工程光学第三版下篇物理光学样本

大学物理(第三版)光学第3章

光学平板玻璃

待测平面
b
a
h
ek
e k 1
e
h
a b
e k : k级条纹对应的正常空气膜厚度
由相似三角形关系
h e a b
e k 1 : k+1级条纹对应的正常空气膜厚度
b是条纹间隔 a是条纹弯曲深度 e 表示相邻两条纹对应的空气膜厚度差
h 为纹路深度
对空气膜 e / 2 a h 则 2b
2.光程差
光程差为两束光的光程之差。
L 2 - L1
3.光程差与相位差的关系
光程差每变化一个波长，相位差变化 2 光程差为，相位差为；光程差与相位差的关系为：

2
则相位差为： 2

四、干涉加强减弱条件两束单色光相干时，光程差满足：
高能级E2 低能级E1 光子
注意
1.原子发光是断续的、随机的，每次发光持续约10-8秒。产生长度有限的一个波列。 2.各原子发光相互独立，振动方向和初相各不相同，各波列之间不相干。
两个频率相同的钠光灯不能产生干涉现象，即使是同一个单色光源的两部分发出的光，也不能产生干涉。
无干涉现象
1. 普通光源：自发辐射
2 n 2 d cos r
2 k
( k 1 ,2 )
加强
第四节等厚干涉劈尖、牛顿环
等厚干涉：在同一干涉条纹下薄膜厚度相同。
一、劈尖用单色平行光垂直照射玻璃劈尖，由于在同条纹下的薄膜厚度相同，形成干涉条纹为平行于劈棱的一系列等厚干涉条纹。

很小
一束光线经过介质薄膜的反射与折射，形成的两束光线产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜干涉、等厚干涉等。

物理光学与应用光学第三版第10章光学仪器的基本原理

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第 10 章光学仪器的基本原理
4. 辐射体的光通量与辐射通量之比称为光源的发光效率，以 η表示为
Φ Φe
C
0VΦed
0Φed
(10.1-4)
发光效率值代表了光源每瓦辐射通量所能产生的光通量流明数，因此它是表征光源质量的重要指标之一。实际计算辐射通量比较困难，所以对于由电能转换为光能的电光源，直接用光源的耗电功率代替辐射通量，于是光源的发光效率为
dΦIdIcro2 sdS
从而在面元上的照度为
EddΦSIcr2os
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(10.1-13)
第 10 章光学仪器的基本原理
图10-3 点源对小面元的照度
25
第 10 章光学仪器的基本原理即点光源照射一个小面元时，面元的光照度与点光源的发光强度成正比，与点光源到面元的距离平方成反比，并与面元法线与照射光束方向的夹角的余弦成正比。垂直照射时(θ＝0)，光照度最大，掠射时(θ＝90°)，光照度为零。地球表面受到太阳的照射，可以将太阳看做一个点光源，在正午时是垂直照射，所以照度大，地面温度高；在早晨和傍晚照射的角度大，所以
当光源为一个面光源时，显然光源面积越大，对于同样的物体的照度越大。这时将面光源可以看做许多小的面光源的组合，不考虑光的相干性，则像面上总的照度为各个面光源在像面上照度的代数和，所以我们主要考虑一个小的面光源对于一
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第 10 章光学仪器的基本原理
如图10-4所示，亮度为L的面光源dS1和物面dS2相距为r，它们中心的连线与dS1和dS2的法线的夹角依次为θ1和θ2，dS2对dS1 中心张的立体角为dω1，根据亮度的定义，由dS1发出到达dS2上的光通量为
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第 10 章光学仪器的基本原理

工程光学第三版课后答案

第一章2、已知真空中的光速c ＝3*108m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。

解：则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25*108m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82*108m/s ，当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s ，当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s 。

3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。

解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm 。

4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。

若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。

而全反射临界角求取方法为：(1) 其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm ，所以纸片最小直径为358.77mm 。

8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。

工程光学第三版下篇物理光学第九章光的电磁理论基础课后习题答案

第九章光的电磁实际根底zc141.一个立体电磁波能够表现为E0,E2cos[2 10( t)],E0,求(1)该 z2x y电磁波的频率、波长、振幅跟原点的初相位？〔２〕拨的传达偏向跟电矢量的振动偏向？〔３〕响应的磁场Ｂ的表白式？ z 解：〔1〕立体电磁波EAcos[2(t) , ] c146310m 。

对应有A2,10Hz,2〔2〕波传达偏向沿z 轴，电矢量振动偏向为 y 轴。

B 与E 垂直，传达偏向一样，∴ByBz0〔3〕 8EyCEy610[21014(zcBxt) ] 2z E y 0,E0,E10cos1015( 2t)，２.在玻璃中传达的一个线偏振光能够表现z x0.65c试求〔1〕光的频率跟波长；〔2〕玻璃的折射率。

z z 2 15解：〔1〕EAcos[2(t) ]10cos[10( t)]c 0.65c1514∴210v510Hz72/k2/0.65c3.910mncv31081.54c〔2〕n3.910751014n3.在与一平行光束垂直的偏向上拔出一片通明薄片，薄片的厚度h0.01mm ,折射率n=1.5,假定光波的波长为500nm ,试盘算通明薄片拔出前后所惹起的光程跟相位的变更。

解：光程变更为(n1)h0.005mm0.0051062 500相位变更为2 20(rad)4.地球外表每平方米接纳到来自太阳光的功率为 1.33kw,试盘算投射到地球外表的太阳光的电场强度的巨细。

假定太阳光收回波长为 600nm 的单色光。

1 21 2 IA 2cA 2 0解：∵1 22I 3∴A()10v/mc 085.写出立体波E100exp{i[(2x3y4z)1610t]}的传达偏向上的单元矢量 k。

解：∵EAexp[i(kr t)]krkxkykz xyzk x 2,k y 3,k4zkkxkykz2x3y4z 0 x 0 y 0 z 0 0 02 3 4 k 0x 0y 0z 02929296.一束线偏振光以45度角从氛围入射到玻璃的界面，线偏振光的电矢量垂直于入射面，试求反射系数跟透射系数。

《工程光学》物理光学参考答案3

物理光学作业参考答案[13-1] 波长nm 500=λ的单色光垂直入射到边长3cm 的方孔，在光轴（它通过孔中心并垂直孔平面）附近离孔z 处观察衍射，试求出夫琅和费衍射区的大致范围。

解：夫琅和费衍射条件为：π<<+zy x k2)(max2121 即： m nm y x z 900109.0500)1015()1015()(122626max2121=⨯=⨯+⨯=+>>λ[13-3]平行光斜入射到单缝上，证明：（1）单缝夫琅和费衍射强度公式为20)s i n (s i n )]sin (sin sin[⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--=i a i a I I θλθλπ 式中，0I 是中央亮纹中心强度；a 是缝宽；θ是衍射角，i 是入射角（见图）。

证明：（1缝上任意点Q 的位矢：单逢上光场的复振幅为：因此，观察面上的夫琅和费衍射场为：（其中：）)cos ,0,(sin i i k k =)0,,(11y x r = 1sin 1)(~x i ik rk i Ae Ae x E ⋅⋅== )sin (sin )]sin (sin sin[)(~1)(~)2(1122)sin (sin )2(11sin 22sin )2(11221)2(11211211112111121i a i a ae z A dx e e z i A dx e e e z i A dx e x E e z i x E z x z ik a a x i ik z x z ik x ik a a x i ik z x z ik x z x ik a az x z ik --====+---+⋅--⋅+--+⎰⎰⎰θλπθλπλλλλθθθsin 1≈z x所以，观察面上的光强分布为：式中：（2）第一暗点位置：[13-4]在不透明细丝的夫琅和费衍射图样中，测得暗条纹的间距为1.5mm ，所用透镜的焦距为30mm ，光波波长为632.8nm 。

大学工程光学课件

光学微纳加工技术
通过微纳加工技术制造微小尺度的光学元件，实现高精度、高效率的光学系统。
光学传感技术
利用光学原理对物理量进行测量，具有高精度、高灵敏度的特点。
工程光学发展趋势预测与展望
集成化与智能化
多学科交叉融会
随着微纳加工技术的发展，工程光学将更加重视元件的集成化和智能化，提高系统的性能和效率。
光的本质与传播特性
光的本质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。其波动性质表现为光的干涉、衍射等现象，粒子性质则体现为光电效应等。
光的传播特性
光在均匀介质中沿直线传播，遇到不同介质界面时会产生反射、折射等现象。
光的反射、折射与干涉
光的反射
光在遇到物体表面时，会改变传播方向并返回原介质的现象。反射过程中遵循反射定律，即入射
工程光学在各领域的应用
航空领域
用于飞机导航、着陆系统、气象观测等。
能源领域
用于太阳能电池板、风力发电叶片的检测与设计等。
国防领域
用于制造精确的武器瞄准系统、夜视仪等。
航天领域
用于卫星通讯、空间探测、天文观测等。
通讯领域
用于光纤通讯、光交换、光网络等。
CHAPTER 02
光学基础知识
光的吸取、散射与色散
01 02
光的吸取
光在传播过程中被物质吸取转化为热能或其他情势能量的现象。不同物质对不同波长光的吸取程度不同，因此可以利用这一特性进行光谱分析等。
光的散射
光在传播过程中遇到微小颗粒时，产生散射的现象。散射程度与颗粒大小和入射光的波长有关，可以利用这一现象进行大气污染检测等。
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工程光学第三版课后答案

一2、已知真空中的光速c ＝3*108m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。

解：则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25*108m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82*108m/s ，当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s ，当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s 。

3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。

解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm 。

4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。

若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。

而全反射临界角求取方法为：(1) 其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm ，所以纸片最小直径为358.77mm 。

8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。

《工程光学》-物理光学-课件资料

A＝2a cos(kz＋ ) 2
m 2 1 波节的位置： kz ( m－ ) 2 2 波腹的位置： kz
第五节光波的叠加四、两个频率相同、振动方向互相垂直的单色光波的叠加
Ex ＝a1 cos(kr ＝a2 cos(kr2 t ) 1 t )，Ey E＝x0 Ex ＋y0 Ey＝x0a1 cos(1 t ) ＋y0a2 cos(2 t )
第一节光的电磁性质（一）波动方程的平面波解
z z z z E＝f1 ( t ) f 2 ( t ) f1 和 f2 是以( t )和( t ) v v v v z z 为变量的任意函数。 B＝f1 ( t ) f 2 ( t ) v v z z f1 ( －t )表示沿 z轴正向传播， f 2 ( ＋t )表示沿 z轴负向传播。 v v z 取正向传播：E＝ f1 ( t ) －－行波的表示式。 v 源点的振动经过一定的时间 z B＝f1 ( t ) 推迟才传播到场点。 v
复振幅：只关心光波在空间的分布。
y

r s=r k
o

z
第一节光的电磁性质（三）平面电磁波的性质
1、横波特性：电矢量和磁矢量的方向均垂直于波的传播
方向。
2、E、B、k互成右手螺旋系。 1 B ( k0 E ) ( k0 E ) v 3、E和B同相位
E 1 v B
第一节光的电磁性质三、球面波（点光源）和柱面波（线光源） A 1、球面波 E＝ exp[i( kr t )] r ~ A 发散的球面波： E ＝ e xp( ikr ), r ~ A 会聚的球面波： E ＝ e xp(ikr ) r A i( kr t )] 2、柱面波 E＝ e xp[ r ~ A 发散的柱面波： E＝ e xp( ikr ), r ~ A 会聚的柱面波： E＝ e xp(ikr ) r

工程光学下篇物理光学试卷答案

工程光学（下）期末考试参考答案一、填空题（每题2分，共20分）1．在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光（波长为589nm ）垂直入射，若缝宽为0.1mm ，则第1极小出现在（ 5.89 10-3）弧度的方向上。

2．一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm 的汇聚透镜，透镜焦距为50cm ，测得透镜焦平面上衍射图样中央亮斑的直径是31066.6-⨯cm ，则光波波长为（546）nm 。

3．已知闪耀光栅的闪耀角为15o，光栅常数d=1 m，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到最大光强，则入射光的波长为（ 500 ）nm 。

4．（当一束线偏振光沿着晶体的光轴方向传播时，其光矢量将随传播距离的增加逐步偏转）（其偏转的角度l αθ＝。

式中α为旋光系数，l 为光在晶体中传播的距离，21λα∝）。

5．（它能将自然光分解成两个分得较开光矢量相互⊥的线偏振光），（由])[(sin 22θφtg n n t e o -=知，可以选用双折射率差值较大的材料制作）。

⎢⎣⎡11 ⎥⎦⎤11 ⎢⎣⎡01⎥⎦⎤-i 0⎥⎦⎤⎢⎣⎡-i 1=⎢⎣⎡11 ⎥⎦⎤11⎥⎦⎤⎢⎣⎡-11＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡00 6．利用此关系可（拟定右旋圆偏振光的产生和检验实验）。

7．（在波片中与传播速度快的光矢量所平行的主轴方向）。

8．光源的相干长度与相干时间的关系（t C S ∆=max）。

相干长度愈长，说明光源的时间相干性（愈好）。

9．获得相干光的方法有（分波前法）和（分振幅法）。

10．在两块平板玻璃A 和B 之间夹一薄纸片G ，形成空气劈尖，。

用单色光垂直照射劈尖，如图1。

当稍稍用力下压玻璃板A 时，干涉条纹间距（增大），条纹向（右）移动。

若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角01>i ），形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（增大）。

二、问答（每题6分，共30分）1．答：1）增大透镜L 2的焦距，将使接收屏上衍射图样的间隔增大。

工程光学第三版课后答案(部分)郁道银

第一章2、已知真空中的光速c ＝3*108m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。

解：则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25*108m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82*108m/s ，当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s ，当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s 。

3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。

解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm 。

4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。

若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。

而全反射临界角求取方法为：(1) 其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm ，所以纸片最小直径为358.77mm 。

8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。

工程光学第三版课后答案

第一章2、已知真空中的光速c ＝3*108m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。

解：则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25*108m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82*108m/s ，当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s ，当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s 。

3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。

解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm 。

4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。

若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。

而全反射临界角求取方法为：(1) 其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm ，所以纸片最小直径为358.77mm 。

8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。

工程光学下篇知识点

工程光学下篇知识点引言工程光学是光学学科的一个重要分支，它研究光在工程和技术应用中的应用。

在工程光学中，我们需要掌握一些基本概念和知识点才能更好地理解和应用光学技术。

本文将一步一步地介绍工程光学下篇的一些重要知识点。

1. 光的传播光是一种电磁波，它在真空中的传播速度为光速。

光的传播遵循直线传播原则，即光在各向同性介质中沿直线传播。

当光遇到介质边界时，会发生折射、反射和透射等现象。

2. 折射定律当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。

折射定律描述了光线在介质边界上的折射规律，即入射角、折射角和介质折射率之间的关系。

折射定律可以用数学表达式n1sinθ1=n2sinθ2表示，其中n1和n2分别是两种介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。

3. 光的反射光在介质边界上发生反射现象。

反射光线的入射角等于反射角，遵循反射定律。

反射现象在光学器件设计和光学成像中起到重要作用。

4. 光的透射当光从一种介质传播到另一种介质时，部分光线会发生透射现象。

透射光线的入射角和折射角之间遵循折射定律。

5. 光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光的波动性质的表现。

干涉指的是两个或多个光波相互叠加形成干涉图样的现象，常见的干涉现象有杨氏实验和薄膜干涉。

衍射指的是光通过小孔或物体边缘后发生弯曲和扩散的现象，常见的衍射现象有菲涅尔衍射和菲涅尔衍射。

6. 光学元件在工程光学中，常用的光学元件包括透镜、棱镜、反射镜、衍射光栅等。

这些光学元件在光学系统中起到控制光线传播和调节光学性能的作用。

7. 光学成像光学成像是工程光学的重要应用之一，它涉及到光学系统中的物方和像方的关系。

光学成像可以通过透镜的折射、反射镜的反射等方式实现。

8. 光学器件设计在工程光学中，光学器件的设计是一个重要的环节。

光学器件的设计需要考虑光的传播、折射、反射、干涉、衍射等因素，以实现特定的功能和要求。

光学器件的设计可以借助光学软件进行模拟和优化。

9. 光学测量光学测量是工程光学中的另一个重要应用领域。

工程光学第三章

第十七页，编辑于星期一：十一点二分。
第十八页，编辑于星期一：十一点二分。
第十九页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十一页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十二页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十三页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十四页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十五页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十六页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十七页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十八页，编辑于星期一：十一点二分。
第二十九页，编辑于星期一：十一点二分。
第一页，编辑于星期一：十一点二分。
第二页，编辑于星期一：十一点二分。
第三页，编辑于星期一：十一分。
第五页，编辑于星期一：十一点二分。
第六页，编辑于星期一：十一点二分。
第七页，编辑于星期一：十一点二分。
第八页，编辑于星期一：十一点二分。
第九页，编辑于星期一：十一点二分。
第十页，编辑于星期一：十一点二分。
第十一页，编辑于星期一：十一点二分。
第十二页，编辑于星期一：十一点二分。
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精品课件-物理光学与应用光学_第三版(石顺祥)-第9章

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第 9 章光学系统像差基础和光路计算
图9-6 孔径光阑为无限小时视场光阑的确定
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第 9 章光学系统像差基础和光路计算显然，物面上一点要成像，在它发出的主光线在物空间应该通过所有光阑在物空间的像，所以物面上的成像范围就由所有光阑在物空间的像中对入瞳中心的最小者决定。在图9-6中，L2′对入瞳中心的张角比L1对入瞳中心的张角小，由它所决定的物面上AB 范围以内的物点都可以被系统成像，而B点以外的点，如C点，已不能通过系统成像。因此，光组L2的边框是决定物面上成像范围的光阑，是视场光阑。根据光路可逆，类似孔径光阑一样，也可以在系统的像空间确定。
第 9 章光学系统像差基础和光路计算
第9章光学系统像差基础和光路计算
9.1 光学系统中的光阑 9.2 光学系统光阑对成像的影响 9.3 像差基本概念 9.4 光学系统中一般光路计算 9.5 光学系统设计软件——ZEMAX简介例题
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第 9 章光学系统像差基础和光路计算
9.1 光学系统中的光阑 9.1.1
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第 9 章光学系统像差基础和光路计算轴外物点发出的充满入瞳的光束被遮拦情况，与光学系统中除了孔径光阑外，别的光阑的位置和大小有关，同时还与入瞳的大小有关。为了简单起见，先讨论孔径光阑或入瞳为无限小的情况。此时只有主光线附近的一束非常细的光束可能通过光学系统。因此，光学系统的成像范围，便由对主光线发生限制的光阑所决定。
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第 9 章光学系统像差基础和光路计算 9.1.3 视场光阑和入/
在一个实际的光学系统中，除孔径光阑外，还有其它的光阑。在大多数情况下，轴外点发出并充满入瞳的光束，会被这些光阑所遮拦。在图9-5中，由轴外点B发出充满入瞳的光束，其下面有一部分被透镜L1拦掉，其上面有一部分被透镜L2拦掉，只有中间一部分(图中阴影区)可以通过光学系统成像，这样轴外点的成像光束小于轴上点的成像光束，使像面边缘的光照度有所下降。

精品课件-物理光学与应用光学_第三版(石顺祥)-第10章

当光源为一个面光源时，显然光源面积越大，对于同样的物体的照度越大。这时将面光源可以看做许多小的面光源的组合，不考虑光的相干性，则像面上总的照度为各个面光源在像面上照度的代数和，所以我们主要考虑一个小的面光源对于一个小的物
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第 10 章光学仪器的基本原理
如图10-4所示，亮度为L的面光源dS1和物面dS2相距为r，它们中心的连线与dS1和dS2的法线的夹角依次为θ1和θ2，dS2对dS1 中心张的立体角为dω1，根据亮度的定义，由dS1发出到达dS2上的光通量为
Φ C 0VΦed
(10.1-3)
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第 10 章光学仪器的基本原理光通量的单位是流明，以符号lm表示。流明和瓦之间存在一个换算系数C，经过理论计算和实验测定，国际照明委员会正式规定转换系数C＝683 lm／W。其含义是，对于波长为555 nm的单色光辐射，1 W的辐射通量等于683 lm的光通量，或者说，1 lm的光通量等于1/683 W
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第 10 章光学仪器的基本原理
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第 10 章光学仪器的基本原理在外光源的照明下，物体的表面获得一定的光照度，这时物体会反射或散射出照射在其上的光通量，这种发光表面称二次光源。二次光源的光出射度除与受照以后的光照度有关外，
M=ρE
(10.1-12)
式中的ρ称为表面的反射系数。几乎所有的物体的反射系数均小
dΦ
Id
I
cos
r2
dS
从而在面元上的照度为
E
dΦ dS
I
cos
r2
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(10.1-13)
第 10 章光学仪器的基本原理
图10-3 点源对小面元的照度
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第 10 章光学仪器的基本原理即点光源照射一个小面元时，面元的光照度与点光源的发光强度成正比，与点光源到面元的距离平方成反比，并与面元法线与照射光束方向的夹角的余弦成正比。垂直照射时(θ＝0)，光照度最大，掠射时(θ＝90°)，光照度为零。地球表面受到太阳的照射，可以将太阳看做一个点光源，在正午时是垂直照射，所以照度大，地面温度高；在早晨和傍晚照射的角度大，所以照度小，地面温

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