北京理工大学820物理光学解析6
北京理工大学应用光学课件讲解
以该点为焦点，该直线为准线的抛物面。 对焦点和无限远 轴上点符合等光程。
等光程的折射面 二次曲面
应用光学讲稿 • 两镜系统基本结构形式
应用光学讲稿
应用光学讲稿
• 常用两镜系统
• 1、 经典卡塞格林系统
• 主镜为凹的抛物面，副镜为凸的双曲面，抛物 面的焦点和双曲面的的虚焦点重合，经双曲面后成 像在其实焦点处。卡塞格林系统的长度较短，主镜 和副镜的场曲符号相反，有利于扩大视场。
一种介质对另一种介质的折射率
2、绝对折射率
介质对真空或空气的折射率n c v
应用光学讲稿
3、相对折射率与绝对折射率之间的关系
相对折射率：
n υ1
1, 2 =
υ2
C
第一种介质的绝对折射率： n 1 = υ1
C
第二种介质的绝对折射率： n 2 = υ2
所以
n2
n 1, 2 =
n1
应用光学讲稿
三、用绝对折射率表示的折射定律
3.过光轴任一截面内的成像性质是相同的 空间的问题简化为平面问题，系统可用过光轴的一个截面
来代表
应用光学讲稿 共轴理想光学系统的成像性质 4.当物平面垂直于光轴时，像平面也垂直于光轴
应用光学讲稿
5. 当物平面垂直于光轴时，像与物完全相似
像和物的比值叫放大率
y'
y
所谓相似，就是物平面上无论什么部位成像，都是按同一放 大率成像。即放大率是一个常数
应用光学讲稿
第一节 光波与光线
一般情况下, 可以把光波作为电磁波看待，光波
波长：
λ
应用光学讲稿
• 光的本质是电磁波 • 光的传播实际上是波动的传播
北京理工大学819物理光学2000-01、03-08、14年(14年回忆版)考研专业课历年真题汇编
2014年北理工819物理光学试题
一．名词解释（10分）
1. 波面 (好像是波面，比较简单)
2.清晰度
二．填空题（30分）
似乎都是第一章的东西，好像还有关于o光、e光的知识点。
比较基础，具体的我就记不清楚了。
三．简答题（共60分，每道题20分）
这里的简答题并不简单，也不是简答就能解决的，感觉挺难的。
1. 七种光的辨别。
椭圆偏振光、部分椭圆偏振光、圆偏振光、部分圆偏振
光、线偏振光、部分线偏振光、自然光。
给你一个检偏器和一个1/4波
片。
2. 给了下面其中一个公式（我不记得是哪一个），然后有几问，只记得好像
有对光栅方程的考察，还有就是参数a,d,N对光栅的影响。
（这道题相对
第一道题就比较简单，只要把书本上的知识点记牢并且理解就行了）
3．这道题我考试前做过，不过也不太简单。
（我感觉就是一计算题，而不是简答题）题目大意就是一平面波与一球面波干涉，求出干涉强度。
与2006年北理期末考题是一样的。
820普通物理(光学)
南京信息工程大学硕士生入学考试普通物理《光学》复习考试大纲考试科目代码：820考试科目名称：普通物理《光学》第一部分目标与基本要求一、目标光学是我校“光学工程”硕士研究生入学考试的专业基础课之一，它的评价标准是高等学校优秀本科毕业生所能达到的水平，以保证被录取者有良好的光学理论基础。
主要考查学生系统掌握物理光学的基本原理、基础知识及相关应用能力。
要求考生具备较为扎实的物理光学基础，以便后续相关课程的学习并为今后的科学研究打下光学基础。
二、基本要求考生应着重掌握物理光学的基本概念、基本原理、基本规律，适当注意物理光学与自然科学、工程技术相关学科的联系，应用物理光学知识解决实际问题。
三、考试形式与试卷结构（一）答卷方式：闭卷，笔试（二）答题时间：180分钟（三）题型：证明和计算（四）参考书目（略）：第二部分内容与考核目标一、光的本性（45%）1. 掌握积分和微分形式的迈克斯韦尔方程组，物质方程2. 熟练掌握电磁场的波动性，波动方程，光速，折射率3. 理解平面电磁波的简谐形式和复数形式，复振幅和光强度，平面电磁波的性质4. 理解辐射能，坡印廷矢量5. 掌握电磁场的边值关系6. 理解光线与光程的概念，理解光传播的直线性、独立性和可逆性。
7. 掌握反射、折射定律，了解菲涅尔公式，反射率和透射率及全反射8. 了解隐逝波、了解金属表面的透射和反射9. 了解光的吸收、色散和散射10. 熟悉棱镜、光纤的基本结构及其应用11. 理解光的横波性与偏振特性以及自然光、部分偏振光与偏振光的概念12. 熟练掌握布儒斯特定律以及利用反射和折射获得平面偏振光的方法13. 熟练掌握马吕斯定律14. 熟悉光的量子性的基本概念15. 理解黑体辐射、光电效应、康普顿效应及光的波粒二象性二、光的干涉（35%）1. 熟悉波前的概念及球面波的傍轴条件与远场条件2. 理解波动叠加与光的干涉现象，深刻理解光的相干条件及干涉条件3. 掌握获得相干光波的方法4. 熟练掌握杨氏干涉实验的分析方法、干涉图样强度分布及干涉条纹特点，熟悉杨氏干涉的应用5 熟悉空间相干性的概念及光源宽度与光场空间相干性的关系，熟悉时间相干性的概念及光源光谱宽度与光场时间相干性的关系6. 熟练掌握薄膜等倾、等厚干涉的特点与分析方法，熟练运用光程差或相位差公式计算有关薄膜干涉问题7. 熟悉增透膜、增反膜的概念及应用8. 掌握迈克尔逊干涉仪、法布里－珀罗干涉仪的原理、特点及应用三、光的衍射（40%）1. 熟悉光的衍射现象及惠更斯－菲涅耳原理2. 掌握利用菲涅耳半波带法和振幅矢量法分析圆孔和的菲涅耳衍射3. 掌握夫琅和费衍射图样的观察方法4. 掌握利用菲涅耳半波带法、振幅矢量法以及衍射积分法分析单缝、矩形孔及双缝的夫琅和费衍射，理解衍射图样的光强分布特点5. 熟悉圆孔夫琅和费衍射图样的特点，掌握艾里斑与圆孔大小的关系6. 熟练掌握平面光栅衍射的分析方法、衍射图样强度分布特点、光栅光谱、以及光栅方程的运用7. 熟悉闪耀光栅、正弦光栅以及体光栅的概念及衍射特点8. 熟悉衍射与干涉的关系四、光的偏振与晶体光学基础（10%）1. 熟悉晶体的双折射现象2. 深刻理解单轴晶体双折射的特点以及寻常光和非常光的概念3. 熟练掌握各种偏振光学器件的原理、结构特点及应用4. 熟练掌握自然光、部分偏振光、平面偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的获得与检验方法5. 掌握平面偏振光干涉的分析方法、干涉图样的强度分布特点6. 熟悉应力双折射、电光效应、磁光效应的概念及可能应用7. 熟悉圆双折射的概念，掌握自然旋光和磁致旋光效应（法拉第效应）的特点及可能应用五、光的吸收、色散及散射（10%）1. 熟悉吸收及吸收光谱的概念，掌握吸收定律2. 熟悉色散的特点及正常色散和反常色散的区别3. 熟悉相速度与群速度的概念及相互联系4. 熟悉散射的概念及一般规律，理解瑞利散射、米氏散射、拉曼散射的特点六、傅立叶光学（10%）1. 理解平面波的复振幅和空间频率2. 理解单色波场中复杂的复振幅分布及其分解，透镜的透射系数推导，傅立叶积分与光场复振幅分解的关系3. 掌握衍射现象的傅立叶分析方法，夫琅和费近似下衍射场与孔径场的变换关系，矩孔、单缝、双缝、多缝、圆孔的夫琅和费衍射计算，菲涅尔衍射的傅立叶变换表达4. 理解透镜的傅立叶变换性质和成像性质，物体与透镜的相对位置不同，透镜后焦面上的光场变化规律，轴上和轴外点物的成像关系分析方法5. 了解相干成像系统分析及相干传递函数，相干传递函数的推导，方型和圆形出瞳时的相干传递函数6. 了解非相干成像系统分析及光学传递函数，光学传递函数的推导，相干传递函数和光学传递函数的关系，方型和圆形出瞳时的光学传递函数，有像差时相干传递函数和光学传递函数的形式7. 理解阿贝成像理论和阿贝-波特实验8. 了解相干光学处理系统及其应用9. 了解非相干光学处理及其应用。
北京理工大学820应用光学1999-08、11、13-14年(11年回忆版)考研专业课历年真题汇编
第1页，共3页 一、问答题（共60分，每小题6分）
1.用显微镜观察相距0.0005mm 的两物点，采用划线对准的方式，视放大率至少要多少？
2.什么叫望远镜的视角分辨率和衍射分辨率？已知望远镜的视放大率为30×，出瞳距离为1.5mm ，求该望远镜的视角分辨率和衍射分辨率。
3.什么叫主平面？什么叫节平面？主平面和节平面什么条件下重合？
4.什么叫波像差？光学系统成像质量的判断标准是什么？
5.已知棱镜展开厚度为d = 50mm ，折射率n = 1.5，求像面的移动距离。
6.一个发光圆盘（可视为朗伯光源），在与法线成30°角方向上的光强为I 。
求出射光通量。
7.什么是光圈数？在5.6、8、11这几个光圈数中，相同曝光时间下，哪个进光量最大？
8.投影仪分为哪几个部分？分别有什么作用？
9.什么叫场镜？场镜有什么作用？
10.什么叫渐晕？渐晕大小如何表示？
二、叙述及证明题（共30分，每小题10分）
1.描述如何判断平面棱镜系统的成像方向。
2.两组透镜组成倒像系统，对无限远物体成像，焦距分别为f 1′和f 2′，中间的两个透镜之间为平行光。
将倒像系统旋转180°，保持物、像位置不变。
证明系统总的视放大率
2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目代码： 820 科目名称： 应用光学
★ 答卷须知
试题答案必须书
写在答题纸上，在
试题和草稿纸上
答题无效。
北京理工大学-光学工程专业介绍
术者);应用光学+光电技术+电子技术(含模拟数字部分)+计 算机基础(初试考物理光学者);物理光学+光电技术+电子技 术(含模拟数字部分)+计算机基础(初试考应用光学者); 物理光学+应用光学+光电技术+计算机基础(初试考电子技 术者);应用光学+光电技术+电子技术(含模拟数字部分)+计 算机基础(初试考物理光学者);物理光学+光电技术+电子技 术(含模拟数字部分)+计算机基础(初试考应用光学者); 物理光学+应用光学+光电技术+计算机基础(初试考电子技 术者);应用光学+光电技术+电子技术(含模拟数字部分)+计 算机基础(初试考物理光学者);物理光学+光电技术+电子技 术(含模拟数字部分)+计算机基础(初试考应用光学者); 物理光学+应用光学+光电技术+计算机基础(初试考电子技 术者);应用光学+光电技术+电子技术(含模拟数字部分)+计 算机基础(初试考物理光学者);物理光学+光电技术+电子技 术(含模拟数字部分)+计算机基础(初试考应用光学者); 物理光学+应用光学+光电技术+计算机基础(初试考电子技 术者);应用光学+光电技术+电子技术(含模拟数字部分)+计 算机基础(初试考物理光学者);物理光学+光电技术+电子技 术(含模拟数字部分)+计算机基础(初试考应用光学者); 物理光学+应用光学+光电技术+计算机基础(初试考电子技 术者);应用光学+光电技术+电子技术(含模拟数字部分)+计 算机基础(初试考物理光学者);物理光学+光电技术+电子技 术(含模拟数字部分)+计算机基础(初试考应用光学者); 物理光学+应用光学+光电技术+计算机基础(初试考电子技 术者);应用光学+光电技术+电子技术(含模拟数字部分)+计 算机基础(初试考物理光学者);物理光学+光电技术+电子技 术(含模拟数字部分)+计算机基础(初试考应用光学者); 物理光学+应用光学+光电技术+计算机基础(初试考电子技 术者);应用光学+光电技术+电子技术(含模拟数字部分)+计
北理工820应用光学考研真题(1999-2014)
������
J
J’
������′
4. 已知主点 ������1、������1′、������2、������2′ 和焦点������1、������1′、������2、������2′，求像������′������′的物 AB。
第 2 页，共 6 页
������1 ������1′
������2 ������2′
3. 一望远系统物镜焦距为 300mm，物方视场角2������ = 8°，从目镜出射的像方视 场角为2������′ = 69.9277°，出瞳直径������′ = 6mm，物镜后方有一靴型屋脊棱镜（玻璃 折射率为 1.5163，棱镜展开厚度为 L = 2.98D）作为倒像系统，棱镜出射面到目 镜的距离为 40mm，求棱镜入射面的口径������棱1为多少？棱镜出射面的口径������棱2为 多少？望远物镜到棱镜入射面之间的距离为多少？（物镜、目镜均按薄透镜计算） （10 分）
五、问答及证明题（共 15 分，每小题 5 分） 1. 证明点光源照明一微小平面时的光照度公式为
������ cos ������ ������ = ������2 其中 I 为发光强度，������为平面法线方向和照明方向的夹角，������为平面与光源之间的 距离。
2. 证明望远系统中用了场镜以后并不影响原有光学系统的光学特性，在望远系 统中使用场镜有什么作用？
第 4 页，共 6 页
3. 画图并推导出理想光学系统物像关系的牛顿公式。
六、计算题 1. 一物镜焦距为 2200m 的平行光管用来测量一焦距为 100mm 的被测系统，在 被测系统的物方焦面上放置一直径为 0.1mm 的小孔，问此小孔经被测系统和平 行光管后，像的直径为多少？现在在平行光管后面加一负透镜，使小孔像放大到 8.8mm，并要求新像点在原像点后 200mm 处，求负透镜的焦距以及与平行光管 物镜之间的距离。（所有系统均按薄透镜系统计算）（10 分）
2013年北京理工光学工程820应用光学初试、复试回忆（定稿）
2013年北京理工光学工程820应用光学初试、复试回忆（定稿）第一篇：2013年北京理工光学工程 820应用光学初试、复试回忆（定稿）2013年北京理工光学工程复试笔试回忆（不全）：物理光学：干涉图形的强度分布、条纹类型，有一个题是画出所给出的图上三个不同位置观察屏的干涉条纹；求晶体中光的偏振方向等电子技术：数电考了斯密特触发器、555的计算和画电压波形等，模电考了判断负反馈的类型，用集成运放设计设计一个vi：vo=1:2的放大电路（画图，并求各电阻的值）等；计算机基础：名词解释：如usb等，冯诺依曼计算机的组成，用C语言编写一个简单程序等。
光电成像：名词解释及英文全称，如CCD、ICCD、MCP等，黑体的几个方程及原理，探测器的分类及原理、区别，画框图等。
英语听力:一共20个题，语速快，两题之间隔时间很短，必须很快选出答案。
面试：英语：自我介绍，问了我怎么看待中国和日本的关系（他们什么问题都有，没法准备，看你的口语水平和随机应变能力），读并且翻译一段话（和光有关的）。
综合面试：1）抽一张纸有4个题，立即回答出来，分别是：应光、物光、电子技术、计算机方面的。
题很多范围很广，每个人都不一样，我抽到的是1、远心光路及作用2、激光器的结构、原理及激光的特性；3、负反馈的类型及作用4、数据的传输方式：并行传输和串行传输及特点，2）然后就是说一下自己做过的东西和毕设，根据你说的提问题，这部分很重要，看你的动手能力。
3）问了一个人文题：怎样看待因日本核辐射引起的抢盐风潮？下面是网上的回忆版：初试：（来自考研论坛）一简答题1.为什么要求光学系统中，光学元件要与光轴垂直放置？2.光学系统中，常用的基点和基面有哪些？3.什么是节平面？节平面的性质有哪些？4.物方远心光路和像方远心光路对于减少相差有什么作用？5.什么是场镜，它的作用是什么？还有一些题，现在是真的记不清楚了，但是都算比较简单的。
二证明题1.考察的是第二章的内容。
北京理工大学820应用光学模拟题5
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因为专一所以专业，理硕教育助您圆北理之梦。
详情请查阅理硕教育官网1．-个5倍的显微物镜c按薄透镜组考惫，，物像之间的共轭距离为190 rnm，求该物镜的焦距物平面离透镜的距离。
2．-个8倍的望远镜系统由物镜、斜方棱镜，目镜构成。
斜方棱镜的入射面到物镜的距离为110 mm，斜方棱镜口径为30 mm，折射率为1.5，棱镜的出射面到目镜的距离为30 mm，求物镜和目镜的焦距。
如果入瞳和物镜重合，物镜通光口径多大？（透镜均按薄透镜考虑）3．3．用一个60 W灯泡照明2m远处并与照明方向成45。
的平面，假定灯泡发光效率（光视效能）为10 Im/W，各方向均匀发光，求被照表面的照度等于多大？4根据理想光学系统的成像性质，导出以主点为原点的共轭点方程式和垂轴放大率。
3．设有一个同心透镜，其厚度为30mm，玻璃折射率为1.5，焦距为-100 mm，求两个半径等于多少？它的主面在哪里？5.已知显微镜的视度大率为300，目镜的焦距为20 rnm，求显微镜物镜的倍率。
假定人眼的视角分辩率为60”，问使用该显微镜观察时，能分辨的两物点的最小距离等于多少？该显微镜物镜的数值孔径不小于多少？6.设幻灯机离开投影屏幕的距离为45 m，投影屏幕为5 mX4 m，幻灯片尺寸为20 mX16 m，光源亮度为12 000熙提，聚光系统使幻灯片均匀照明，并使光束充满物镜口径，如果物镜的透过率为0.6，要求屏幕照度为100 lx，求该幻灯祝物镜的焦距和相对孔径，7.人眼垂直看水池1 m处的物体，试问物体的像到水面的距离是多少（水的折射率为1. 33）?8.对于一个共轴理想光学系统，如果物平面倾斜于光轴，试问其像的几何形状是否与物相似。
北京理工大学参考书目
《物理化学》上下册 高等教育出版社
第四版
天津大学物理 化学教研室编 王正烈等修订
837 无机化学(B) 《无机化学》第四版 高等教育出版社 大连理工大学
梅凤翔、周际 838 工程力学基础 《工程力学》上、下册 高等教育出版社
平、水小平
《工程力学学习指导》 北京理工大学出版 梅凤翔、周际
上、下册
社
平、水小平
语语言、日本文学、
樱枫社
学院联系邮寄）
日本概况)
加藤彰彦、佐 治圭三等编
《日本国家概况》 南开大学出版社 刘笑明编著
858 运筹学
《运筹学》第二版 机械工业出版社 吴祈宗
《管理运筹学》第二版 高等教育出版社 韩伯棠
《运筹学学习指导及习 机械工业出版社 吴祈宗
题集》
859 信息管理与知识 《知识产权法学》
《电子计算机组成原 北京理工大学出版
蒋本珊
理》（第三版）
社
《数据结构》（C 语言 清华大学出版社 严蔚敏
版）
878 大学物理（电磁
《大学物理学》（第
学、波动与光学、量
清华大学出版社
三、四、五册）
子物理）
张三慧主编
879 德语语言文学专 业（德语文学、德国 《德国文学简史》 概况）
外语教学与研究出 Karl-Heinz
北京理工大学考研参考书目
考试科目编码及名称 参 考 书 目 出版社名称
编者
613 药理学
《药理学》第五版 人民卫生出版社 李端
614 数学分析
《数学分析》（第二 高等教育出版社 陈纪修
版）
615 创作
无参考书目
616 基础英语
无参考书目
617 法学基础（法理 《法理学》（第二版） 高等教育出版社 张文显
北京理工大学820应用光学2002年考研专业课真题试卷
北京理工大学2002年硕士研究生入学考试试题
一、问答题（共30分，每小题2分）
1.什么叫“临界照明”？什么叫“柯勒照明”？
2.什么叫望远镜的“有效放大率”？
3.什么叫“理想光学系统的衍射分辨率”？它等于什么？
4.什么叫“畸变”？它与什么因素有关？
5.红光和紫光哪种波长长？对同一个透镜，红光与紫光哪个的焦距长？
6.光学系统中光能的损失包括哪些部分？通常采用什么方法减少反射损失？
7.什么叫“人眼的视见函数”？在哪种波长下人眼的视见函数等于1？
8.什么叫“景深”？景深与焦距和相对孔径有什么关系？
9.什么叫“物方远心光路”？什么叫“像方远心光路”？
10.望远镜的垂轴放大率、角放大率和视放大率有什么关系？
11.什么叫“人眼的视角分辨率”？它等于什么？
12.像方焦点与谁共轭？物方焦点与谁共轭？
13.满足全反射的条件是什么？
14.物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？
15.对棱镜展开有哪两个要求？
二、证明题（共16分，每小题4分）
1.证明通过望远镜观察发光面时，主观光亮度小于人眼直接观察的主观光亮度。
第1页，共4页。
北京理工大学光学工程专业物理光学课件与习题答案
a0 a0 2
4
rect
b0
a
f , f
a0b0exp
j 0
2
sinc
a0 x
2 f
cos
a0x 2 f
0
2
sinc
b0
y f
E x,
y
a0b0
j f
exp
j
f
x2 y2 2f
0
2
sinc
a0
2
x f
cos
a0x 2 f
④ 对于夫琅和费衍射： E (P) (x, y)， E (P) E (P) (x, y) (x, y) (当x y 0) E (P) E (P)(当x and (or) y 0)
或
(x, y) (x y 0)
L L (x, y)(x y 0以外的一切点)
⑤ 菲涅耳衍射：公式 E (P) E (P) E (P) 仍然成立，但
3．直边夫琅和费衍射
A step
E x, y
1
j f
exp jk
f
x2 2f
y2
f j2
x
1 2
x
f
y
f
1
L
x,
y
4
2
x
2
（当x, y 0)
x, y 当x=y=0
4．位相物体的夫琅和费衍射
A
,
rect
a0 a0 2
4
exp
j0
rect
Hole
Diffraction
pattern pattern
Square holes
Round holes
Moon coronas are due to diffraction.
北京理工大学820物理光学解析6
Ke 15 60 900 lm
有了光谱光视效能后，光通量公式可写成
d CV ()de K ()de
总的光通量应该等于整个波长范围内上式的积分
d
0
0 K ()de
0 K ()e d
发光体的发光特性：光视效能
K
e
0 K ()e d
0 e d
应用光学讲稿 计算举例：一个功率（辐射通量）为60W的钨丝充气灯 泡，假定它在各方向上均匀发光，求它的发光强度。
d
ds r2
2
s in d
2d
c os
将上式积分得
0 2d cos 2 (1 cos )
或§6-2 辐射度学中的基本量及其计量单位
一、辐射通量
e 单位时间内辐射体辐射的总能量-----辐射功率
单位：瓦特 （W）
反映辐射强弱，是辐射体各波段辐射能量的积分
•光度学中，为表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一
个函数 V ，称为视见函数，又称光谱光视效率。
应用光学讲稿 把对人眼最灵敏的波长 555nm 的视见函数定为1，即 V (555) 1
假定人眼同时观察两个位于相同距离上的辐射体A和B，这两 个辐射体在观察方向上的辐射强度相等，A辐射的电磁波波长
光，在某一方向上辐射强度Ie 上的发光强度为1cd。
1683(W
/
sr )
，则发光体在此方向
1cd c 1 1 W / sr 683
c 683(cd sr ) W
代回发光强度表示式， I 683V ()Ie
若 I 1cd d 1sr
则 d Id 1 流明（lm）
应用光学讲稿
3、光谱光视效能
d e
北理工 偏振光谱
北理工偏振光谱
"北理工" 可能指的是中国的一所高校，即北京理工大学。
在光学和物理学领域，偏振光谱是一项重要的研究方向。
偏振光谱是指在实验中对材料或样品进行光谱测量时，考虑光的偏振状态变化的一种手段。
光是电磁波，其振动方向可以沿着不同的方向，而偏振光谱则主要关注这些振动方向的变化。
在偏振光谱实验中，常用的一些术语和技术包括：
1.偏振光源：产生特定偏振状态的光源，例如线偏振光源。
2.偏振片：可以通过选择性地透过或阻挡特定振动方向的材料。
偏振片用于调整实验中的光的偏振状态。
3.偏振光谱仪：用于测量样品对不同偏振状态的光的吸收、散射
或透射等性质的仪器。
4.偏振度：衡量样品对光的偏振状态改变的程度。
偏振度为1表
示完全偏振，为0表示无偏振。
5.相位差：描述光波的相位相对于参考波的差异，对于偏振光谱
实验中的干涉效应非常重要。
偏振光谱在材料科学、生物物理学、化学等多个领域都有广泛的应用。
通过研究材料对不同偏振状态光的相互作用，可以获取有关材料的结构、性质和相互关系的信息。
在生物医学领域，偏振光谱还被用于组织结构和生物分子的研究。
北京理工大学应用光学课件大全李林
玻璃 n大
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第四节 光路可逆和全反射
一、光路可逆 1、现象
A
B
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2、证明
直线传播：
A
B
反射：I1=R1
A
R1=I1
折射：
n1 Sin I1 = n2 Sin I2
n2 Sin I2 = n1 Sin I1
B I1 R1
I2 C
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3、应用 光路可逆：
求焦点 光学设计中，逆向计算：目镜，显微物 镜等
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光线的概念
能够传输能量的几何线，具有方向
光线概念的缺陷
采用光线概念的意义： 1.用光线的概念可以解释绝大多数光学现象：
影子、日食、月食 2.绝大多数光学仪器都是采用光线的概念设计 的
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光线是能够传输能量的几何线，具有方向 光波的传播问题就变成了几何的问题 所以称之为几何光学
成分均匀
透光
2、光线在两种均匀介质分界面上传播时: 反射定律，折射定律
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A
AO: 入射光线 OB: 反射光线 OC: 折射光线 NN: 过投射点所做的分界面法线 I1: 入射光线和分界面法线的夹角
，入射角 R1: 反射光线和分界面法线的夹 角， 反射角 I2: 折射光线和分界面法线的夹角
，折射角
N B
I1
R1
O I2
C N
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入射面：入射光线和法线所构成的平面
反射定律：反射光线位在入射面内； 反射角等于入射角 I1=R1。
折射定律：折射光线位在入射面内； 入射角正弦和折射角正弦之比，对两种一 定介质来说是一个和入射角无关的常数 。 Sin I1
北理工物理光学教程第六章题目详解
- 第七讲解题指南6-1 试说明以下几种光波的偏振态：（1）（2）（3）及、的合成波。
（1）由于：所以D是2、4象限线偏振波（2）由于：所以D是右旋圆偏振波（3）由于：所以均是左旋圆偏振波6-2 （1）试分别写出沿z方向传播的左、右旋圆偏振波的波函数表达式。
假设两波的频率均为ω，振幅分别为：。
（2）试用琼斯矢量说明上述两圆偏振波叠加后合成波的偏振态，并画图表示。
，，合成为长轴在x方向的右旋正椭圆偏振波。
6-3 一束振动方向与图平面成角的线偏振光波垂直入射到菲涅耳菱形镜（n=1.51）的端面上，如图所示。
试问经菱形镜两个斜面反射后，出射光的偏振态为何？题6－3图解：入射线偏振波D分解为，对应P分量，对应S分量。
一次全反射的位相跃变之差（相对位相跃变）：代入：求出：所以，出射光：，为右旋圆偏振光。
6-4 有一椭圆偏振波，其琼斯矩阵为。
试求与之正交、且能量相同的椭圆偏振波的琼斯矩阵。
并画图表示这两个波的矢量端点轨迹及旋向。
设：，若：，则于是有：必有：，解出：① 当时，振幅系数满足：，解出：无论那种情况，都有：②当时，振幅系数满足：，解出：于是有：总之，是与正交，且能量相同的右旋椭圆偏振光。
6-5 试把椭圆偏振波分解成：（1）两个与x轴成角而且相互垂直的线偏振波；（2）两个旋转方向相反的圆偏振波。
按照偏振光分解基本公式（6－27）：⑴选取正交基⑵选取正交基6-6 一束自然光入射到空气-玻璃（=1.54）界面上。
（1）试讨论在范围内折、反射光的偏振态。
（2）如果入射角为，试求反射光和折射光的偏振度。
(1) 利用菲涅耳公式,(1-124)-(1-127)可以导出：反射光的偏振度：折射光的偏振度：上式推导中利用关系：，（1－135）代入参数，算出结果：说明入射角等于布儒斯特角，反射光为线偏振光。
6-7如图所示，一细束平行自然光以布儒斯特角射向反射镜，反射光再经反射镜（∥）反射，得到出射光。
如果将镜自图示位置开始绕轴旋转一周。
北京理工大学考研光学系统中成像光束和光阑知识点
一、1. 光阑光学系统中，限制成像光束口径和成像范围的孔或框称为光阑1) 孔径光阑：限制进入光学系统成像光束口径大小的光阑；2) 视场光阑：限制光学系统成像范围的光阑；2. 渐晕和渐晕系数1) 渐晕：由于轴外斜光束宽度小于轴上点光束宽度，引起的相平面轴外部分比相平面中心暗的现象；（这里的轴外和轴上点是指的无穷远点）2) 线渐晕系数：轴上点成像光束宽度D ，视场角为ω的斜光束在子午截面内的光线宽度为D ω，那么D ω和D 之比就是线渐晕系数，用D K 表示；3) 面渐晕系数：轴外光束截面面积和轴上光束截面面积之比，用S K 表示。
3. 入瞳和出瞳、出瞳距离和眼点距离在没有渐晕的情况下，孔径光阑在系统物空间的像称为入瞳，在像空间的像称为出瞳，分别限制入射光束孔径D 和出射光束孔径D ’的大小。
入瞳和出瞳对于光学系统成物像共轭关系。
在没有渐晕情况下，轴外光束中心光线（主光线）必然通过孔径光阑中心。
即物方入射光线中心光线通过入瞳中心，像方出射光线通过出瞳中心。
出瞳位置距离系统最后一面顶点的距离称为出瞳距离。
用'z l 表示，'z l 决定出射光束的位置。
系统存在渐晕时，边缘市场成像光束中心光线不再通过入瞳中心，孔径光阑中心和出瞳中心，这是把边缘视场出射光束中心光线和光轴的交点称为眼点，眼点到系统最后一面的距离称为眼点距离，用'z L 表示。
二、选择望远系统成像光束位置的基本原则1. 首先根据系统光学特性（'',D f f ）的要求，对轴上点边缘光线进行光路计算，确定轴上点边缘光线在系统中每个光学元件或光阑上的口径，这些轴向光束口径是为保证光学系统光学特性，系统中各光学元件所必须的最小口径。
2. 所说的确定光束成像位置，是指选择轴外点的成像光束的位置，成像光束的位置不同，直接影响各光学零件的实际口径。
在保证光学系统光学特性的条件下，能使系统中各光学零件的口径比较均匀的成像光束的位置，是最佳的成像光束的位置。
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§6-4 光度学中的基本量
一、单色光的发光强度和光通量
1、单色光的光通量定义
光度学中的光通量与辐射度觉的部分为光 通量--------用人眼视觉强度来度量的辐射通量。
d C V () de
不管向哪个方向辐射，描述辐射体表面不同位置
上4/2单5/20位19 面积的辐射特性
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四、辐射照度
辐射照度与辐射出射度正好相反，不是发出辐射通量，而是 被辐射体上某一点附近某一微元面积上接收的总辐射通量
符号： Ee
Ee
de ds
d e
A ds
单位：瓦每平方米（W/m2）
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若 I 1cd
d 1sr
d 则4/25/2019 Id 1 流明（lm）
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3、光谱光视效能
C与V ()的乘积称为光谱光视效能，用K() 表示。
K() 683V () 当V () 1时，K()最大，即Km 683cd sr /W
• 辐射体发出电磁波，进入人眼，在可见光范围内，可以产 生亮暗感觉； •可见光范围内，人眼对不同波长光的视觉敏感度不同
•光度学中，为表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一
个函数 V ，称为视见函数，又称光谱光视效率。
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把对人眼最灵敏的波长 555nm 的视见函数定为1，即 V (555) 1
C为单位换算常数。
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2、发光强度
发光强度与辐射度学中的辐射强度相对应。
发光强度指指定方向上单位立体角内发出光通量的多少。也 可以理解为在这一方向上辐射强度中有多少是发光强度。
I
d d
CV ()de
d
C V () Ie
单位：坎（德拉） cd
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辐射体在某一指定方向上单位立体角范围内的辐射通量
符号： I e
Ie
de d
单位：瓦每球面度（W/sr）
表示辐射体在不同方向上的辐射特性
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三、辐射出射度
辐射体上某一点附近某一微元面积上辐射的总辐射通量
符号： Me
Me
de ds
d e
A ds
单位：瓦每平方米（W/m2）
假定人眼同时观察两个位于相同距离上的辐射体A和B，这两 个辐射体在观察方向上的辐射强度相等，A辐射的电磁波波长
为 ，B辐射的波长为555nm，人眼对A的视觉强度与人眼对 B的视觉强度之比，作为 波长的视见函数。
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举例：人眼同时观察距离相同的两个辐射体A和B，假定辐射强 度相同，A辐射波长为600nm, B辐射波长为500nm。 V(600)=0.631 V(500)=0.323 A对人眼产生的视觉强度是B对人眼产生视觉强度的0.631/0.323倍 ，近似2倍。 若要使A和B对人眼产生相同的视觉强度，则辐射体A的辐射强度 应该是辐射体B强度的一半。
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第六章 辐射度学与光度学基础
应用光学讲稿
概述
▲ 光学系统是一个传输辐射能量的系统 ▲ 能量传输能力的强弱，影响像的亮暗
▲光度学：在人眼视觉的基础上，研究可见 光的测试计量计算的学科 ▲辐射度学：研究电磁波辐射的测试计量计 算的学科
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§6-1 立体角的意义和它在光度学中的应用
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§6-2 辐射度学中的基本量及其计量单位
一、辐射通量
e 单位时间内辐射体辐射的总能量-----辐射功率
单位：瓦特 （W）
反映辐射强弱，是辐射体各波段辐射能量的积分
e 0 e d
e
lim
0
d
d
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二、辐射强度
ds rd 2r sin 2r 2 sin d
它对应的立体角为
d
ds r2
2
s in d
2d
c os
将上式积分得
0 2d cos 2 (1 cos )
或者 4 sin2
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2
6
较小时， 2
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常数C：CIE规定：当发光体发出的光全部是 555nm 的单色
光，在某一方向上辐射强度 Ie 上的发光强度为1cd。
1683(W
/
sr )
，则发光体在此方向
1cd c 1 1 W / sr 683
c 683(cd sr ) W
代回发光强度表示式， I 683V ()Ie
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理硕教育—专注于北理工考研辅 导
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它机构理硕教育有得天独厚的优势。丰富的
理工内部资料资源与人力资源确保每个学员
都受益匪浅，确保理硕教育的学员初试通过
率89%以上，复试通过率接近100%，理硕
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一、立体角的意义和单位
平面上的角：
1弧度
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空间上的角：立体角 s
o
Ω
一个任意形状的封闭锥面所包含的空间成为立体角
s Ω＝ r 2
若在以r为半径的球面上截得的面积s= r2，则此立体角为1球面度。
s 整个空间球面面积为4π r2,对应立体角为Ω＝ r 2 ＝4 π
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的需求。因为专一所以专业，理硕教育助您
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二、立体角的计算
假定一个圆锥面的半顶角为 ，求该圆锥所包含的立体角大小。
以r为半径作一圆球，假定在圆球上取一个d 对应的环带，环带宽度为 rd ，环带半径 为 r sin ，所以环带长度为2r sin ，环带总 面积为
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五、辐射亮度
辐射体表面某点附近，在某一指定方向上单位立体角内单位 投影面积上发出的辐射通量
符号： Le
Le
Ie dsn
dsn ds cos
单位：瓦每球面度每平方米（W/sr.m2）
描4/25述/201了9 辐射体不同位置不同方向上的辐射特性
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§6-3 人眼的视见函数