浙大应用光学知识点及课时安排_通过课时分出哪些是重点_doc97
应用光学各章知识点归纳
第一章 几何光学基本定律与成像概念波面：某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称波面。
光的传播即为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。
波前：某一瞬间波动所到达的位置。
光线的四个传播定律：1）直线传播定律：在各向同性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。
2）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。
3）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。
4）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比，即nn I I ''sin sin = 光路可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。
光程：光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。
各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。
各向异性介质：单晶体（双折射现象）马吕斯定律：光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。
费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。
全反射临界角：12arcsinn n C = 全反射条件：1）光线从光密介质向光疏介质入射。
2）入射角大于临界角。
共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。
物点/像点：物/像光束的交点。
实物/实像点：实际光线的汇聚点。
虚物/虚像点：由光线延长线构成的成像点。
共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。
（A ，A ’的对称性）完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。
每一个物点都对应唯一的像点。
理想成像条件：物点和像点之间所有光线为等光程。
浙大工程光学总复习
总复习点击右键下载总复习和部分习题内容提要1. 第一章 2. 第二章 3. 第三章 4. 第四章 5. 第五章 6. 第六章 7. 第七章 8. 第八章几何光学的基本定律球面和球面系统平面和平面系统理想光学系统光学系统中的光束限制光能及其计算典型光学系统像差概论9. 第十章 波像差与像质评价 10. (光线的光路计算与光学自动设计请读者通过实际编程和设计体会) 11. 需要注意的问题 12. 几个重要的图第一章 几何光学的基本定律有关光传播路径的定律是本章的主要问题。
折射定律(光学不变量)及其矢量形式反射定律(是折射定律当时的特殊情况)费马原理(极端光程定律) (实、虚)物空间、像空间概念 完善成像条件(等光程条件)及特例，由费马原理导出折射定律和反射定律第二章 球面与球面系统球面系统仅对细小平面以细光束成完善像基本公式：阿贝不变量放大率及其关系：拉氏不变量反射球面的有关公式由可得。
第三章 平面与平面系统平面镜成镜像夹角为 α 的双平面镜的二次像特征 平行平板引起的轴向位移反射棱镜的展开，结构常数，棱镜转像系统折射棱镜的最小偏角，光楔与双光楔关键问题：坐标系判断，奇次反射成像像，偶次反射成一致像，并考虑屋脊的作用。
第四章 理想光学系统主点、主平面，焦点、焦平面，节点、节平面的概念高斯公式与牛顿公式：当时化为，并有三种放大率，，拉氏不变量，，厚透镜：看成两光组组合。
＋＋组合：间隔小时为正光焦度，增大后可变成望远镜，间隔更大时为负光焦度。
－－组合：总是负光焦度 ＋－组合：可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统，其中负弯月形透镜可在间隔增大时变 成望远镜，间隔更大时为正光焦度。
第五章光学系统中的光束限制本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习。
孔阑，入瞳，出瞳；视阑，入窗，出窗；孔径角、视场角及其作用 拦光，渐晕，渐晕光阑 系统可能存在二个渐晕光阑，一个拦下光线，一个拦上光线 对准平面，景像平面，远景平面，近景平面，景深 物方（像方）远心光路——物方（像方）主光线平行于光轴第六章 光能及其计算本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。
《应用光学》课程教学大纲
《应用光学》课程教学大纲二、课程简介本课程为电子科学与技术专业光电子方向极其重要的专业核心基础课，为后续相关专业课程的学习打下了必备的理论基础，同时本课程的知识也本专业学生日后从事专业工作所常用的。
本课程包括几何光学、典型光学系统和像差理论三大部分，为学习后继相关课程和独立解决实际工作问题打下必要的基础。
几何光学部分以理想（高斯）光学理论为核心内容，包括了光线光学的基本概念与成像理论、球面和平面光学系统及其成像原理、理想光学系统原理、光能和光束限制等基础内容；典型光学系统部分包括了眼睛、显微镜与照明系统、望远镜与转像系统、摄影光学系统和投影光学系统等成像原理、光束限制、放大倍率计算；像差理论详细叙述了光学系统的轴上点像差、轴外点像差和色差的形成原因、概念、现象、基本计算、典型结构的像差特征和校正像差的基本方法。
三、课程教学总体目标1、掌握理想（高斯）光学的基本理论；2、掌握典型光学系统的基本原理及理论计算；3、理解像差理论并掌握像差的基本计算；4、了解典型结构的像差特征和校正像差的基本方法。
四、理论教学内容及要求第一章几何光学基本定律与成像概念【教学目标】（1）理解费马原理、马吕斯定律（2）掌握几何光学的基本定律、实际及近轴光线的光路计算和球面光学系统的成像规律【学时分配】6学时【授课方式】以讲授为主，演示、课堂讨论为辅，批改完作业后讲解习题【授课内容】第一章几何光学基本定律与成像概念第一节几何光学的基本定律知识要点：发光点、波面、光线、光束、光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律、全反射及临界角、光程与极端光程定律（费马原理）、马吕斯定律。
第二节成像的基本概念与完善成像条件知识要点：实物（像）点、虚物（像）点、实物（像）空间、虚物（像）空间、完善成像条件。
第三节光路计算与近轴光学系统知识要点：光轴、顶点、共轴光学系统、符号规则、实际及近轴光线的光路计算第四节球面光学成像系统知识要点：单个折射球面成像特征、拉氏不变量、理想光学系统的垂轴放大率、沿轴放大率和角放大率及其关系。
七年级科学下册浙教版光学知识点
七年级科学下册浙教版光学知识点光学是物理学的一个重要分支，它研究光的产生、传播、相互作用等问题。
光学广泛应用于医学、通信、电子技术、军事等领域。
在七年级科学下册浙教版教材中，我们学习了很多光学知识点，下面将对这些知识点进行详细介绍。
一、光的折射光在两种介质中传播时，会因介质的折射率不同而产生偏向的现象，即发生折射。
我们可以利用斯涅尔定律来计算光的折射角。
当光从折射率为n1的介质斜射入折射率为n2的介质中时，斜入射角i1和折射角i2之间满足斯涅尔定律：n1×sin i1=n2×sin i2。
二、光的反射光线照到一个平坦的镜面上，会发生反射。
根据反射定律，入射光线与反射光线在反射面的法线上的夹角相等。
即入射角等于反射角。
三、光的颜色光的颜色取决于波长的长短，不同波长的光具有不同的颜色。
在光谱中，越短的波长光的颜色越偏向蓝色，越长的波长光的颜色越偏向红色。
白光经过三棱镜分解后，会分解成七种颜色，即红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
四、光的衍射当光线通过一个孔或绕过一个障碍物时，光线会发生弯曲现象，这种现象称为衍射。
通常情况下，障碍物的尺寸和光的波长是相近的，才会产生明显的衍射现象。
五、光的干涉光的干涉是指两束或多束光线交汇时，由于波长的长短关系而产生的相互影响的现象。
干涉分为构成干涉和破坏干涉两种情况。
拓扑干涉实验是干涉现象的经典实验之一，它的原理是利用光的干涉来生成干涉条纹。
光学是一个非常重要的物理学科，通过学习光学知识可以让我们更好地了解自然界中的各种现象。
在实际应用中，我们可以利用光学知识来制造各种光学元件，如透镜、棱镜等，这些元件广泛应用于医学、通信、电子技术、军事等领域。
通过科学的学习方法，我们可以更好地掌握光学知识，提升自己的科学素养。
《应用光学》教学大纲
附件一：理论课程（含实验理论课程）教学大纲基本格式《应用光学》课程教学大纲课程名称：应用光学课程编码：0230021英文名称：Applied Optics学时：64 其中实验学时：16 学分： 3.5开课学期：第五学期适用专业：光电信息工程测控技术与仪器信息对抗技术探测制导与控制工程课程类别：必修课程性质：专业基础课先修课程：高等数学教材：工程光学天津大学机械工业出版社一、课程性质及任务本课程主要探讨的是几何光学的基本知识，研究的是光的传播和成像规律，典型光学系统的工作原理、光学特性，像差理论的部分内容。
它是仪器科学与技术、光电信息工程等专业的必修专业基础课程。
通过本课程的学习，能够为其它光学后续课程，诸如：光学测量、光学设计等打下良好的基础，也为学生更好的掌握光学总体设计方法、从事简单的光学系统的设计起到非常重要的作用，通过本课程的学习能够培养学生具有在生产及科研实践中理解、分析及解决问题的能力。
二、课程的教学要求（一）几何光学基本定律与成像概念9学时1．几何光学的基本定律掌握：(1)光波与光线的概念，(2)几何光学基本定律,(3)费马原理,(4)马吕斯定律；理解：光的根本属性及其传播规律现象等；了解：了解全反射的特点，并能够利用全反射的特点及规律解释一些常见的现象。
2．成像的基本概念与完善成像条件掌握：(1)光学系统与成像的概念，(2)完善成像的条件,(3)物像的虚实；了解：完善成像的定义与条件。
3．光学计算与近轴光学系统掌握：(1)基本概念与符号规则，(2)实际光线的光路计算,(3)近轴光线的光路计算。
理解：实际光线与近轴光线在光路计算中的区别及结果的差异。
了解：符号规则对所涉及的光学系统的作用；4．球面光学成像系统掌握：(1)单个折射面成像，(2)球面反射镜成像，(3)共轴球面系统。
理解：(1)垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的区别与联系，(2)折射面成像与反射面成像之间的联系。
了解：如何能够利用相应的公式计算光学系统的物像位置关系及放大率。
应用光学课程介绍
《应用光学》课程导学一、课程构成及学分要求《应用光学》课程主要由三部分构成：48（64）学时的理论教学（3或4学分）、16学时的实验教学（0.5学分）、为期二周的课程设计（2学分）。
二、学生应具备的前期基本知识在学习本门课程之前学生应具备前期基本知识：物理光学、大学物理、高等数学、平面几何、立体几何等课程的相关知识。
三、学习方法1．课前预习、课后复习；2．独立认真完成课后作业；3．课堂注意听讲，及时记录课堂笔记；4．在教材基础上，参看多本辅助教材及习题集。
四、课程学习的主要目标1．掌握经典的几何光学的理论内容；2．了解部分像差理论的基本思想；3．掌握典型的光学系统的基本原理及设计方法。
五、授课对象课程适用于光电信息工程专业、测控技术与仪器专业、生物医学工程专业、信息对抗技术专业、探测制导与控制技术专业及其相近专业等，课程面向大学本科学生第五学期开设。
六、教学内容及组织形式1、理论课程教学内容《应用光学》课程理论教学内容共计48学时，其内容主要由三部分构成：几何光学、像差理论、光学系统。
（1）几何光学应用光学既是一门理论学科又是一门应用性学科，其研究对像是光。
从本质上讲光是电磁波，光的传播就是波面的传播。
但仅用波面的观点来讨论光经透镜或光学系统时的传播规律和成像问题将会造成计算和处理上的很大困难。
但如果把光源或物体看成是由许多点构成，并把这种点发出的光抽象成像几何线一样的光线，则只要按照光线的传播来研究点经光学系统的成像问题就会变得简单而实用。
我们将这种撇开光的波动本质，仅以光的粒子性为基础来研究光的传播和成像问题的光学学科分支称为几何光学。
几何光学仅仅是一种对真实情况的近似处理方法，尽管如此，按此方法所解决的有关光学系统的成像、计算、设计等方面的光学技术问题在大多数场合下与实际情况相符，故几何光学有很大的实用意义。
几何光学共由以下五章构成：几何光学基本定律与成像概念、理想光学系统、平面与平面系统、光学系统中的光束限制、光度学基础理论。
(整理)浙大应用光学(完整版)
我们身边有哪些光学仪器与系统？•什么是光学？--- 研究有关光的本质及其规律的科学物理光学几何光学生理光学量子光学研究光的波动本质研究光线传输及成像研究人身的光学现象研究光的量子性•应用光学课程包括哪些主要内容？几何光学像差理论典型光学系统光学系统设计• 几何光学--- 研究光线经光学系统的传播而成像，主要目的是根据技术条件设计出符合要求的光学系统。
•像差理论--- 成像并不理想，产生缺陷有误差( 如哈哈镜)•典型光学系统---- 最常用的或以往的设计出的光学系统的特点眼睛2) 显微镜3) 望远系统4) 摄影系统5) 放映系统没有万能的光学系统•设计光学系统---- 了解技术条件。
使设计出的光学系统能满足这些技术条件。
如观察范围。
画面大小。
光线波长。
倍数。
体积和照明条件。
•实验很重要哦光组成像特性光组焦距测量材料参数测量典型光学系统•您想发挥自己的智慧、展示自己的个性与才华吗？请参加光学系统CAD要编个程序使用国际通用软件要与同学合作看谁干得更好答辩评分习题：一次~ 二次/ 章第一章几何光学的基本定律本章要点：1. 发光点、波面、光线、光束2. 光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律及其矢量形式3. 全反射及临界角4. 光程与极端光程定律（费马原理）5. 光轴、顶点、共轴光学系统和非共轴光学系统6. 实物（像）点、虚物（像）点、实物（像）空间、虚物（像）空间7. 完善成像条件§1-1 发光点、波面、光线、光束返回本章要点发光点---- 本身发光或被照明的物点。
既无大小又无体积但能辐射能量的几何点。
对于光学系统来说，把一个物体看成由许多物点组成，把这些物点都看成几何点( 发光点) 。
把不论多大的物体均看作许多几何点组成。
研究每一个几何点的成像。
进而得到物体的成像规律。
当然这种点是不存在的，是简化了的概念。
一个实际的光源总有一定大小才能携带能量，但在计算时，一个光源按其大小与作用距离相比很小便可认为是几何点。
应用光学课程介绍
《应用光学》课程导学一、课程构成及学分要求《应用光学》课程主要由三部分构成：48（64）学时的理论教学（3或4学分）、16学时的实验教学（0.5学分）、为期二周的课程设计（2学分）。
二、学生应具备的前期基本知识在学习本门课程之前学生应具备前期基本知识：物理光学、大学物理、高等数学、平面几何、立体几何等课程的相关知识。
三、学习方法1．课前预习、课后复习；2．独立认真完成课后作业；3．课堂注意听讲，及时记录课堂笔记；4．在教材基础上，参看多本辅助教材及习题集。
四、课程学习的主要目标1．掌握经典的几何光学的理论内容；2．了解部分像差理论的基本思想；3．掌握典型的光学系统的基本原理及设计方法。
五、授课对象课程适用于光电信息工程专业、测控技术与仪器专业、生物医学工程专业、信息对抗技术专业、探测制导与控制技术专业及其相近专业等，课程面向大学本科学生第五学期开设。
六、教学内容及组织形式1、理论课程教学内容《应用光学》课程理论教学内容共计48学时，其内容主要由三部分构成：几何光学、像差理论、光学系统。
（1）几何光学应用光学既是一门理论学科又是一门应用性学科，其研究对像是光。
从本质上讲光是电磁波，光的传播就是波面的传播。
但仅用波面的观点来讨论光经透镜或光学系统时的传播规律和成像问题将会造成计算和处理上的很大困难。
但如果把光源或物体看成是由许多点构成，并把这种点发出的光抽象成像几何线一样的光线，则只要按照光线的传播来研究点经光学系统的成像问题就会变得简单而实用。
我们将这种撇开光的波动本质，仅以光的粒子性为基础来研究光的传播和成像问题的光学学科分支称为几何光学。
几何光学仅仅是一种对真实情况的近似处理方法，尽管如此，按此方法所解决的有关光学系统的成像、计算、设计等方面的光学技术问题在大多数场合下与实际情况相符，故几何光学有很大的实用意义。
几何光学共由以下五章构成：几何光学基本定律与成像概念、理想光学系统、平面与平面系统、光学系统中的光束限制、光度学基础理论。
应用光学复习 第一章
复习课件 第一章 祝同学们考 试顺利
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波动说
• 其认为
Wave theory
• 代表人物 – 胡克（R. Hooke） – 惠更斯（C. Huygens）提出的。 – 光是一种波动，光的传播不是微粒的运动， 而是运动能量按波的形式迁移的过程。 – 波动说能更简单地解释光的反射、折射现象。 – 遗憾的是由于把光现象看成某种机械运动过程，认 为光是一种弹性波，因而必须臆想一种特殊的弹性介 质（以太ether）充满空间，这种介质应密度极小和弹 性模量极大。这些均无法实验验证。
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5.费马原理 • 几何光学的三个基本定律，说明了光从一点传
播到另一点的传播规律，而费马原理则从光程 的角度阐述光的传播规律
• 费马原理，不是建立在实验基础上的定律，也
不是从数学上导出的定理，而是一个最基本的 假设。
• 费马原理是几何光学中光传播的理论基础。很
多定律和对事物总图像的描述，均可由其得到 正确的结果，但不是一种计算工具。
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•
波前 wave front 波前：某一瞬间波动所到达的位置构成的曲面 波面：传播过程中振动相位相同的各点所连结成的曲面 在任何的时刻都只能有一个确定的波前；波面的数目则是 任意多的 球面波：波面为球面的波，点光源 平面波：无穷远光源 柱面波：线光源
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• 光线：传输光能的有方向的几何线
2.几何光学的适用条件 • 光学系统的尺度远大于光波的波长 • 介质是均匀和各向同性的
• 几何光学(Geometrical Optics)又叫射线光 学，是光学的重要组成部分，也是光学的基础。 • 它采用几何方法研究光在均匀介质中的传播 及应用，不涉及光的本质问题。 • 其基础是光波长趋于零(λ<<a, a为物体尺度)。
应用光学复习提纲-超详细
《应用光学》总复习提纲第一章★1、光的反射定律、折射定律I1 = R1；n1sinI1=n2sinI22、绝对折射率介质对真空的折射率。
通常把空气的绝对折射率取作1，而把介质对空气的折射率作为“绝对折射率”。
★3、光路可逆定理假定某一条光线，沿着一定的路线，由A传播到B。
反过来，如果在B点沿着相反的方向投射一条光线，则此反向光线仍沿原路返回，从B传播到A。
★4、全反射光线入射到两种介质的分界面时，通常都会发生折射与反射。
但在一定条件下，入射到介质上的光会全部反射回原来的介质中，没有折射光产生，这种现象称为光的全反射现象。
发生全反射的条件可归结为:（1）光线从光密介质射向光疏介质；（2）入射角大于临界角。
(什么是临界角？)★5、正、负透镜的形状及其作用正透镜：中心比边缘厚度大，起会聚作用。
负透镜：中心比边缘厚度小，起发散作用。
★7、物、像共轭对于某一光学系统来说，某一位置上的物会在一个相应的位置成一个清晰的像，物与像是一一对应的，这种关系称为物与像的共轭。
例1：一束光由玻璃（n=1.5）进入水中(n=l.33)，若以45°角入射，试求折射角。
解：n1sinI1=n2sinI2n1=1.5; n2=l.33; I1=45°代入上式得I2=52.6°折射角为52.6°第二章★1、符号规则；2、大L公式和小l公式★3、单个折射球面物像位置公式例：一凹球面反射镜浸没在水中，物在镜前300mm 处，像在镜前90mm 处，求球面反射镜的曲率半径。
n ′l ′－n l=n ′－n r l =-300mm ，l ′=-90mm求得r=-138.46mm由公式解：由于凹球镜浸没在水中，因此有n ′=-n=n 水★4、单个球面物像大小关系例：已知一个光学系统的结构参数：r = 36.48mm ；n=1；n ′=1.5163；l = -240mm ；y=20mm ；可求出：l ′=151.838mm ，求垂轴放大率β与像的大小y ′。
浙江大学 应用光学课件
• 一、光的直线传播定律：光在各向同性的均匀 介质中沿直线传播。
衍射：sinα=Kλ/D
当λ——>0时，波动光学——》几何光学
• 二、光的独立传播定律：以不同途径传播的光同时在 空间某点相遇时，彼此互不影响，独立传播。相遇处 的光强度是简单地相加，总是增强的。
屏上被两发光点同时照亮 区域的照度等于二发光点 产生的照度之和。
2
§1－3 费马原理
• 费马原理从光程的观点来描述光传播的规律， 是几何光学最基本的定律。
• 一、光程——光线在介质中传播的距离与该介质 折射率的乘积。
• 1.均匀介质中， s＝nl
• 由于n＝C/v, l＝vt, 所以 s＝Ct
• ——光线在介质中传播的光程等于光线从一点到另 一点传播的时间与在真空中传播速度的乘积。
光线以锐角方向转到法线，顺正逆负 光轴与法线组成角度(φ)
光轴以锐角方向转到法线，顺正逆负
§2-2 折射球面
A -U
E I
I’ h
φ
r -L
n’>n
U’
A’
L’
一、由折射球面的入射光线求出射光线 即已知：r, n, n’,L, U 求 ： L’, U’
利用三角形相似、折射定律及U+I=U’+I’=φ 得
反射定律是折射定律当n’= - n时的特殊情况
C
-I” I
O I’
nQ n’
空气中反射时，可认为 n=1, n’= - 1
利用以上定律，可解决光经任何界面 后继续传播的问题，是整个应用光学 的基础
B
几何光学
四大定律
全反射
•
反射——一定存在
应用光学第一章总结知识点
应用光学第一章总结知识点一、基本概念1. 光的本质光是一种电磁波，具有双重性质，既能像波一样传播，又能像粒子一样照射。
2. 光的特性光具有波长、频率、速度和偏振等特性，光的波长决定了它的颜色，频率决定了它的亮度，速度取决于介质的折射率，偏振决定了光的方向性。
3. 光的传播光在真空中的传播速度是光速，而在不同介质中传播的速度和方向都会发生变化。
光的传播遵循光线理论和波动理论。
4. 光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光学现象的重要表现形式，它们揭示了光的波动性。
干涉是指两束波相遇时相互干扰的现象，衍射是指波通过孔隙或物体边缘时发生的扩散和弯曲。
5. 光的吸收和发射光与物质相互作用时会发生吸收和发射，物质的吸收和发射特性与光的波长有关。
二、光学元件1. 透镜透镜是光学系统的重要组成部分，它能够折射光线，使光线汇聚或发散。
透镜有凸透镜和凹透镜之分，可以用在光学仪器中进行成像。
2. 镜面镜面是能够反射光线的表面，具有平面镜、球面镜等形式。
镜面的反射特性与入射角和反射角有关，根据镜子的曲率不同，反射出的光线会发生聚焦或发散。
3. 棱镜棱镜是一种类似透镜的光学元件，它能够使光线发生色散，将不同波长的光线分散成不同的方向。
4. 光栅光栅是一种利用周期性的结构使光发生衍射的光学元件，它可以分解光线，用于光谱仪等领域。
5. 波片波片是一种能够改变光线偏振状态的光学元件，常用于偏振光学和激光器件中。
6. 光阑光阑是一种用于控制光线传播的光学元件，它能够限制光线的传播范围，提高光学系统的分辨率。
7. 光学滤波器光学滤波器是一种通过选择性吸收或透射特定波长光线的光学元件，它可以应用于激光器件、摄像头和光学测量中。
8. 光学偏振元件光学偏振元件是一种能够改变光线偏振状态的光学元件，包括偏振片、偏光镜和偏振棱镜等。
三、光学系统1. 成像系统成像系统是由透镜、镜面和光学滤波器等组成，它能够将物体上的信息投影到成像平面上，形成清晰的图像。
应用光学入门关键知识
是使像平面后移一段距离Δl’
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• 例：一架显微物镜已对一个目标物调整好
物距进行观察。现将一块厚度7.5mm，折 射率1.5的平板玻璃压在目标物上，问此 时通过显微镜能否清查地观察到目标物， 该如何重新调整？ 显微镜应向上抬高2.5mm
Δl' = d (1− 1 ) n
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3.平行平板的等效光学系统---等效空气平板
−
d
=
d
−
Δl'
=
d
n
光线经玻璃平板H点出射后的情况与光线经空气层G点出射后 的情况完全相同。
厚度为d的平板玻璃与厚度为的空气层 d 的厚度对光线的作
用效果是等价的。称这个空气层为平板玻璃的的等效空气层。
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利用等效空气平板的概念，进行像平面位置和棱镜 外形尺寸计算十分方便。 只需计算出无平行玻璃板（即等效空气平板）的像
三 双面镜
1.对于夹角为α的双平面镜系统：
¾ α =0 时，像有无数个 ¾ α = π时，单平面镜，像有一个 ¾ α为任意角时成像若干个
2.研究经两个反射面各成像一次的情况
¾ 两次反射像也是右手坐标系，是与原 物一致的像
¾ 物的位置一定，则像与物的夹角只与 双平面镜的夹角有关
¾ 当双平面镜转动时，二次反射像是不 会动的
向，相当于增加一次反射
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棱镜的组合一复合棱镜
• 1）分光棱镜 • 2）分色棱镜
主要用于彩色电视摄影机中
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• 3）转像棱镜
¾ 主要特点：出射光轴与入射光轴平行，实现 完全倒像，并能折叠很长的光路在棱镜中， 可用于望远镜系统中实现倒像。
• 4）双像棱镜
光学复习(浙教版)-课件
医学领域
激光在工业制造中广泛应用于切割、焊接 、打标和表面处理等领域。
激光在医学领域中用于治疗各种疾病和病 症，如眼科疾病、皮肤病和癌症等。
通信领域
科研领域
激光在通信领域中用于光纤通信和卫星通 信等领域，可以实现高速、大容量的数据 传输。
激光在科研领域中用于光谱学、光学计量 和天文学等领域，可以帮助科学家们深入 了解物质和宇宙的奥秘。
增透膜和增反膜
利用薄膜干涉原理制成的增透膜和增反膜 ，可控制光的反射和透射。
迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪结构
测量精度
由分束器、反射镜和测量系统组成。
迈克尔逊干涉仪可用于精确测量长度 、折射率等物理量，具有高精度和高 灵敏度。
干涉现象
通过分束器将一束光分为两束，分别 经过反射镜反射后再次相遇，产生干 涉现象。
双缝干涉
双缝干涉实验
通过双缝干涉实验观察明 暗交替的干涉条纹。
干涉条纹特点
明暗交替、等间距、等宽 度的干涉条纹。
干涉条纹宽度计算
根据光程差和波长计算干 涉条纹宽度。
薄膜干涉
薄膜干涉原理
当光波入射到薄膜表面时，发生反射和折 射，不同光束在薄膜表面相遇产生干涉。
等倾干涉和等厚干涉
根据薄膜形状和光波入射角的不同，薄膜 干涉可分为等倾干涉和等厚干涉。
03
光的衍射
衍射现象与衍射条件
衍射现象
光绕过障碍物继续传播的现象。
衍射条件
障碍物或孔的尺寸与光的波长相当或更小时，光发生明显衍射。
单缝衍射
单缝衍射图样
与双缝干涉图样类似，中央为亮条纹，两侧为明暗交替的条 纹。
单缝衍射特点
明暗条纹宽度比双缝干涉窄，且与单缝宽度、波长等因素有 关。
浙大应用光学课程的重点、难点及解决办法
课程的重点、难点及解决办法1.几何光学符号规则用解析几何的思想理解，并通过练习熟练掌握。
2.共轴球面系统成像概念与特征，近轴光成像基本规律通过与实际光成像比较，理解近轴光成像基本规律，并通过练习熟练掌握。
3.平面镜、棱镜与棱镜系统及其坐标变换这部分需要有较强的立体思维，而仅画出主截面的平面图局限较大。
教师采用三维动画演示棱镜的立体图像，上课时携带实物让学生观察，再加上实验教学，让学生通过反复观察理解。
4.理想光学系统成像原理与特征，基点和基面、焦距、光焦度、放大率，光学系统的组合及作图求解本部分基于理想光学系统的原始定义理解各种概念，并通过多种形式的作图求解、计算求解，结合光组组合实验、光组组合方案设计研究型教学等方法帮助学生理解，并提供机会让理解角度独特的学生与大家交流。
在课外进行的研究型教学中要求学生针对一个有明确应用目标的光学系统自行查阅资料，进行方案设计。
对于经交流讨论确有创意并具备可行性的方案，教师还提供条件帮助实施，有的纳入大学生科研训练计划。
这种研究型教学具有一定的探索性，有利于培养学生创造性解决问题的能力。
5.光学系统中的孔径光阑、视场光阑、渐晕光阑及其作用，光学系统的景深，远心光路仔细分析轴上点、轴外点发出的光通过有限光孔的光传输过程，并举生活中的类似例子说明“公共入口”、“公共出口”等概念。
结合摄影说明景深，结合测量和液晶投影理解远心光路。
6.光度学概念，成像系统像面照度的影响因素与辐射理论相对比，指出光度学概念和原理的若干特点，结合孔径、视场的概念理解光度学物理量传输过程以及像面照度的影响因素。
7.眼睛与立体视觉、放大镜、显微镜与照明系统、望远镜与转像系统、摄影与投影光学系统的光路原理、放大率、光瞳匹配（有照明系统的照明均匀性）、分辨率、外形尺寸计算通过多个原理图动画、典型光学系统实验、外形尺寸计算实例与多种类型的计算习题强化对典型光学系统成像原理的理解，将放大镜、显微镜、望远镜、照相机等实物带入课堂，通过观察理解放大率、光瞳匹配等概念。
《应用光学》课程教学大纲
应用光学Applied optics一、课程基本情况课程类别: 专业任选课课程学分: 3学分课程总学时: 48学时（讲课: 48学时）课程性质: 必修开课学期: 第7学期先修课程: 高等数学适用专业: 光电信息科学与工程, 物理学1教材: 《工程光学基础教程》, 机械工业出版社, 编者: 郁道银, 出版年份: 2007.4o 开课院系: 物理与光电工程学院光电工程系二、课程性质、课程的教学目标和任务2应用光学是光信息科学与技术专业的技术基础课。
它主要是要让学生学会解决几何光学、典型光学仪器原理、光度学、色度学、光纤光学系统、激光光学系统及红外光学系统等的基础理论和方法。
它包括了此类专业学生必备的光学知识, 为光学仪器、微光夜视、激光红外等学科奠定了理论基础和应用基础, 在培养光学和光电类人才中具有不可替代的地位。
本课程从光波、光线和成像等几何光学的概念出发讲述了光线在介质中传播的基本规律, 描述了近轴光学、理想光学系统和平面镜及棱镜的成像性质和规律, 讨论了常用光学仪器的工作原理、成像性能和分辨率。
通过本课程的学习, 学生应能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识, 为学习光学设计、光信息理论和从事光学研究打下坚实的基础三、教学内容和要求3.章节名称几何光学基本定律与成像概念（8学时）（1）掌握: 几何光学基本定律: 光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律、光路的可逆性、费马原理（最短光程原理）: 应用光学中的符号规那么, 单个折射球面的光线光路计算公式、单个折射面的成像公式, 包括垂轴放大率、轴向放大率、角放大率、拉赫不变量等公式。
（2）了解: 共轴球面系统公式、成像条件的概念和相关表述、球面反射镜成像公式；（3）理解: 马吕斯定律；重点：应用光学中的符号规那么, 单个折射球面的光线光路计算公式难点: 单个折射面的成像公式.章节名称理想光学系统（8学时）（1）掌握共轴理想光学系统的成像性质、无限远的轴上（外）物点的共帆像点及光线、无限远的轴上（外）像点的对应物点及光线的性质、物（像）方焦距的计算公式、物方主平面与像方主平面的性质, 光学系统的节点及性质、图解法求像的方法、解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）（2）了解理想光学系统的放大率概念及公式, 理想光学系统两焦距之间的关系, 理想光学系统的组合公式、多个光组组成的理想光学系统的成像公式；重点：物（像）方焦距的计算公式、物方主平面与像方主平面的性质, 光学系统的节点及性质、解析法求像方法难点: 图解法求像的方法.章节名称平面与平面系统（8学时）（1）掌握；折射棱镜的作用, 其最小偏向角公式及应用, 光楔的偏向角公式及其应用；（2）了解；反射棱镜的种类、基本用途、成像方向判别、棱镜色散、色散曲线、白光光谱的概念、常用的光学材料种类和特点；（3）理解；平面光学元件的种类和作用、平面镜的成像特点和性质, 平面镜的旋转特性, 光学杠杆原理和应用；重点: 平面镜系统中光线旋转和平移难点：其最小偏向角公式及应用, 光楔的偏向角公式及其应用.章节名称光学系统中的光束限制（6学时）（1）掌握: 孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系、视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系；（2）了解: 照相系统的基本结构、成像关系和光束限制、望远系统的基本结构、成像关系和光束限制、显微系统的基本结构、成像关系和光束限制, 物方远心光路原理；（3）理解光瞳衔接原那么及其作用、场镜的定义、作用和成像关系、景深、远景景深、近景景深的概念, 景深公式和影响因素；重点：孔径光阑位置求解难点: 视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系.章节名称光度学和色度学基础（4学时）（2）（1）掌握：光度学中辐射量和光学量的定义、单位, 光度学基本量的定义和单位, 辐射量和光学量的关系；了解: 光传播过程中光学量的主要变化规律；4（3）理解: 颜色的基本概念、性质、定律和相关实验、CIE标准色度学系统简介；重点: 光度学基本量定义难点: 光度学中辐射量计算5.章节名称光线的光路计算及像差理论（7学时）（1）掌握: 像差的定义、种类和消像差的基本原那么；（2）了解: 7种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法。
应用光学 教案
应用光学课程教案主页第1 次课应用光学课程教案主页第2 次课第二讲几何光学主要是以光线为基础、用几何的方法来研究光在介质中的传播规律及光学系统的成像特性。
内容：§1—1几何光学的基本定律具体讲述：一、光波与光线1、光波性质性质：光是一种电磁波，是横波。
可见光波，波长范围390nm—780nm光波分为两种：1)单色光波―指具有单一波长的光波；2)复色光波―由几种单色光波混合而成。
如：太阳光2、光波的传播速度ν1)与介质折射率n有关；2)与波长λ有关系。
n = c/vc为光在真空中的传播速度c＝3×10m/s；n为介质折射率。
8例题1：已知对于某一波长λ而言，其在水中的介质折射率n＝4/3，求该波长的光在水中的传播速度。
解：＝3×108/4/3＝2.25×10 m/s ncv/=83、光线：没有直径、没有体积却携有能量并具有方向性的几何线。
4、光束：同一光源发出的光线的集合。
会聚光束：所有光线实际交于一点（或其延长线交于一点）发散光束：从实际点发出。
（或其延长线通过一点）说明：会聚光束可在屏上接收到亮点，发散光束不可在屏上接收到亮点，但却可为人眼所观察。
5、波面（平面波、球面波、柱面波）平面波：由平行光形成。
平面波实际是球面波的特例，是∞→R时的球面波。
球面波：由点光源产生。
柱面波：由线光源产生。
二、几何光学的基本定律即直线传播定律、独立传播定律、折射定律、反射定律。
1、直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光沿直线传播（光线是直线）。
直线传播的例子是非常多的，如：日蚀，月蚀，影子等等。
2、独立传播定律：从不同光源发出的光束，以不同的方向通过空间某点时，彼此互不影响，各光束独立传播。
3、反射定律：反射光线和入射光线在同一平面、且分居法线两侧，入射角和反射大小相等，符号相反。
4、折射定律：入射光线、折射光线、通过投射点的法线三者位于同一平面，图1折反定律5、全反射：1）定义：从光密介质射入到光疏介质，并且当入射角大于某值时，在二种介质的分界面上光全部返回到原介质中的现象。
浙江大学应用光学 第八章 像差概论1-球差、正弦差
=
a2
ρ
2 2
+ b2 ρ2
+ c2
δL0 '
生正球差，当入、出射光线关于透
镜对称时，球差取得极值（绝对值
最小），此时的透镜形状为最小球 差形状。
ρ10
ρ10
ρ1
单个薄透镜不可能消球差
六、平行平板的球差
1. 平行平板的球差
由U，得轴向位移
ΔL' = (1− tg I1')d tg I1
球差为
由u , 得轴向位移 Δl' = (1− 1 )d n
δLp ' =
ΔL'−Δl' =
(1 −
cos I1 ) cos I1'
d n
>
0
2. 平行平板的初级球差
δLp0 ' =
n2 −1 2行平板恒产生正球差（n>1)，只能以产生负球差的系
统补偿之。当且仅当u1=0时，δLp’=0
② δLp '∝ d 平板厚则球差大。
③δLp0 '∝ u12 平板虽薄但孔径大，球差也大。
5 10 15 20 25 r
必为实物成虚像或虚物成实像， 加同心面得齐明透镜
半反常区 反常区
A’
A
四、初级球差，第一赛得和数
仅有初级量的区域称赛得区，该区内有 sin U ≈ u
得 SⅠ = luni(i − i')(i'−u)
初级球 差分布
系数
δL0 ' =
n1u12 nk 'uk '2
δL0
校正球差外还可校正另一种像差。
五、薄透镜和薄透镜系统的初级球差
应用光学教学大纲
附件2：《应用光学》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：应用光学课程名称（英文）：Applied Optics课程类别：必修课课程性质：学科基础课计划学时：48（其中课内学时：48 ，课外学时：0）计划学分：3先修课程：高等数学选用教材：《应用光学》第2版，胡玉禧编著，中国科学技术大学出版社，2009年2月，非自编；中国科学院指定考研参考书开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程课程负责人：梁春雷课程网站：无二、课程简介（中英文）本课程主要探讨的是几何光学的基本知识，研究的是光的传播和成像规律，典型光学系统的工作原理、光学特性，像差理论的部分内容。
它是仪器科学与技术、光电信息科学与工程等专业的必修专业基础课程。
通过本课程的学习，使学生掌握几何光学典型的理论基础，理解部分像差理论的基本思想，掌握典型光学系统设计的基本理论和设计方法。
通过本课程的学习，能够为其它光学后续课程，诸如：光学测量、光学设计等打下良好的基础。
通过本课程的学习能够培养学生具有在生产及科研实践中理解、分析及解决问题的能力。
This course mainly studies the content of geometrical optics, in which the light propagation and imaging law, working principles and optical properties of typical optical systems, partial aberration theories and so on are given detailed description. It is the compulsory professional basic course for the professions of Measurement and Control Technology and Instrumentation, Optoelectronic information science and engineering.The objective of this course is to make students master the typical theoretical foundation for geometrical optics, understand the fundamental thoughts of partial aberration theory, master fundamental theories and design methods for typical optical systems.The study of this course can provide a basis for the subsequent professional courses such as optical measurement and optical design. This course makes them have the ability of understanding, analyzing and solving problems in production and research practice.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识传统的教学模式偏重公式推导，学生普遍感觉比较抽象，理解难度较大。
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浙江大学应用光学知识点
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第一章几何光学基本定律与成像概念(3学时)
1. 发光点、波面、光线、光束
2. 光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律及其矢量形式
3. 全反射及临界角
4. 光程与极端光程定律（费马原理）
5. 光轴、顶点、共轴光学系统和非共轴光学系统
6. 实物（像）点、虚物（像）点、实物（像）空间、虚物（像）空间
7. 完善成像条件
第二章球面与球面系统(3学时)
1. 子午平面
2. 物（像）方截距、物（像）方倾斜角
3. 符号规则
4. 近轴光线与近轴区，高斯光学，共轭点，单个折射球面成像特征：对细小平面以细光束成完善像，像面弯曲
5. 阿贝不变量，单个折射球面的近轴物像位置关系
6. 折射球面的光焦度、焦点和焦距
7. 垂轴放大率、沿轴放大率、角放大率：物理意义及关系
8. 拉氏不变量
第三章平面与平面系统(5学时)
1. 平面镜的像，平面镜的偏转，双平面镜二次反射像特征及入、出射光线的夹角
2. 平行平板的近轴光成像特征
3. 常用反射棱镜及其展开、结构常数
4. 屋脊棱镜与棱镜组合系统，坐标判断
5. 角锥棱镜
6. 折射棱镜及其最小偏角，光楔
7. 光的色散
8. 光学材料及其技术参数
第四章理想光学系统(9学时)
1. 理想光学系统原始定义
2. 理想光学系统的焦点、焦平面、主点、主平面
3. 理想光学系统的节点
4. 理想光学系统的物像位置关系，牛顿公式和高斯公式
5. 理想光学系统物方焦距与像方焦距的关系
6. 理想光学系统的拉氏不变量
7. 理想光学系统的光焦度及其与焦距的关系
8. 理想光学系统的垂轴放大率、沿轴放大率和角放大率及其关系
9. 几个特殊位置的三种放大率
10. 理想光学系统的作图法
11. 理想光学系统的组合：作图法和计算法
12. 远距型和反远距型理想光学系统模型
13. 多光组组合，正切计算法，截距计算法
14. 各光组对总光焦度的贡献
15. 焦距仪基本原理
16. 望远镜系统的理想光学系统模型
17. 视觉放大率概念
18. 望远镜与其他光组的组合
19. 薄透镜成像原理
20. 厚透镜的基点和基面及其与光组组合的关系
第五章光学系统的光束限制(5学时)
1. 光阑的概念
2. 孔径光阑及其判断
3. 入瞳、出瞳的概念及其与孔径光阑的共轭关系
4. 入、出瞳在光学系统中的作用
5. 主光线
6. 视场光阑概念、位置
7. 视场光阑在光学系统中的作用
8. 拦光及渐晕光阑
9. 渐晕系数
10. 对准平面、景像平面、远景平面、近景平面、远景深、近景深、景深
11. 景深与焦距、相对孔径、对准距离的关系
12. 物（像）方远心光学系统
第六章光度学基础(4学时)
1. 辐射能通量、光通量
2. 光谱光视效率、发光效率
3. 发光强度、光照度、光出射度、光亮度
4. 黑体与白体，余弦辐射体
5. 光束在同种介质中传播时的光亮度
6. 经界面反射和折射时光亮度的传播
7. 光学系统透过率的计算
8. 成像光学系统像面轴上点的照度
9. 像面照度与视场的关系
其他：期中考试(2学时), 总复习(1学时)
实验
光学系统的成像原理（透镜成像、棱镜成像）与光组组合
光学系统的焦距测量
光学材料的参数测量
典型光学系统
第七章典型光学系统(11学时)
眼睛(2)
1. 眼睛的构造，黄斑、中心凹、视轴、盲斑
2. 标准眼和简约眼
3. 眼睛的调节，远点(距)、近点(距)，正常眼和非正常眼(近视、远视、散光、斜视)
4. 眼睛的适应，眼睛的分辨本领与相关因素，瞄准精度
5. 眼睛的立体视觉，立体视差角、立体视差、体视锐度、体视圈半径、体视阈值
放大镜(1)
1. 放大镜的成像原理
2. 放大镜的放大倍率
3. 放大镜的光束眼制
显微镜及照明系统(2)
1. 显微镜的成像原理、放大倍率
2. 显微镜的基本结构和齐焦条件
3. 显微镜的光束限制
4. 显微镜的景深及相关因素
5. 显微镜的分辨率，数值孔径，有效放大率与数值孔径关系
6. 显微镜的物镜和目镜，镜目距和工作距离
7. 显微镜的临界照明与柯拉照明，两对共轭关系，照明系统应满足的条件望远镜及转像系统(3)
1. 望远镜的成像原理与放大率
2. 望远镜的分辨率与正常放大率
3. 望远镜的瞄准精度
4. 望远镜的主观亮度
5. 望远镜的光束限制
6. 望远镜的物镜和目镜，视度调节
7. 望远镜的棱镜转像系统、单组透镜转像系统和双组透镜转像，场镜的作用
8. 光学系统外形尺寸计算（含棱镜展开及空气平板法）
摄影光学系统(2)
1. 摄影光学系统的焦距、相对孔径（与光圈数的关系）和视场
2. 摄影物镜的光束限制，相对孔径与照度关系
3. 摄影物镜的景深和几何焦深
4. 摄影物镜的分辨率
5. 摄影物镜与各种镜头效果
投影及放映光学系统(1)
1. 像面照度均匀时投影系统和照明系统的位置关系，对照明系统的要求
2. 宽银幕镜头简介
第八章像差概论(10学时)
球差、正弦差(3)
1. 球差概念，轴向球差与垂轴球差，初级球差与高级球差
2. 球差曲线，具有初级球差和二级球差时的特征
3. 单个折射球面的球差特征，三个无球差点、反常区与半反常区，齐明透镜设计
4. 初级球差与孔径的关系，第一赛得和数，整体缩放对像差的影响
5. 薄透镜与简单薄透镜系统的球差特征、最小球差形状
6. 平行平板的球差
轴外像差(3)
1. 正弦条件，等晕成像和等晕条件
2. 轴外像差概念
3. 彗差的产生、度量、现象
4. 像散与像面弯曲的产生、现象、像散与场曲的度量与曲线
5. 畸变的产生、现象、畸变的度量与畸变曲线
6. 初级轴外像差与孔径、视场的关系，第三、四、五赛得和数
7. 匹兹凡面弯曲及其校正方法
色差(2)
1. 位置色差的产生与现象，位置色差的度量与色差曲线，位置色差与球差的异同
2. 三色球差曲线，二级光谱概念
3. 倍率色差的产生、度量、现象
4. 初级位置色差与初级倍率色差，与孔径、视场的关系，第一色差和数与第二色差和数
5. 平行平板的位置色差
6. 单薄透镜与薄系统的位置色差特征及倍率色差特征，位置色差、倍率色差的校正
第十章波像差与像质评价(3学时)
1. 波像差概念，瑞利判据，与几何像差关系，离焦原则
2. 参考点移动引起的波像差，焦深
3. 色差引起的波像差，球色差、几何色差与波色差的关系
4. 光学系统的像差容限
5. 光学系统的像质评价（几何像差曲线、点列图、波像差、传递函数）
6. 光学系统的像质检验（星点检验、分辨率、传递函数，波面测量）
其他：习题讨论1学时，总复习1学时
光学CAD课程设计知识点
光学系统的光路计算(3学时)
1. 第一近轴光和第二近轴光
2. 近轴光线的初始条件
3. 近轴光线的光路计算
4. 子午面内实际光线的初始条件
5. 子午面内实际光线的光路计算
6. 沿主光线的细光束计算初始条件
7. 沿主光线的细光束像点的计算
8. 光路计算的后处理
光学自动设计概述(3学时)
1. 结构参数与像差函数
2. 评价函数
3. 加权阻尼最小二乘法
4. 边界条件
5. 光学系统图画法
6. 光学零件图画法
7. 光学零件公差
光学设计软件介绍(4学时)
1. Zemax软件总体介绍
2. 光学系统结构参数输入
3. 光学系统外部参数输入
4. 评价函数输入
5. 光学系统二维、三维图
6. 沿轴像差图形及数据
7. 轴外像差图形及数据
8. 像质评价图形及数据（点列图、波像差、传递函数）
9. 优化设计边界条件
10. 优化设计功能应用设计实践(30学时)。