(完整word版)郁道银主编_工程光学(知识点)

1 、波面：点光源发出的光波向四周传播时，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。

2 、几何光学的四大基本定律1 ）光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光是沿着直线传播的。

2 ）光的独立传播定律：不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此互不影响，各光束独立传播。

3 ）反射定律和折射定律（全反射）：全反射：当光线从光密介质向光疏介质入射，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。

sinI m =n ’/n ，其中I m 为临界角。

3 、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。

4 、马吕斯定律光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面正交，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。

5 、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 k ’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）rnn l n l n -=-''' r l l 21'1=+ ( 反射球面，n n -=' )7 、垂轴放大率成像特性：β>0,成正像，虚实相反；β<0,成倒像，虚实相同。

|β|>1,放大；|β|<1，缩小。

注：前一个系统形成的实像，若实际光线不可到达，则为下一系统的虚物。

若实际光线可到达，则为下一系统的实物。

8 、理想光学系统两焦距之间的关系nn f f ''-= 9 、解析法求像方法为何？（牛顿公式、高斯公式）1）牛顿公式：2）高斯公式：'11'1f l l =-10 、理想光学系统的组合公式为何？正切计算法'tan '31U h f11 、几种典型的光组组合及其特点（组成、特点和应用）？12、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，实现转折光路、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。

通过色散进行分光 13、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。

奇数次反射成镜像，偶数次反射成一致像。

平面镜转动α，反射光线转动2α。

14、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，不使物体放大或缩小，只将像从物位置进行一个轴向平移。

近轴区能成完善像，非近轴区不能成完善像。

轴向位移量：等效空气层厚度：d/n15、反射棱镜的种类（4种）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角锥棱镜，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16、折射棱镜的作用?其最小偏向角公式及应用改变光线的出射角，可用于放大偏转量。

最小偏向角：α为棱镜顶角，δ为偏向角。

当光线的光路对称与折射棱镜时，偏向角最小。

已知α，测的最小偏向角δ，即可求得棱镜的折射率n。

17、光楔的偏向角公式及其应用（测小角度和微位移）δ=2(n-1)αcosφ, φ为两光楔相对旋转的角度。

当φ=90°时可用于测微小位移，单个棱镜的偏向角δ已知，棱镜间距离Δz已知，则垂轴方向的微小位移Δy=Δzδ = (n-1)αΔz18、孔径光阑：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：光轴上的物体点与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。

19、视场光阑：限制成像范围的光阑。

入窗/出窗：视场光阑经前/后光学系统在物/像空间所成的像。

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、入窗、出窗三者成物像关系20、渐晕：由轴外点发出的充满入瞳的光线被其他光孔遮拦的现象渐晕光阑：为了改善轴外点的成像，有意识的缩小某一二个透镜直径，挡去一部分成像光线，这种被缩小孔径的透镜或光阑被称为渐晕光阑。

渐晕系数：轴向光束的口径为D，视场角为ω的轴外光束在子午截面内的光束宽度为Dω，这Dω与D之比称为“渐晕系数”，用Kω表示，即Kω=Dω/D21、远心光路：孔径光阑在物镜像方焦平面上，入瞳位于无穷远处，轴外点主光线平行于光轴。

作用：物即使不在设计位置，所成像调焦不准，但弥散圆中心间距不变，不会产生太大误差。

22、光瞳衔接原则：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。

23、场镜的定义、作用在一次实像面处所加的起收敛孔径角作用的透镜。

收敛目镜物方孔径角，还能调节出瞳距离，增大光路，减小筒长。

24、人眼：具有瞳孔调节和视度调节的能力。

人眼极限分辨角ε≈60″。

25、 显微镜系统：1）视觉放大率公式：2）线视场公式：光学系统在物空间能成清晰像的范围250tan y=ω ''60'=ω 显微镜的视觉放大率越大，其在物空间的线视场越小。

3）数值孔径、出瞳出D ： NA=nsinu出D =500NA/Γ4）物镜的分辨率：光学系统所成像符合理想时，光学系统能分辨的最小间隔 道威判据：NAu n aλλβσ5.0sin 5.0===（斜入射时是道威判据） 5）显微镜的有效放大率：7）目镜的视度调节：（8）生物显微镜物出入出目D D D D ==β 出D =500NA/Γ渐晕系数K=50%，目镜的通光孔径入入l l y l h D z e *=*==''2tan 221ω 渐晕系数K=100%，目镜的通光孔径)2(2出D h D z e += 渐晕系数K=0，目镜的通光孔径)2(2出D h D z e -= （9）测量显微镜1tan l h U -=- ')''(h 2111l f l D -=孔 孔物入D D β= 孔出D f D e ∆='26、 开普勒望远系统分辨率和放大率：γβωω==-=-==Γ目出人1'''D D f f tg tg e o 工作放大率： Γ ’=物D =2.3*Γ 分辨率： φ=60''/Γ=140''/物D渐晕系数K=50%，目镜的通光孔径出入l l h D z e *=*=='tan 2tan 22ωω 渐晕系数K=100%，目镜的通光孔径)2(2出D h D z e += 渐晕系数K=0，目镜的通光孔径)2(2出D h D z e -= 最大极限视场角 ''tan o f y =ω y ’为视场光阑的高度，)''(2)'(2'2'tan o e e f f l D f l y l D ++=+==出物出出目ω 目镜承担的视场角为'2ω27、瑞利判据：定义一：一个点物衍射图样的中央极大与近旁另一点物衍射图样的第一极小重合，作为光学系统的分辨极限，认为此时系统恰好可以分辨开两个点物，称此分辨标准为瑞利判据。

定义二：两个波长的亮条纹只有当它们合强度曲线中央极小值低于两边极大值的0.81时才能被分辨开。

28、 平面波、球面波、柱面波的一般式: f v BEλ== ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-•=→→→→wt r k i A E exp ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-•=→→→→wt r k i r A E ex p ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-•=→→→→wt r k i r A E ex p 29、 球面波的傍轴近似：222d y x r ++= r 为到点源（0,0,-d ）的距离)exp()}(2exp{)exp(22iwt y x dk i ikd d A E -+=→→30、 相速度：等相面的传播速度。

k 相v w =31、 群速度：振幅恒值点的移动速度。

32、 维纳光驻波实验：证实了光驻波的存在，光波中对乳胶起感光作用的主要是电矢量。

33、 反射系数：)sin()sin(2121θθθθ+--=s r )tan()tan(2121θθθθ+-=p r34、 反射比：21212⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=n n n n ρ35、 光波的叠加原理：当光波在空间某区域相遇时，在相遇点产生的合振动是各个波单独在该点产生振动的矢量和。

36、 准单色光：波长宽度为λ∆与中心波长λ之比远远小于1的光波。

37、 干涉：在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象。

38、 在扩展光源照明下楔形平板产生的干涉条纹的定域面应如何确定：定域面可由照明场中对应于β=0的光线通过干涉系统后在干涉场中的交点的轨迹来确定。

39、 干涉滤光片在可见光区内的中心波长：2nhcos Θ=m λ。

40、 横向相干宽度：当光源宽度等于临界宽度时，通过s1，s2两点的光不能发生干涉，则称此时的s1，s2两点之间的距离为横向相干宽度。

41、 空间相干性：若通过光波场横方向上两点的光在空间相遇时能够发生干涉，则称通过这两点的光具有空间相干性。

空间相干性源于光源的大小。

42、 时间相干性：若同一光源在相干时间∆t 内不同时刻发出的光，经过不同的路径相遇时能够产生干涉，则称光的这种相干性为时间相干性。

43、 相干时间：我们把光通过波列长度或相干长度所需的时间称为相干时间。

44、 眼睛直接观察楔板干涉场比用仪器观察更容易观察到干涉条纹①人眼具有自动调节能力，能使最清晰的干涉条纹成像在视网膜上；②人眼的瞳孔比一般地透镜的孔径小得多，限制了扩展光源的实际有效尺寸，加大了人眼观察干涉区域的定域深度。

45、 衍射：当入射光波面受到限制后，将会背离原来的几何传播路径，并呈现光强不均匀分布的现象。

46、 惠更斯-菲涅耳衍射理论的核心内容：子波相干叠加。

47、 第i 带波带片的半径λif r i =248、 光学薄膜的作用：减小光能在光学元件表面上的反射损失。

49、 单层膜 G n n n 0= 2nh=λ/2 200⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=n n n n n nn n G G ρ 50、 双层膜102n n n n G=51、 倏 逝 波：沿着第二介质表面流动的波。

52、 光拍现象：光强随时间时大时小变化的现象。