工程光学 知识点.docx

郁道银主编工程光学第一章小结（几何光学基本定律与成像概念）1）光的直线传播定律：2 ）光的独立传播定律：3 ）反射定律和折射定律（全反射及其应用）：反射定律：即折射定律:n' sinl * =nsinl«全反射：当满足1、光线从光密介质向光疏介质入射，2、入射角大于临界角时， 入射到介质上的光会被全部反射回原来的介质中，而没有折射光产生。sinlm =n7n ,其中Im为临界角。应用：1、用全反射棱镜代替平面反射镜以减少光能损失。2、光纤4）光路的可逆性5）费马原理光从一点传播到另一点，其间无论经历多少次折射和反射，其光程为极值。6）马吕斯定律光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波 面与出射波面对应点之间的光程均为定值。3、完善成像条件（3种表述）1）、入射波面为球面波时，出射波面也为球面波；2 ）、入射光束为同心光束时，出射光束也为同心光束；3）、物点A 1及其像点A -之间任意二条光路的光程相等。6、单个折射面的成像公式（定义、公式、意义）1）垂轴放大率夕="$判断像的正倒、虚实及缩放。2）轴向放大率”卑=心 »/ 3）角放大率= = r=*Qit / it p4） a Y = p5）拉赫不变/J=n,u,y,=nuy垂轴放大率成像特性：价>0,成正像，虚实相反；6<0,成倒像，虚实相同|例>1,放大；|p|<i,缩小。第二章小结1、什么是理想光学系统？任意大的空间中一任意宽的光束都成完善像的理想模型。2、共轴理想光学系统的成像性质是什么？ （3大点）1）位于光轴上的物点对应的共辄像点也必然位于光轴上；位于过光轴的某一个截 面内的物点对应的共期像点必位于该平面的共血像面内；同时，过光轴的任意截面 成像性质都是相同的4、无限远的轴上（外）像点的对应物点是什么？物方焦点。5、物（像）方焦距的计算公式为何？ f=h/tanU* , h为平行光线的高度，U为像 方孔径角。6、物方主平面与像方主平面的关系为何？互为共匏。光学系统的基点及性质？有何用途？ 一对主点和主平面，一对焦点和焦平面，称为 光学系统的基点和基面。一束平行光线经过系统后交于像方焦平面上一点，物方焦平面上一点光源发射出的 光线经过系统后是一组平行光线。13、几种典型的光组组合及其特点（组成、特点和应用）？1）远摄物镜2）反远距型物镜,3）望远镜5）透镜见 P35P37第三章小结（平面与平面系统）1、平面光学元件的种类？作用？ （4种）平面反射镜，唯一能成完善像的最简单的光学元件，可用于做光杠杆 平行平板，平行平板是个无光焦度的光学元件，不使物体放大或缩小, 反射棱镜，实现折转光路、转像和扫描等功能。折射棱镜，改变光线的出射角，可用于放大偏转量。2、平面镜的成像特点和性质？平面镜的旋转特性？每一点都能成完善像，并且像与物虚实相反。3、光学杠杆原理和应用？（测小角度和微位移）从透镜物方焦点发出光线束，经过系统后成平行光束经过微小偏转e的平面镜后反 射，再经过系统汇聚在像方焦平面上，测得垂轴距离y,那么y=Ftan2B=26F,测杆 支点与光轴距离a,移动量x, 0=tan9=x/a, so, y=（2f/a）x=Kx , K为放大倍数。4、平行平板的成像特性？ （ 3点）近轴区内的轴向位移公式？平行平板是个无光焦度的光学元件，只将像从物位置进行一个轴向平移。简单棱镜，改变出射角，增加光程屋脊棱镜，得到与物体一致的像立方加锥棱镜，出射光线平行于入射光线像与物仅发生一个平行平移复合棱镜，实现特殊功能，如分光、分色、转像、双像等10、常用的光学材料有几类？各有何特点？光学玻璃，制造工艺成熟，一般能透过波长为0.352.5 pm的各色光光学晶体，透射波段比光学玻璃宽，应用日益广泛光学塑胶，密度小、重量轻、不易破碎等诸多优点第四章小结（光学系统中的光阑与光束限制）2、什么是孔径光阑（作用）、入瞳、出瞳、孔径角？它们的关系如何？限制轴上物点孔径角大小，并有选择轴外物点成像光束作用的光阑。入瞳/出瞳：孔径光阑经前/后光学系统在物/像空间所成的像。孔径角：光轴上的物体点4透镜的有效直径所形成的角度。孔径光阑、入瞳和出瞳三者是物像关系。主光线：通过入瞳中心的光线。3、什么是视场光阑（作用）、入窗、出窗、视场角？它们的关系如何？限制成像范围的光阑。类似于入/出瞳。视场角：主光线与光轴的夹角物方视场角：在物空间，入窗边缘对入瞳中心张的角像方视场角：在像空间，出窗边缘对出瞳中心张的角。视场光阑、如窗、出窗三者成物像关系6、照相系统的基本结构怎样？成像关系和光束限制情况？（看第七章）7、望远系统的基本结构怎样？成像关系和光束限制情况？8、显微系统的基本结构怎样？成像关系和光束限制情况？物方远心光路原理与作 用.9、光瞳衔接原那么是什么？为什么要遵守该原那么？前面系统的出瞳和后面系统的入瞳重合，使前面得入射光线能全部透过后面的系统。11、什么是景深、远景景深、近景景深？景深公式和影响因素？景深：能在景象平面上获得清晰像的物方空间深度范围称为景深景深与入瞳孔径有关，孔径角越小，景深越大。（拍照时，调小光圈能获得大的空 间深度的清晰像）第六章小结（光线的光路计算及像差理论）3、各种像差的定义、影响因素、性质、消像差方法？名称影响因素性质危害校正球差孔径对称性弥8嫡正负组合、边缘 孔径、特殊位置正弦差孔径与孔径光阑当关失对称性孔径光阑位置、 特殊位置慧差孔径、视场关于孔径的偶函数、 关于视场的奇函数、彗星状弥散斑对称式结构像散视场（细光束）特殊位置不存在不卮位置成像情 况不同特殊位置、孔阑 中心场曲视场（细光束）视场角为0，值为0中心与边绫不能 同时清晰边缘视场防变视场垂轴像差，有正负像失真对称式结构、边 缘视场色差位置孔径彩色弥散斑正负组合、0.707 孔径倍率视场边缘视场第七章（典型光学系统）小结1、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？调节能 力的计算公式是什么（7-1） ?人眼的分辨率=?眼战的远点在无限远处，即光学系统的后焦点在视网膜上，称为正常眼；远点位于眼前有限距离，后焦点在视网膜前，称为近视眼，需佩戴一负透镜； 远点位于眼后有限距离，后焦点位于视网膜后，称为远视眼，需佩戴一正透镜。透镜的焦距为f ,眼睛的远点1 r ,使佩戴后眼睛的发散度R=l/1 r-l/f o远点距离lr,近点距离Ip,远/近点发散度R=l/lr, P=l/lp,单位为屈光度 (D),眼睛的调节能力八二区1。R表示近视眼或远视眼的程度，称为视度。人眼具有瞳孔调节和视度调节的能力。人眼能分辨的物点间最小视角称作视角鉴别率£ ,602、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？1=炉7"/"g幻v* r tCD tCD“,表示对人眼张角的放大倍率 角放大率是一对共规点及其共拢光线所张孔径角的正切比，而视觉放大率是物体经 过光学系统所成的像与它本身对眼睛张角的正切比。4、显微镜系统：6、望远系统（开普勒）5）开普勒望远镜由两个正透镜组成，成倒像，需在光学系统间加一转像系统（透 镜或棱镜），物镜后焦平面上加分划板（视场光阑）；伽利略望远镜（物镜是视场 光阑，瞳孔是孔径光阑）由一正一负两透镜组成，成正像，由于其视觉放大率不大, 故仅用于剧院观剧使用。7、摄影系统：4）光圈的定义及其与孔径光阑、分辨率、像面照度、景深的关系：光圈数：F = F/D,光圈T, F1,孔径2aT,分辨率T ,像面照度T ,景深18、投影系统：3）其照明系统的衔接条件（2条）1）照明系统的拉赫不变量J1要大于投影成像系统的拉赫不变量J 2。2）保证两个系统的光瞳衔接和成像关系。第九章小结（光学系统的像质评价和像差公差）1、常用像质评价方法有几种？瑞利判断、中心点亮度、分辨率、星点检测法、光学传递函数评价