《应用光学》期末考试复习课件
应用光学课件-PPT
5)入射窗、出射窗、视阑之间得相互共轭关系。
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
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例:有一光学系统,透镜O1、O2得口径D1=D2=50mm,焦距 f1′= f2′=150mm,两透镜间隔为300mm,并在中间置一光 孔O3,口径D3=20mm,透镜O2右侧150mm处再置一光孔O4,口 径D4=40mm,平面物体处于透镜O1左侧150mm处。求该系统 得孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗得位 置与大小。
两正薄透镜组L1与L2得焦距分别为100mm与50mm,通光口径 分别为60mm与30mm,两透镜之间得间隔为50mm,在透镜L2之 前30mm处放置直径为40mm得光阑,问 1)当物体在无穷远处时,孔径光阑为哪个？ 2)当物体在L1前方300mm处时,孔径光阑为哪个？
4、说明: 1)物体位置改变,原孔阑可能失去控制轴上点孔径角得作用,要重复上述 三个步骤确定孔阑。
工具显微镜中(β 准确)被测物得像与刻度尺相比较,可测物之长度。
物体不论处于何位 置,发出得主光线 都不随物体位置得 移动而变化;读出 刻尺面上光斑得中 心示值,即可求出 准确得象高。
三、 象方远心光路
1、 概念: 某些大地测量仪器或投影仪器中,为了消除像平面与标尺分划刻
线面不重合而引起得测量误差,在物镜得物方焦平面上加入一个光 阑作为孔径光阑,出瞳则位于像方无穷远,称为“像方远心光路”。 2、 应用:
3)物点在无限远时,各光孔像中,直径最小者即为入瞳。入瞳对应得实际 光孔即为孔径光阑。
例:有两个薄透镜L1与L2 ,焦距分别为90mm与30mm,孔径分 别为60mm与40mm,相隔50mm,在两透镜之间,离L2为 20mm处放置一直径为10mm得圆光阑,试对L1前120mm处 得轴上物点求孔阑、入瞳、出瞳得位置与大小。
应用光学期末复习题课件资料
一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_________________,该学生裸眼所能看清的最远距离为_________________。
10.在通常所说的七种像差中，沿轴方向度量的有__ _ 、__ 、__和__ __。
11.在七种初级像差中，宽光束像差有几种？ _______。
12．在带分划板的开普勒望远镜中，是孔径光阑，是视场光阑，若存在渐晕，则是渐晕光阑。
13.唯一没有像差的光学零件为（）。
14、当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转150角，则反射光线将转动（ 300）角。
15. 一平行细光束经一个球面镜后汇聚于镜前50mm处，则该球面镜的曲率半径等于（）。
2．理想光学系统中，无限远轴上物点与（）是一对共轭点，而无限远轴上像点的共轭点是（）。
3．光线经过夹角为 的双平面镜反射后，出射线与入射线的夹角为（）。
4．光学系统的几何像差可分为（）种，其中（）种为单色像差，（）种为色差。
（）是轴上点唯一的单色像差，而（）是主光线像差，只使像产生失真，并不影响像的清晰度。
5．角放大率、轴向放大率和垂轴放大率三者之间的关系为拉赫不变牛顿公式以为坐标原点。
6．转像系统分__ _和_____两大类，其作用是：_1、偶数个平面反射镜成 ( )，奇数个平面反射镜则成 ( )。
单个平面镜绕着和入射面垂直的轴转动α角,反射光线和入射光线之间的夹角将改变 ( )。
2、物方节点与（）共轭，像方焦点与（）共轭，物方焦点与（）共轭。
3、单个折射球面的主点位在（）；反射球面的焦点位于（）。
4、光学系统的孔径光阑限制（），视场光阑限制（）。
在物方远心光路中，孔径光阑位于（）。
5、共轴系统中（）放大率等于1的一对共轭面叫主平面，（）放大率等于1的一定共轭面叫节平面，在（）的情况下，主平面与节平面重合。
6、轴上像点的像差有（）和（）。
8．在球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变、位置色差、倍率色差中，对轴上点成像产生圆形弥散斑的有a. 1 种 b. 2 种 c. 3 种 d. 以上都不对9 以下几种初级像差中，当视场很小时就要考虑的是a. 畸变 b. 彗差 c. 像散 d. 场曲7．几何光学所用到的参量有符号规定，下列符号规定中错误的是：（）（A）沿轴线段，与光线传播方向相同为正。
应用光学复习
反射率和透射率
sin 2 (1 2 ) Rs rs2 sin 2 (1 2 ) tan 2 (1 2 ) R p rp2 tan 2 (1 2 )
n2 cos 2 2 sin 21 sin 2 2 Ts ts n1 cos1 sin 2 (1 2 ) n2 cos 2 2 sin 21 sin 2 2 Tp tp n1 cos1 sin 2 (1 2 )cos 2 (1 2 )
因此，光纤不能有效地传递光能。通常将n0sinφm称为光纤的数值孔径
(NA)，显然，数值孔径表示式为
2 NA n12 n2
n1 n2 2n n 1
2 1
n1 2
n1 n2 n1
例一：一束自然光以布儒斯特角由空气入射到 玻璃(n=1.52)上，试求反射率和透射率及反射光 和透射光的偏振度。
E E0e i ( t kz )
单色球面波 A1 i ( t kr ) E e r 复色波
E eE0 cos( t kz )
A1为离开点光源单位距离处的振幅值。
A1 e ikr E r
E E0 l cos(l t kl z )
l 1
N
频率谱 单色波
rp tp
E0 rp E0 ip E0 tp E0 ip
n2 cos1 n1 cos 2 tan(1 2 ) n2 cos1 n1 cos 2 tan(1 2 )
2n1 cos1 2cos1 sin 2 n2 cos1 n1 cos 2 sin(1 2 )cos(1 2 )
干涉图样相对于ΔR=0的情况，沿着y方向发生了平移。
应用光学课件复习1
（2）焦距的计算
f 2 f 2 ( 100 )(100 ) 200 Δ 50 f1 f1 ( 100 )(100 ) xF 200 Δ 50 x F
根据公式（2-51）
d f1 f 2 50 100 100 50
f1f 2 (100 )( 100 ) f 200 Δ 50
直线传播定律 反射定律 折射定律
3.折射率和光速：
相对折射率： 绝对折射率
sin I1 v1 n1, 2 sin I 2 v2
一种介质对另一种介质的折射率
介质对真空或空气的折射率
c n v
4、发生全反射的条件
（1）由光密介质进入光疏介质
n2 （2）I1>I0 入射角大于全反射角 sin I 0 n 1
第二章共轴球面系统的物像关系
§2-1 共轴球面系统中的光路计算公式 §2-2 符号规则 §2-3 球面近轴范围内的成像性质和近轴光 路计算公式 §2-4 近轴光学的基本公式和它的实际意义 §2-5 共轴理想光学系统的基点——主平面 §2-6 单个折射球面的主平面和焦点 §2-7 共轴球面系统主平面和焦点 §2-8 用作图法求光学系统的理想像 §2-9 理想光学系统的物像关系式
例题:一个开普勒望远镜由焦距为240毫米，直径为40毫米的物镜 和焦距为30毫米的目镜组成，孔径光阑位在物镜框上，分划板的 直径为20毫米。问物方视场角为多少？出瞳距离为多少？出瞳直 径为多少？
10 ，所以 arctg 1即为物方视角。 （1） tg 24 240
（2）
（3）出瞳是孔径光阑在系统像空间所成的像，对目镜来说：
6.眼睛的缺陷与校正
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)。
应用光学复习资料
三峡大学2010级光信专业《应用光学》期末考试复习资料一、光纤芯的折射率为n 1、包层的折射率为n 2,光纤所在介质的折射率为n 0，求光纤的数值孔径（即n 0sinI 1,其中I 1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）。
解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n0sinI1=n2sinI2 (1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：(2)由（1）式和（2）式联立得到n 0 sinI1 .二、圆柱形玻璃棒（n=1.5）的一端为半径是2cm 的凸球面。
求1、当棒放置于空气中时，在棒的轴线上距离棒端外8cm 处的物点所成像位置；2、将此棒放入水中（n=1.33）,物距不变，像距是多少？思路：由单球面折射成像公式'''nn n nl l r --=，代入已知条件即可求得。
三、一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。
如果在凸面镀反射膜，其会聚点应在何处？如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后，会聚点又在何处？说明各会聚点的虚实。
解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决，设凸面为第一面，凹面为第二面。
（1）首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式以及'111=1.5,n =1,,30n l r m m=∞= 得到'190l m m =-会聚点位于第二面后15mm 处。
（2） 将第一面镀膜，就相当于凸面镜像位于第一面的右侧，只是延长线的交点，因此是虚像。
还可以用β正负判断：（3）光线经过第一面折射：, 虚像第二面镀膜，则： 得到：（4） 再经过第一面折射物像相反为虚像。
四、一直径为400mm，折射率为1.5的玻璃球中有两个小气泡，一个位于球心，另一个位于1／2半径处。
将玻璃球放置在水中（水的折射率为n水=4/3），沿两气泡连线方向在球两边观察，问看到的气泡在何处？解：设一个气泡在中心处，另一个在第二面和中心之间。
应用光学总结复习1
R 2
1 r 0.5m R
1 f 0.5m 2
1 1 1 (n 1)( ) f r1 r2
r 750m m 1 r2 187.5m m
一个人的近视程度是－2D，调节范围是8D， 求：远点距离，近点距离，配戴 100度的近 视镜求该镜的焦距及戴上后看清的远点距离 和近点距离。
设h1=10
h1 tanu1 0.2857143 f1
h2 h1 d tanu1 14.28571
h2 tanu2 tanu1 0.2857143 f2
h1 h2 f 35 lF 50 tanu2 tanu2
7 理想光学系统的组合
250 200 250 8 10 200
f 望远镜 f 显微镜
§3-4 眼睛缺陷和目视光学仪器的视度调节
objective eyepiece Fe’
f ’o
-f e
Fe’
Fe’
2．有一放映机，使用一个凹面反光镜进行聚光照明，光
源经过反光镜反射以后成像在投影物平面上。光源长为
10 mm，投影物高为40 mm，要求光源像等于投影物高； 反光镜离投影物平面距离为600 mm，求该反光镜r ?
10 -600
-40
y ' l 'r nl ' n n y l r n' l
(2.10)
h2 h1 d1u1
(2.14)
3 近轴单球面物象基本公式
n' n n'n 位置关系式： ( 2.12 ) l' l r
h lu l u
h n' u' nu n'n ( 2.11) r
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本门课程的主要学习内容
第一章 几何光学基本原理 第二章 共轴球面系统的物像关系 第三章 眼睛和目视光学系统 第四章 平面镜棱镜系统 第五章 光学系统中成像光束地选择
第六章 辐射度学和光度学基础
第八章 光学系统成像质量评价
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第一章 几何光学基本原理
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物像位置
物像大小
y nl
y nl
牛顿公式
高斯公式
f ' f 1 l' l
1、垂轴放大率 2、轴向放大率
3、角放大率
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要点回顾
1.物像空间不变式
Jnuy n'u'y'
2.物方焦距和像方焦距的关系
3.三种放大率之间的关系
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要点回顾
一、物像位置公式 1、牛顿公式 2、高斯公式
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第二章 共轴球面系统的物像关系
本章内容：共轴球面系统求像。由 物的位置和大小求像的位置和大小
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§2－5 共轴理想光学系统的基点—主平面和焦点
一. 放大率β=1的一对共轭面—主平面 二. 无限远的轴上物点和它所对应的像点F‘—像方焦点
三. 无限远的轴上像点和它所对应的物点F—物方焦点
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§2－5 共轴理想光学系统的基点—主平面和焦点
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§2－5 共轴理想光学系统的基点—主平面和焦点
问题
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§2－8 用作图法求光学系统的理想像
理想光学系统
作图法求像点 ①
②
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§2－8 用作图法求光学系统的理想像
作图法求像规则
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第四章 平面镜棱镜系统
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本章主要解决的问题
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§4－7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法
确定成像方向的方法
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§4－7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法
具有单一主截面的系统
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§4－7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法
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本章要解决的问题
光是什么？ －－光的本性问题 光是怎么走的？ －－光的传播规律 像与成像的概念 对成像的要求
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§1－4 光路可逆和全反射
全反射
1、现象
I0
n1
n2
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§1－4 光路可逆和全反射
2、发生全反射的条件
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6
§1－6 光学系统类别和成像概念
具有单一主截面的系统
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• 作业:判断图中所示棱镜系统的成像方向
y x
z
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X′ Z′ y′
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第五章 光学系统中成像光束的选择
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本章主要解决的问题
如何选择成像光束的位置
选择成像光束的原则
限制光束的方法
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§5－1 光阑及其作用
光阑的概念
细光束弧矢场曲
像散
轴外弧矢球差
畸变 PPT学习交流
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理想光学系统的分辨率
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§8－8 各类光学系统分辨率的表示方法
一、望远镜分辨率
二、照相系统分辨率
三、显微镜分辨率
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§3－2 放大镜和显微镜的工作原理
2、增大视角
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要点回顾
1.放大镜
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视放大率
tg仪 250 tg眼 f '
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要点回顾
2.显微镜
视放大率
f'物
2f'5目0物目
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要点回顾
3.望远镜
视放大率
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§3－4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节
各种各样的光学仪器
各种光学元件—反射镜、透镜和棱镜
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§1－6 光学系统类别和成像概念
透镜类型
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§1－6 光学系统类别和成像概念
思考：
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9
§1－7 理想像和理想光学系统
物、像空间符合“点对应点，直线对应直线， 平面对应平面”关系的像称为“理想像”
能够成“理想像”的光学系统称为“理想光 学系统”
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§5－2 望远系统中成像光束的选择
几个概念
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§－3 显微镜中的光束限制、远心光路
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§5－3 显微镜中的光束限制、远心光路
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§5－5 空间物体成像的清晰程度：景深
景深的定义
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第六章 辐射度学与光度学基础
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光度学中的基本量
辐射通量 辐射强度 辐出射度 辐照度 辐亮度
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光通量 发光强度 光出射度 光照度 光亮度
(lm) (cd)
(lx) (cd/m2)
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光照度公式
发光强度余弦定理
全扩散表面的光亮度
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光照度公式
光视效能K相同
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照像物镜像平面的光照度和光圈数
二、放大率公式 1、垂轴放大率
f ' f 1 l' l
2、轴向放大率
3、角放大率：公式PPT学形习交式流 不变
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第三章 眼睛和目视光学系统
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本章主要解决的问题
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§3－1 人眼的光学特性
(1) 视度调节
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§3－1 人眼的光学特性
(2) 瞳孔调节
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人眼～
发 光 点
主观光亮度
通过望远镜观察的～ 与人眼观察对比
发
光
面
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第八章 光学系统成像质量评价
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内容回顾
色差
像
轴上像点:球差
子午场曲
差 单色
子午像差 子午彗差
细光束子午场曲
像差
轴外子午球差
轴外像点
弧矢场曲
弧矢像差 弧矢彗差