作用)、入窗、出窗、视场角？、入窗、出窗、视场角？它们的关系如何？它们的关系如何？3.3.什么是渐晕、渐晕光阑、渐晕系数？渐晕光阑和什么是渐晕、渐晕光阑、渐晕系数？渐晕光阑和视场光阑的关系如何？视场光阑的关系如何？4.4.系统中光阑的判断方法如何？系统中光阑的判断方法如何？16 第七章第七章 典型光学系统典型光学系统 1.1.正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征是什正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征是什么？应如何校正非正常眼？么？应如何校正非正常眼？2.2.什么是视觉放大率？表达式及其意义？它与什么是视觉放大率？表达式及其意义？它与光学系统的角放大率有何异同？光学系统的角放大率有何异同？3.3.放大镜的视觉放大率为何？（注意条件）放大镜的视觉放大率为何？（注意条件）0D/f 250/f 17 17 4.4.关于显微镜系统：关于显微镜系统：1 1）组成（光学结构特点）、成像关系、）组成（光学结构特点）、成像关系、光束限制（生物显微镜和测量显微镜）光束限制（生物显微镜和测量显微镜）2 2）视觉放大率公式：）视觉放大率公式：250/f 3 3）线视场公式：）线视场公式：4 4）数值孔径、出瞳）数值孔径、出瞳D D：NAnsinu,D500NA/5 5）物镜的分辨率：）物镜的分辨率：6 6）显微镜的有效放大率：）显微镜的有效放大率：500NA1000NA 7 7）物镜的景深：）物镜的景深：NA,19 6.6.关于望远系统（开普勒）：关于望远系统（开普勒）：1 1）组成（光学结构特点）、成像关系、）组成（光学结构特点）、成像关系、光束限制光束限制 2 2）视觉放大率公式：）视觉放大率公式：f 0/f eD/D,1/3 3）分辨率和与视觉放大率的关系：）分辨率和与视觉放大率的关系：140/D,60,60/D/2.3 4 4）有效分辨率和工作分辨率：）有效分辨率和工作分辨率：干涉条件（必要条件）：干涉条件（必要条件）：干涉分类：分波前法、分振幅法干涉分类：分波前法、分振幅法第十第十二二章章 光的干涉和干涉系统光的干涉和干涉系统杨氏干涉实验杨氏干涉实验 光程差的计算 光程差：O x y z P(x,y,D)d S 1 r 2 r 1 S 2 S y x D w 干涉条纹（Interference fringes）及其意义x 对于接收屏上相同的x值，光强I相等。条纹垂直于x轴。#12干涉条纹的间隔定义：两条相干光线的夹角为相干光束的会聚角，用w表示。m+1干涉条纹的可见度干涉条纹的可见度定义定义影响条纹可见度的因素：影响条纹可见度的因素：振幅比振幅比 光源大小光源大小 光源的非单色性光源的非单色性第十第十三三章章 光的衍射光的衍射光的衍射现象光的衍射现象：光波在空间传播遇到障碍时，其传播方向会偏离直线传播，弯入到障碍物的几何阴影中，并呈现光强的不均匀分布的现象。光波的标量衍射理论光波的标量衍射理论 一、惠更斯菲涅耳原理一、惠更斯菲涅耳原理 1、惠更斯原理(Huygens principle)：（1）波阵面的形成，（2）光波的传播方向。v#92、惠更斯菲涅耳原理波阵面外任一点光振动应该是波面上所有子波相干叠加的结果。波阵面外任一点光振动应该是波面上所有子波相干叠加的结果。子波向P点的球面波公式子波法线方向的复振幅子波振幅随q角的变化#11当q=0 时，K(q)=Max,q p/2 时，K(q)=0.若S发出的光源振幅为A（单位距离处）,整个波面(ZZ)的贡献 菲涅尔假设：求解此公式主要问题：C、K(q)没有确切的表达式。#12二、菲涅耳基尔霍夫衍射公式（确定了二、菲涅耳基尔霍夫衍射公式（确定了C、K(q q)基尔霍夫(Kirchhoff)从波动方程出发，用场论得出了比较严格的衍射公式。Q其中，设定方向角(n,l)和(n,r)为的法线与 l 和 r 的夹角。三、基尔霍夫衍射公式的近似三、基尔霍夫衍射公式的近似1、傍轴近似（两点近似）(1)(2)在振幅项中2.菲涅耳近似（对位相项的近似）级数展开级数展开 称为菲涅耳近似。得到菲涅耳衍射：3.夫琅和费近似继续展开取上式前三项典型孔径的夫琅和费衍射典型孔径的夫琅和费衍射夫琅和费衍射对z的要求 l=600nm,透镜的作用：无穷远处的衍射图样成象在焦平面上。
