2016+工程光学复习参考
工程光学实验复习提纲
⼯程光学实验复习提纲⼯程光学实验II 复习提纲题型：填空、名词解释、简答、综合闭卷 120分钟1. 旋光仪测定溶液的浓度及旋光度1. 光是电磁波，它的电场和磁场⽮量互相垂直，且⼜垂直于光的传播⽅向。
2. 在传播⽅向垂直的平⾯内，光⽮量可能有各种各样的振动状态，被称为光的偏振态。
3. 若光的⽮量⽅向是任意的，且各⽅向上光⽮量⼤⼩的时间平均值是相等的，这种光称为⾃然光。
4. 若光⽮量的⽅向始终不变，只是其振幅位相改变，光⽮量的末端轨迹是⼀条直线，则称为线偏振光。
5. 使线偏振光的振动⾯发⽣旋转的现象叫旋光现象。
6. 当线偏振光通过某些透明物质后，偏振光的振动⾯将以光的传播⽅向为轴线旋转⼀定⾓度，这种现象称为。
旋光现象7. 旋光度：平⾯偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光的平⾯向左或向右旋转，旋转的度数，称为旋光度（⽤α表⽰）。
8. ⽐旋度：平⾯偏振光透过长1dm 并每1ml 中含有旋光性物质1g 的溶液，在⼀定波长与温度下测得的旋光度称为⽐旋度（⽤表⽰）。
9. 旋光仪的基本部件：单⾊光源、起偏镜、测定管、检偏镜、检测器等五个部分。
10.原理：在起偏镜与检偏镜之间未放⼊旋光物质之间，如与检偏镜允许通过的偏振光⽅向相同，则在检起偏镜偏镜后⾯观察的视野是明亮的；如在起偏镜与检偏镜之间放⼊旋光物质，则由于物质旋光作⽤，使原来由起偏镜出来的偏振光⽅向旋转了⼀个⾓度α，结果在检偏镜后⾯观察时，视野就变得暗⼀些。
若把检偏镜旋转某个⾓度，使恢复原来的亮度，这时检偏镜旋转的解度及⽅向即是被测供试品的旋光度。
11.若⾯对光源，使振动⾯顺时针旋转的物质称为，使振动⾯逆时针旋转的物质称为。
右旋物质、左旋物质12.旋光度与哪些因素有关？什么是⽐旋光率？为什么要选择亮度相等的暗视场进⾏读数？（本题8分）答：（1）由旋光度：cl α?=得，旋光度的⼤⼩与该溶液⽐旋光率，溶液浓度和溶液的长度有关。
《工程光学(2)》复习提纲(修改)
当一束光投射到两种透明媒质的分界面上，光能一部分反射，另一部分折射。这方法叫做分振幅法。最简单的分振幅干涉装置是薄膜，它是利用透明薄膜的上下表面对入射光的依次反射，由这些反射光波在空间相遇而形成的干涉现象。由于薄膜的上下表面的反射光来自同一入射光的两部分，只是经历不同的路径而有恒定的相位差，因此它们是相干光。另一种重要的分振幅干涉装置，是迈克耳孙干涉仪。
闪耀光栅：刻槽面与光栅面之间有夹角 （闪耀角），使单个刻槽面（相当于单缝）衍射的中央极大和诸槽面间（缝间）干涉零级主极大分开，将光能量从干涉零级主极大，即零级光谱，转移并集中到某一级光谱上，实现该级光谱的闪耀。
光栅方程： ，入射光垂直于光栅刻槽面 ，其中央主极大
时，入射波长为 ，称为1级闪耀波长。
第十四章 傅里叶光学
两个频率相同，振动方向相同而传播方向相反的单色光波的叠加：驻波
驻波：驻波每一点的相位不变，仅振幅作振动变化
两个振幅相同、振动方向相同、且在同一方向传播，但频率接近的单色光波的叠加：光学拍
光学拍:合成光波的强度随位置和时间而变化的现象
合成波是一个频率为平均频率，振幅受调制的波
6．了解相速度和群速度概念。
1.掌握空间频率，方向余弦的概念，两者之间的关系。
空间频率：在空间上单位长度内重复的次数。
方向余弦： 为传播方向与x,y,z轴的夹角
平面波在x,y方向上的周期分别为：
对应的空间频率为：
2.掌握单色波场中复振幅分布的表达式。
得到平面复振幅分布：
3.掌握透镜的傅里叶变换性质和成像性质及其原因。
工程光学基础复习资料
第三节
一、符号规则（新笛卡尔符号规则）
光路计算与近轴光学系统
物方孔径角：入射光线与光轴的夹角 像方截距:顶点Ｏ到光线与光轴交点Ａ’ 的 距离 像方孔径角：出射光线与光轴的夹角 像方参量与对应的物方参量所用字母 相同，并以“ ’ ”区别 二、单个折射面的实际光线的光路计算 在这里分二种情况分别考虑：物在无限远及 物在有限远。以下的公式是根据简单的几何 三角关系得到的： 1、物在有限远：
SUM
工程光学基础复习资料测控 122 班委会整理
第一章 几何光学基本定律与成像概念
本章重点： 几何光学的基本术语及基本定律、光路计算及完善成像的条件。
第一节 几何光学基本定律
一、光波与光线 1、光波性质 性质：光是一种电磁波，是横波。 我们平常看到的光波属于可见光波，波长范 围 380nm—760nm 大于 760mm 为红外光， 小于 380mm 为紫外光。 光波分为两种：单色光波及复色光波
一、理想光学系统（又称为高斯系统） 1、定义：能够对任意宽空间内的任意点， 以任意宽光束成完善像的光学系统。 2、意义：它是作为一个标准而存在的，是 为了对所设计的实际系统加以比较、评判而 存在的。
共轭点：物空间中的每一点都对应于像空间中相 应的点，且只对应一点，这两点共轭； 共轭面：物空间中每一个平面对应于像空间中相 应的平面，且是唯一的，这两个平面共轭；共线 成像： 理想光学系统中点对应点、 直线对应直线、 平面对应平面的成像变换。
s nl
n c / v,l vt
s ct
其数学表示形式为：若光经过 m 层均匀 介质，则总的光程可写为
若光经过的是非均匀介质， 即 n 是一个变量， 这时光程可表示为：
光纤保证发生全反射的条件：
工程光学基础课程复习
A’
光 学
2’ B’
系
3’ C’
统
p1
Malus定律的解释图
p2
(1)内容 垂直于入射波面的入射光束，经过任意次的反射
和折射后，出射光束仍然垂直于出射波面，并且在入射波面 和出射波面间所有光路的光程相等。
(2)数学表示
A'
nds
B'
nds
C'
nds c
A
B
C
第二节 成像的基本概念
与完善成像条件
称为近轴区），光线称为近轴光线。
此时，相应的 I、 I、' U等' 都比较小
sin x x ，( x为弧度值)
用弧度值替换正弦值：
u ~ sinU i ~ sin I l~L
u'~ sinU ' i ~ sin I l'~ L'
每面折射前后的Q 不变，称为阿贝不变量
n(1 1) n(1 1) Q r l r l
tgu' yn n 1 tgu y' n' n'
f ' n' fn
放大率之间的关系
§2.5 理想光学系统的组合
反向棱镜的等效作用与展开：
掌握方法
折射棱镜中光楔的偏向角公式 （课P53）及其测微应用
第四章 光学系统中的光阑和光束限制
光阑定义、作用、分类。
z或 t
2p ：在空间域上 km
在真空中传播时，波速相同，相速度和群速度相等。
在色散介质中传播时，不同频率的光波传播速度不同，合成
波形在传播过程中会不断地变化，相速度和群速度便不同了。
第十章 光的干涉
§10－1 光波的干涉条件 §10－2 杨氏干涉实验 §10－3 干涉条纹的可见度 §10－4 平板的双光束干涉 §10－5 典型的双光束干涉系统及其应用 §10－6 平行平板的多光束干涉及其应 用
工程光学期末复习要点概要
第二节 光线的光路计算 第三节 轴上点球差
知识要点：了解球差及其消除方法（P-114）
第四节 第五节 第六节 第七节 第九节
正弦差和慧差 像散和场曲 畸变 色差 波像差
第七章 典型光学系统 大纲要求（掌握）
第一节 眼睛及其光学系统
知识要点：眼睛调节以及矫正方法（P-134）
第二节 放大镜
第二节 照相系统中的光阑
知识要点：渐晕与渐晕系数（P-61）
第三节 望远镜系统中成像光束的选择
知识要点：望远镜系统的设计（P-63）
第四节 显微镜系统中的光束限制与分析
知识要点：远心光路的作用（P-66）
第五节 光学系统的景深
知识要点：了解景深的概念（P-68）
第六章 光线的光路计算以及像差理论 大纲要求（掌握）
第二节 理想光学系统基点与基面
知识要点：了解基点和基面的基本概念（P-20）
第三节 理论光学系统的物象关系
知识要点：牛顿公式与高斯公式计算（P-23）
第四节 理想光学系统的放大律
第五节 理想光学系统的组合
知识要点：两光组组合焦距公式（P-30） 望远镜垂轴、角、视觉放大率（P-34）
第六节 透镜
第三章 理想光学系统 大纲要求（基本掌握）
第五节 光波的叠加
知识要点：叠加原理（P-324） 频率相同，振动方向相同的单色波叠加（P-325）
第十二章 光的干涉和干涉系统 大纲要求（掌握）
第一节 光波干涉的条件
知识要点：相干条件（P-341）
第二节 杨氏干涉实验
知识要点：干涉条纹相关物理参量的计算（P-343）
第三节 干涉条纹的可见度
知识要点：了解可见度的基本概念（P-345）
工程光学复习题(完整)
一．问答题：（共12分，每题3分）1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分）1．求像A'B'2．求像A'B'3．求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距4．判断光学系统的成像方向5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场6．判断棱镜的成像方向三．填空：（共10分，每题2分）1．照明系统与成像系统之间的衔接关系为：①________________________________________________②________________________________________________2．转像系统分____________________和___________________两大类，其作用是：_________________________________________3．一学生带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_________________。
4．光通过光学系统时能量的损失主要有：________________________, ________________________和_______________________。
5．激光束聚焦要求用焦距较________的透镜，准直要用焦距较________的透镜。
四．计算题：（共60分）1．一透镜焦距mm f 30'=，如在其前边放置一个的开普勒望远镜，求组合后系统的像方基点位置和焦距，并画出光路图。
（10分）2．已知mm r 201=，mm r 202-=的双凸透镜，置于空气中。
工程光学第3版第一章习题答案
n sinቤተ መጻሕፍቲ ባይዱI3 sin I 4 , I 4 60
[习题15]一直径为20mm的玻璃球，其折射率 为 3 ，今有一光线以60入射角入射到该玻璃 球上，试分析光线经过玻璃球的传播情况。
同理，由B点发出的反射光线可以 到达C点处，并发生反射折射现象。 C点发出的反射光线再次到达A点， 并发生反射折射现象。 即在ABC三点的反射光线构成正三 角形的三条边，同时，在这三点 有折射光线以60°角进入空气中。
lr i u r n i i n u u i i i l r (1 ) u h lu l u
[习题20] 一球面镜半径r=-100mm，求=0、0.1×、-0.2×、-1×、1×、5×、10×、时的物距 和像距。
解：根据球面反射镜成像及垂轴放大率公式
[习题16解答]
（3）光束先经左侧球面折射形成 ， 像 A1 ,再经右侧球面反射形成像 A2 。 最后经左侧球面折射形成像 A3 由（1）得，l2 30 代入公式： 1 1 2 l l r l2 10, 2 0 得， l2 l2
12 12 0
[习题16]一束平行细光束入射到一半径为 r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚 点的位置。如果在凸面镀上反射膜，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。
[习题16解答]
（1）折射玻璃球 成像过程：光束先经左侧 球面折射形成像 A 1 ,再经 。 右侧球面折射形成像 A2 n n n n l l r nl1 求得: l1 90, 1 0 nl1
1 1 2 l l r l l
工程光学习题参考答案第一章几何光学基本定律
⼯程光学习题参考答案第⼀章⼏何光学基本定律第⼀章⼏何光学基本定律1. 已知真空中的光速c ＝3810?m/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 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在⽕⽯玻璃中，n ＝1.65时，v=1.82 m/s ，当光在加拿⼤树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s ，当光在⾦刚⽯中，n=2.417时，v=1.24 m/s 。
2. 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 。
3. 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的纸⽚，要求在玻璃板上⽅任何⽅向上都看不到该⾦属⽚，问纸⽚的最⼩直径应为多少？2211sin sin I n I n =66666.01sin 22==n I745356.066666.01cos 22=-=I88.178745356.066666.0*200*2002===tgI xmm x L 77.35812=+=4.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）。
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： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (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 .5. 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。
工程光学复习大纲
一、题型1.选择；2.填空；3.作图题4.计算题；二、复习大纲上篇几何光学第一章几何光学的基本原理1.几何光学的四大基本定律光的直线传播定律、独立传播定律、光的折反射定律、光的全反射定律2.两大推论：费马原理、马吕斯定律3.物像的基本概念和完善成像条件4.虚像与实像5.光路计算基本概念与符号规则子午面、截距、倾斜角6.近轴光路（高斯光学）计算公式阿贝不变量、光焦度7.单个折射球面的物像特点、横向放大率、轴向放大率和角度放大率8.单个反射球面的物像特点、横向放大率、轴向放大率和角度放大率第二章理想光学系统1.共线成像理论2.基点与基面焦点与焦面；主点与主面；节点与节面的定义与特点如何利用主点的性质确定出射光线3.理想光学系统的物像关系利用作图法求像点；（单折射面、单反射面、单薄透镜，已知二光组基点，求组合光组的基点）利用解析法求像点（高斯公式与牛顿公式）第三章平面与平面光学系统1.平面镜---成像特点2.双平面镜---二次反射像的特点、出射光线夹角3.平行平板---成像特点、像的位移、成非完善像、等效空气层4.反射棱镜---坐标的确定（包括屋脊棱镜、怎样展开成平行平板）5.折射棱镜---最小偏角、光楔、双光楔6.光的色散和材料---平均折射率、阿贝常数、部分色散和相对色散第四章光学系统中的光阑与光束限制1.光阑光阑的分类孔径光阑----怎样确定一个系统中的孔径光阑的位置（作图或计算），孔径光阑的作用，孔径光阑与入瞳、出瞳的关系主光线的定义视场光阑----作用，孔径光阑与入窗、出窗的关系，视场角、线视场渐晕光阑----作用照相系统、显微系统、望远系统中的光阑，由渐晕系数要求计算视场远心光路2.光学系统的景深对准平面、弥散斑、景深与焦距、光圈的关系第七章典型光学系统1. 眼睛远点、近点、调节能力，屈光度人眼的屈光度误差及其校正（近视、远视）2. 放大镜视放大率、光束限制3.显微系统成像原理、视放大率、分辨力、物镜数值孔径、有效放大率光束限制3.望远系统成像原理、视放大率、有效放大率、光束限制第八章现代光学系统1.高斯光束复振幅表达式2.高斯光束的传播高斯光束的截面半径、波面曲率半径和位相因子的特点束腰半径、瑞利长度、远场发散角、高斯光束传播的复参数表示3.高斯光束的透镜变换高斯光束的透镜变换公式、高斯光束的聚焦、准直方法第十一章光的电磁理论基础1.光波的波动性波长、速度、频率的计算2. 平面电磁波波动表达式（判断振动方向、频率、波长等）光程的概念3.光在电介质分界面上的反射和折射S光波、P光波的定义，在电介质界面的反射和折射特点垂直入射时的菲涅耳公式布鲁斯特角反射比和透射比4倏逝波的概念和特点5.光波的叠加波的叠加原理两个频率相同、振动方向相同的单色光波叠加驻波（频率同、振动方向同、传播方向相反）两个频率相同、振动方向垂直的单色光波叠加光学拍（小频率差、振动方向同、传播方向同、振幅同）相速度和群速度第十二章光的干涉和干涉系统1.干涉现象和干涉条件双光束干涉条纹强度光程差D的计算干涉条纹的间隔：2、干涉条纹的可见度可见度定义振幅比与可见度的关系光源宽度与可见度的关系（空间相干性）光源单色性与可见度的关系（时间相干性）。
工程光学期末考试复习指导
工程光学期末考试复习指导1. 可见光波长范围。
什么叫波面，以及平面波，球面波。
2. 全反射现象的条件，全反射临界角的计算。
光纤数值孔径的计算。
3. 费马原理的文字表述和数学表述。
4. 完善像的文字表述和数学表述。
5. 怎样为实像，怎样为虚像。
6. 近轴光学系统的基本概念和符号规则。
7. 三种放大率的定义和计算。
8. 理想光学系统的基点和基面如何通过作图来确定。
轴上点经两个光组成像的作图。
9. 牛顿公式和高斯公式应用到基本计算中。
10. 正切法计算多光具组合（基于光线投射高度和角度）并四道例题。
11. 厚透镜焦点位置以及主面位置的计算。
（公式给出，仅要求双凸透镜）12. 平面镜的旋转特性与测量微小位移方面的应用。
13. 平行平板的等效空气平板的厚度d计算以及轴向位移Δl’的计算。
14. 能用作图方式表示出“常见棱镜展开相当于一个平行平板”的原理，会计算简单的光轴长度。
见表格3-1.15. 折射棱镜最小偏向角的表达式以及计算。
16. 光楔在测量小角度和微小位移中的应用，要求可以文字表述原因，并作图说明。
17. 常用的光学材料有哪些。
18. 孔径光阑的定义和作用，能够判断是否为孔径光阑。
入瞳和出瞳的定义，并且可以作图得出入瞳和出瞳。
孔径光阑与入瞳出瞳的关系。
19. 视场光阑的定义和作用，能够判断是否为视场光阑。
20. 渐晕现象的形成原因。
21. 孔径光阑在显微镜中的应用：物方远心光路的原理和作用。
22. 景深定义的由来。
景深的定量计算并两道例题。
23. 光度学基本量的概念和单位。
24. 入瞳距的计算，最大视场理想像高的计算，球差的计算，畸变的计算。
25. 球差，正弦差，像散，场曲和色差产生的原因。
球差的校正方法。
26. 眼睛的调节与校正（近视与老花）。
27. 显微镜的相关计算。
28. 什么是瑞利判断，利用分辨率作为成像质量评估的方法。
29. 麦克斯韦方程与物质方程名称与数学表达。
平面波的复数表达。
30. 布儒斯特角的由来。
工程光学复习题及答案
工程光学复习题及答案一、单项选择题1. 光学中，光的波动性可以通过以下哪个实验来验证？A. 双缝干涉实验B. 单缝衍射实验C. 迈克尔逊干涉仪实验D. 光的偏振实验答案：A2. 以下哪种光学元件可以实现光的会聚？A. 凸透镜B. 凹透镜C. 平面镜D. 棱镜答案：A3. 光的折射定律是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 惠更斯C. 斯涅尔D. 爱因斯坦答案：C二、填空题4. 光在真空中的传播速度是_________m/s。
答案：3×10^85. 光的波长、频率和速度之间的关系可以用公式_________来表示。
答案：v=λf6. 光的偏振现象表明光是一种_________。
答案：横波三、简答题7. 简述光的干涉现象及其产生条件。
答案：光的干涉现象是指两束或多束相干光波在空间相遇时，由于光波的相位差引起的光强分布出现明暗相间的条纹。
产生干涉的条件是：两束光必须是相干光，即它们的频率相同，相位差恒定或满足一定的关系。
8. 什么是光的衍射现象？并举例说明。
答案：光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，光波的传播方向发生改变，形成明暗相间的衍射图样。
例如，当光通过单缝时，会在缝后形成衍射条纹，这种现象称为单缝衍射。
四、计算题9. 已知一束光的波长为500nm，求其在真空中的频率。
答案：根据公式v=λf，光在真空中的速度v=3×10^8 m/s，波长λ=500×10^-9 m，代入公式可得频率f=v/λ=(3×10^8)/(500×10^-9) Hz=6×10^14 Hz。
10. 一束光从空气斜射入水中，入射角为30°，求折射角。
答案：根据斯涅尔定律n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1为空气的折射率，n2为水的折射率，θ1为入射角，θ2为折射角。
空气的折射率n1≈1，水的折射率n2≈1.33，代入公式可得sinθ2=n1sinθ1/n2=1×sin30°/1.33≈0.433，因此θ2≈26.3°。
工程光学期末复习题（含答案）
工程光学期末复习题（含答案）简答题、填空题：1、光线的含义是什么？波面的含义是什么？二者的关系是什么？光线：发光点发出光抽象为许许多多携带能量并带有方向的几何线。
波面：发光点发出的光波向四周传播时，某一时刻起振动位相相同的点所构成的等相位面。
二者关系：波面法线即为光线。
2、什么是实像？什么是虚像？如何获得虚像？实像：实际光线相交所会聚成的点的所组成的像。
虚像：光线的延长线相交所形成的点所组成的像。
如何获得虚像：光线延长线所形成的同心光束。
3、理想光学系统几对基点？分别是什么？2对。
像方焦点（F’），像方主点（H’），物方焦点（F），物方主点（H）。
4、什么是孔径光阑？什么是入瞳？什么是出瞳？孔径光阑与入瞳、出瞳之间有什么系？孔径光阑：限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为孔径光阑。
入瞳：孔径光阑在透镜后，经前面光学系统所成的像，称为入瞳。
出瞳：孔径光阑在透镜前，经后面光学系统所成的像，称为出瞳。
关系：入瞳、出瞳和孔径光阑对整个系统是共轭的，经过入瞳的光线必经过孔径光阑、也经过出瞳。
5、光学系统的景深是什么含义？能够在像面上获得清晰像的物空间深度，就是系统的景深。
6、发生干涉的条件是什么？发生干涉的最佳光源是什么类型的光源？两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源。
7、近场衍射和远场衍射的区别是什么？近场衍射：光源和衍射场或二者之一到衍射屏的距离比较小时的衍射。
远场衍射：光源和衍射场都在衍射屏无限远处的衍射。
8、什么是光学系统的分辨率？人眼的极限分辨率是多少？极限分辨角为60``(=1`)9、完善像和理想光学系统的含义分别是什么？完善像：每一个物点对应唯一的一个像点。
或者，物点发出的同心光束经过光学系统后仍为同心光束。
或者，入射波面为球面波时，出射波面也为球面波。
理想光学系统：任何一个物点发出的光线在系统的作用下所有的出射光线仍然相交于一点的系统。
10、近轴光线的条件是什么？近轴光线所成像是什么像？条件：当孔径角U很小时，I、I’和U’很小。
工程光学上篇
3.掌握四种不同条件下光波叠加后形成的物理现象、合 成波表达式及其性质（见表）
第十二章 光的干涉和干涉系统
1.干涉及干涉条件
1）什么是干涉？
2）干涉条件（3条）
2.杨氏双缝干涉
1）干涉性质：分波前的干涉 2）实验装置
22
第十二章 光的干涉和干涉系统
3）干涉公式及条纹性质
I I 1 I 2 2 I 1 I 2 cos 设I 1 I 2 I 0 则：I 4 I 0 cos2
2
第一章 几何光学的基本定律与成像概念
图1-10 光线经过单个折射面的折射 3. 应用光学中的符号规则（6条） 4. 单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）
lr i u r i n i n u u i i i l r ( 1 ) u
12
第三章 平面和平面系统
4.反射棱镜的种类（4种）、基本用途、成像 方向判别。
5.折射棱镜的作用?其最小偏向角公式及应用
m sin n sin 2 2
6.光楔的偏向角公式及其应用（测小角度和 微位移） (n 1)
13
第三章 平面和平面系统
7.棱镜色散、色散曲线、白光光谱的概念。
1）定义及公式
K (IM Im ) (IM Im )
I ( I1 I 2 )(1 K cos )
2）条纹可见度的影响因素：（两相干光束的振 幅比、光源大小、光源单色性）
24
第十二章 光的干涉和干涉系统
4. 平行平板的双光束干涉
1）定域面位置
2）干涉装置（图11-14）
25
7
第二章 理想光学系统
3. 无限远的轴上（外）像点的对应物点是什 么？（主点，主平面） 4. 物（像）方焦距的计算公式为何？
光学 复习
Ａ） 向上平移动 Ｂ） 向上平移动
Ｃ） 不动
Ｄ） 条纹间距变大
6、在单缝的夫琅和费衍射实验中，若减小缝宽，其他条件不
变，则中央明纹
A ）宽度变小 B ）宽度变大 C ）宽度不变，且中心强度不变
l0
2
f
a
D ）宽度不变，但中心强度变小
7、一束自然光自空气射向一块平板玻璃，设以布儒斯特角i0
入射,则在界面2上的反射光：
第四级明纹中心，则 e = (
S1 •
e
n
)Å。 A
2 (n 1)e
e 40000 A
S2 •
7、用波长为5000Å的平行单色光垂直照射在一透射光栅上，在
分光计上测得第一级光谱线的衍射角为 30。 则该光栅
每一毫米上有_____1_0_0_0_____条刻痕。
8、在单缝的夫琅和费衍射示意图中所画的各条正入射光线间距
3. 光程差是光所经过的几何路程的差值吗？
4. 有两个不同的光源发出的两束白光，在叠加区域中会不会产 生干涉现象，为什么？
不会。因为这两个光源相互独立，且不相干。
5. 单色光垂直入射。以下情况，干涉条纹如何变化：
（1）劈尖夹角 变小
（2）构成劈尖的上面一块玻璃向上平移
（1） 变小，条纹间距变大，条纹数减少
3. 明纹宽度
x中央
2 fλ a
x其它
fλ a
I / I0 1
相对光强曲线
0.017 0.047
0.047 0.017
-2( /a) -( /a) 0 /a 2( /a)
sin
4. 明暗纹条件分析 ——半波带法
（1）单缝上下边缘衍射光线的光程差
δ = a sin θ
工程光学复习题
工程光学复习题工程光学复习题光学是一门应用广泛的学科，它研究光的传播、反射、折射等现象，并应用于各个领域，如光通信、摄影、激光技术等。
工程光学是光学在工程领域的应用，涉及到光源、光学元件、光学系统等方面的知识。
下面是一些工程光学的复习题，帮助大家回顾和巩固相关知识。
1. 什么是光的折射？请简要解释折射定律。
光的折射是光线从一种介质进入另一种介质时，由于介质的折射率不同而改变传播方向的现象。
折射定律是描述光在两种介质之间折射行为的定律，它可以用公式表示为：n1sinθ1 = n2sinθ2，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。
2. 什么是光的反射？请简要解释反射定律。
光的反射是光线从一种介质撞击到另一种介质的界面上，由于界面的特性而改变传播方向的现象。
反射定律是描述光在界面上反射行为的定律，它可以用公式表示为：θ1 = θ2，其中θ1和θ2分别是入射角和反射角。
3. 什么是光学元件？请列举一些常见的光学元件。
光学元件是用于控制光线传播、折射、反射等的器件。
常见的光学元件包括透镜、棱镜、反射镜、偏振片等。
透镜可以将光线聚焦或发散，用于成像和照明；棱镜可以将光线折射和分散，用于光谱分析和色散；反射镜可以将光线反射，用于反射光学系统；偏振片可以选择性地透过或阻挡特定方向的光线，用于偏振光学实验和显示器件。
4. 什么是光学系统？请简要解释光学系统的组成和功能。
光学系统是由光学元件组成的，用于控制光线的传播和处理。
光学系统的组成包括光源、光学元件和光接收器。
光源产生光线，光学元件控制光线的传播和处理，光接收器接收光信号并进行相应的处理。
光学系统的功能包括成像、测量、传输等，广泛应用于摄影、显微镜、激光器等设备中。
5. 什么是光线的色散？请简要解释色散现象和色散补偿的方法。
光线的色散是指光线在通过介质时，由于介质的折射率与波长有关，不同波长的光线会发生不同程度的折射，从而产生色散现象。
[工学]工程光学总复习与题解
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（6）R’F ’
（8）Q’A’//R’F ’（物方焦平面一点发出的光线过光 24 组后平行射出）
例2、负光组，虚物成像
虚物，右侧，一倍焦距以外，二倍焦距以内
B A’ F’ A
2F ’
H
H’
F
2F
B’
利用两条典型光线
像：放大，倒立，虚像，两侧
25
三、主点位置的确定
等效光组的焦点位置确定后，利用焦距公式可确 定相应主点位置
3
如图所示，设从 S 点发出的一条光线经两种介质分 界面M上某一点C折射到达P点。过S、P两点做M面的 垂面 N ， A 、 B 分别为 S 、 P 两点在交线上的垂足， CD⊥AB。 令 SA=h1, BP=h2，AB=d， AD=x，CD=y， 光线SCP 的光程为：
L n1 SC n2 CP n1 h x y n2 h (d x) y
28
四、光学系统平面镜成像计算
有两种方法: 方法一 逐次成像法
将平面镜看作一个成像光学元件，采用逐次成像法计算。
方法二 光路展开法 思路：将平面镜的像空间镜像到它的物空间。 方法： (1) 将平面镜以后的光路作平面镜的镜像得到等 效光学系统; (2) 在等效光学系统中求解像; (3) 对平面镜求解镜像得到实际光学的像。
Q Q1 Q1' Q2 Q2' Q' H1 H’1 f 1' N1 -f1 R1 - lF
1
F H f u -xF
F1
F1'
F2
H2 -f2
N1' R1’ E1' E2 N2 N2
2
2
H’2
F2' -u'
工程光学复习(完整)
轴外光束的渐晕——轴上点与轴外物点成像光束大小不 同的现象。 轴外物点＜轴上点
§5.3 渐晕光阑及场镜的应用
一、渐晕光阑：
一个系统可以有0~2个渐晕光阑
线渐晕系数KD，指轴外物点通过系统的光束直径Dω与轴上 物点通过系统的光束直径D0之比，即KD =Dω/ D0
视场光阑
△h’=4.6 h12=4.6 △h
二、场镜的应用
在物镜一次实像面处加一正透
镜——场镜。
场镜能够改变成像光束的位置，
对系统特性、方向无影响。
长光路连续成像系统中，场镜
的作用：光瞳衔接，降低主光 线在其后面系统的投射高度， 减小光学零件的口径。
二、场镜的应用
在物镜一次实像面处加一透镜，以降低主光线在其后面系 统的投射高度，减小光学零件的口径 ；
4
场镜
组合多章出题，如： 摄影系统、望远系统
§5 光学系统中的光束限制
一、基本概念
孔径光阑、入瞳和出瞳的判定方法 视场光阑、入窗和出窗的判定方法
孔径光阑、视场光阑的设置原则
孔径光阑和视场光阑的区别
二、渐晕及其计算
入窗和物平面不重合产生的渐晕
• 消除渐晕的方法是采用物平面与入窗平面重合。
1 2 L k 12 L k 1 2 L k
A
B P22例2.2
§3 理想光学系统
§3.1 ~§3.2
§3.3 理想光学系统的物像关系 一、图解法求像 二、解析法求像 1、物像位置计算：牛顿公式、高斯公式 2、理想光学系统的放大率 3、理想光学系统两焦距之间的关系
D 1477 f' F#
0.61 1.22 NA D f
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一、选择题1、几何光学有三大基本定律，它们是是：（ D ）A、折射与反射定律，费马原理，马吕斯定律；B、直线传播定律，折射与反射定律，费马原理；C、独立传播定律，折射与反射定律，马吕斯定律；D、直线传播定律，独立传播定律，折射与反射定律。
2、对理想光学系统，下列表述正确的是：（ C ）A、位于光轴上的物点的共轭像点不在光轴上；B、物方焦点与像方焦点共轭；C、基点与基面为：焦点、主点、节点，焦平面、主平面、节平面；D、牛顿物像位置关系，它是以主点为坐标原点。
3、关于光阑，下列表述正确的是：（ B ）A、孔径光阑经其前面的光学系统所成的像称为入窗；B、若孔径光阑在光学系统的最前面，则孔径光阑本身就是入瞳；C、孔径光阑、入窗、出窗三者是物像关系；D、视场光阑是限制轴上物点孔径角的大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑。
4、关于人眼，下列描述正确的是：（ A ）A、眼睛自动改变焦距的过程称为眼睛的视度调节；B、近视眼是将其近点矫正到明视距离，可以用负透镜进行校正；C、眼睛可视为由水晶体、视网膜和视神经构成的照相系统。
；D、人眼分辨率与极限分辨角成正比关系。
5、关于典型光学系统，下列表述正确的是：（ B ）A、增大波长可以提高光学系统的分辨率；B、显微镜的有效放大率，放大率高于1000NA时，称作无效放大率，不能使被观察的物体细节更清晰；C、目视光学仪器，其放大作用可以由横向放大率来表示；D、减小孔径可以提高光学系统的分辨率。
6、关于光的电磁理论，下列表述正确的是：（ D ）A、两列光波相遇后又分开，每列光波不再保持原有的特性；B、两列光波叠加后其光强为两列光波的强度之和；C、等振幅面传播的速度称为相速度；D、两个振幅相同、振动方向相同、传播方向相同，但频率接近的单色光波叠加形成拍现象。
7、关于光的干涉，下列表述正确的是：（ A ）A、平行平板的多光束干涉中，随平板反射率的增加，透射光的干涉条纹变得越明锐；B、楔形平板形成的干涉为等倾干涉；C、等倾干涉条纹为同心圆环状条纹，中央条纹级次最低；D、迈克耳逊干涉仪只能产生等厚干涉条纹。
8、基于惠更斯—菲涅耳原理可建立光的标量衍射理论，下列表述正确的是：A、惠更斯原理可以确定光衍射后的传播方向和场分布；（ C ）B、惠更斯—菲涅耳原理用子波按强度叠加的思想补充了惠更斯原理；C、波阵面外任一点光振动应该是波面上所有子波相干叠加的结果；D、菲涅耳—基尔霍夫衍射公式只能解释夫琅和费衍射。
9、在多缝衍射中，随着狭缝数目的增加，衍射图样有两个显著的变化，即A、主极大条纹变得越亮、越宽；（ B ）B、主极大条纹变得越亮、越细；C、主极大条纹变得越暗、越宽；D、主极大条纹变得越暗、越细。
10、关于光栅衍射，下列表述正确的是：（ A ）A、若光栅常数与缝宽之比为，则缺级条纹为4、6、8等；B、主极大条纹强度与缝数成正比；C、光栅的分辨本领与条纹级次成反比；D、光栅的分辨本领与缝数成正比。
11、下列表述正确的是：（ B ）A、共轴光学系统不能以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心；B、成完善像时，物点与像点之间任意两条光路的光程相等；C、折射球面对轴上点以宽光束成像是完善的；D、拉赫不变式为y=。
ny''n12、关于理想光学系统，下列表述正确的是；（ A ）A、理想光学系统在任意大的空间中以任意宽的光束都能成完善像；B、理想光学系统在无限大的空间中以任意窄的光束都能成完善像；C、理想光学系统在有限大的空间中以任意宽的光束都能成完善像；D、理想光学系统成的像不是高斯像。
13、关于光阑，下列表述正确的是：（ B ）A、视场光阑经其前面的光学系统所成的像称为入瞳；B、视场光阑经其前面的光学系统所成的像称为入窗；C、视场光阑、入瞳、出瞳三者是物像关系；D、视场光阑是限制轴上物点孔径角的大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑。
14、关于人眼，下列描述正确的是：（ D ）A、眼睛自动改变焦距的过程称为眼睛的瞳孔调节；B、近视眼是将其近点矫正到明视距离，可以用负透镜进行校正；C、眼睛可视为由水晶体、视网膜和视神经构成的照相系统；D、在设计目视光学仪器时，应使仪器本身由衍射决定的分辨能力与人眼的视角分辨率相适应。
15、关于典型光学系统，下列表述正确的是：（ C ）A、瑞利判断是指两个相邻像点之间的间隔等于艾里斑直径时，刚能被光学系统分辨;B、道威判断是指两个相邻像点之间距离等于艾里斑半径时，刚能被光学系统分辨；C、望远镜的目镜焦距不得小于6mm，以避免人眼睫毛与目镜相碰；D、显微镜的分辨率以像平面上能分辨的两物体间的最小距离表示。
16、关于光的电磁理论，下列表述正确的是：（ D ）A 、自由空间中，麦克斯方程只有平面光波解；B 、光波在介质内传播时只有折射与反射现象；C 、等相位面传播的速度称为群速度；D 、在真空中，相速度与群速度相等。
17、光的干涉可形成等倾干涉与等厚干涉，下列表述正确的是： （ C ）A 、平行平板形成的等倾干涉条纹为同心圆环条纹，环心为低级次条纹；B 、楔形平板形成的等厚干涉条纹为平行于楔棱的条纹，楔棱处厚度为零，形成明纹；C 、对于一定的入射角，平行平板上下表面反射（或透射）的光具有相同的光程差，因而形成同一条纹，称为等倾干涉条纹。
D 、平行平板反射光与透射光的干涉条纹总是一样的。
18、关于单缝衍射和光栅衍射，下列表述正确的是： （ A ）A 、当多缝干涉的某级主极大刚好落在单缝衍射的某级极小位置上时，则该级主极大实际不出现，成为暗纹，从而形成缺级；B 、单缝衍射暗纹条件为ΛΛ,3,2,1,sin ±±±==m m d λθ； C 、光栅方程为ΛΛ,3,2,1,0,sin ±±±==m m a λθ； D 、光栅方程为ΛΛ,3,2,1,sin ±±±==m m d λθ。
19、关于光栅衍射，下列表述正确的是： （ D ）A 、通常的衍射光栅的工作原理是基于菲涅耳衍射的原理进行工作的；B 、若按其对入射光波的调制作用，光栅可分为透射型和反射型；C 、光栅的角色散是指波长相差1埃的两条不同级谱线之间的角距离；D 、光栅的色分辨本领是指能分辨两个波长相差很小的谱线的能力。
20、关于光栅光谱仪和法布里－泊罗干涉仪，下列表述正确的是： （ A ）A 、光栅光谱仪因为其刻线数很大而具有很高的分辨本领，而法布里－泊罗干涉仪因为其高干涉级次而有很高的分辨本领；B 、法布里－泊罗干涉仪的波长测量范围大于其自由光谱范围；C 、光栅光谱仪使用的光谱级次很大，所以其自由光谱范围较小；D 、光栅光谱仪作为一种分光仪器，主要性能指标只有色散和色分辨本领。
21、下列描述正确的是：（ D ）A、物方和像方孔径角用由光轴转向光线所形成的锐角度量，逆时针为正，顺时针为负；B、折射球面对轴上点以宽光束成像时，像是完善的；C、球面光学系统成像时，轴向放大率与垂轴放大率相等；D、拉赫不变量对整个球面光学系统而言是不变量。
22、对理想光学系统，下列表述正确的是：（ C ）A、位于过光轴的某一截面内的物点对应的共轭像点不在该平面的共轭像平面内；B、垂直于光轴的平面物所成的共轭平面像的几何形状不完全相似；C、基点与基面为：焦点、主点、节点，焦平面、主平面、节平面；D、高斯物像位置关系是相对于光学系统的焦点来确定的。
23、关于光阑，下列表述正确的是：（ B ）A、孔径光阑经其后面的光学系统所成的像称为出窗；B、若孔径光阑在光学系统的最后面，则孔径光阑本身就是出瞳；C、孔径光阑、入窗、出窗三者是物像关系；D、视场光阑是限制轴上物点孔径角的大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑。
24、关于人眼，下列描述正确的是：（ A ）A、人眼的明视距离不同于近点距离；B、人眼瞳孔调节的目的是将物清晰成像在视网膜上C、近视眼是将其近点矫正到明视距离，可以用负透镜进行校正；D、眼睛可视为由水晶体、视网膜和瞳孔经构成的照相系统，瞳孔即为视场光阑。
25、对于典型光学系统，下列表述正确的是：（ B ）A、显微镜的有效放大率为NA500，即放大率高于NA≤1000时，NA1000≤Γ能使被观察的物体细节更清晰；B、减小波长可以提高光学系统的分辨率；C、目视光学仪器，其放大作用可以由横向放大率来表示；D、减小孔径可以提高光学系统的分辨率。
26、关于光的电磁理论，下列表述正确的是：（ D ）A、两列光波在相遇区域内，每列光波不再保持原有的特性；B、两个振幅相同、振动方向相同、传播方向相同，但频率接近的单色光波叠加形成拍现象，拍频等于两光波频率之和；C、等振幅面传播的速度称为相速度；D、两列光波叠加后其光强并非两列光波的强度简单相加。
27、关于光的干涉，下列表述正确的是：（ A ）A、平行平板的反射光与透射光的关涉条纹总是互补的；B、楔形平板形成的干涉为等倾干涉，棱边处（厚度为零）总是出现明纹；C、平板的等倾干涉条纹为同心圆环状条纹，中央条纹级次最低，随平板厚度增加，条纹向外膨胀；D、迈克耳逊干涉仪的只能产生等厚干涉条纹。
28、光的衍射可由光的标量衍射理论确定，下列表述正确的是：（ C ）A、由惠更斯原理即可建立光的标量衍射理论；B、惠更斯—菲涅耳原理用子波按强度叠加的思想补充了惠更斯原理；C、惠更斯—菲涅耳原理是光的标量衍射理论的基础，其核心是波阵面外任一点的光振动应该是波面上所有子波相干叠加的结果；D、菲涅耳—基尔霍夫衍射公式只能解释夫琅和费衍射。
29、在多缝的夫琅和费衍射中，随着狭缝数目的增加，衍射图样有两个显著的变化，即（ A ）A、主极大条纹变得越亮、越细；B、主极大条纹变得越亮、越宽；C、主极大条纹变得越暗、越宽；D、主极大条纹变得越暗、越细。
30、关于光栅衍射，下列表述正确的是：（ D ）A、主极大条纹强度与缝数N成正比；B、光栅的分辨本领A与缝数N成反比；C、光栅的分辨本领A与条纹级次m成反比；D、若光栅常数与缝宽之比为2d，则缺级条纹为2、4、6等。
a=31、下列表述正确的是：（ B ）A、球面光学系统成像中，拉赫不变式为y=；ny''nB、折射球面对轴上点以细光束成像是完善的；C、成完善像时，物点与像点之间任意两条光路的光程不相等；D、共轴光学系统不能以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心。
32、关于理想光学系统，下列表述正确的是；（ C ）A、单折射球面系统就是理想光学系统；B、理想光学系统定义为在有限大的空间中以任意宽的光束都能成完善像；C、一个共轴理想光学系统，如果已知两对共轭面的位置和放大率则其它一切物点的像点都可以据此确定；D、理想光学系统成的像不是高斯像。