应用光学期末复习
《应用光学》期末考试复习课件
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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
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。
应用光学期末复习题
应⽤光学期末复习题⼀学⽣带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》期末考试复习共55页文档
45、自己的饭量自己知道。——苏联
Hale Waihona Puke 41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
《应用光学》期末考试复习
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
应用光学总复习
匹兹凡和：以正负光焦度分离来校正
★像质评价 几何像差（像差曲线）、波像差(最大剩余波像差为最小的离焦原则)、 点列图、分辨率、光学传递函数
1. 做完题检查结果是否有可能性 例如，摄影系统景深若干mm不可能，显微系统景深过大不可能 放映系统像面照度零点几勒克斯不可能，摄影光圈数0.08不可能 玻璃折射率低于1.4或高于2不可能 2. 注意公式的适用范围 摄影系统景深与显微镜系统景深公式不同； 2 f ' 1 适用于孔阑在 L (2 ) f ' 适用于接触薄系统 xp ' e 物镜后焦面上 望远镜正常放大率和显微镜有效放大率勿混淆 3. 利用物像关系熟悉经典光学系统的一些特点 显微镜：物镜满足齐焦条件，当L一定，高倍时，l 小，l’大，低倍反之 分辨率、出瞳、数值孔径、景深与倍率的关系（理解） 望远镜：若筒长一定，Γ大，则 fo’大，fe’小，D大 当D一定，Γ大，则D’小 相对主观亮度：当D一定时 (t / e ) 到 D’ De时，为定值 若D’ De，则 2
主光线 下光线 辅轴 子午轴外球差
T
弧矢轴外球差
宽光束像散△X’ 宽光束弧矢场曲Xs’ 1 2 3 1’ 2’ 3’ C
细光束子午场曲xt’ 宽光束子午场曲Xt’ T T0 B’(B3’ B)0’ D B2’ (S0)
A B
S B1’
A0 ’
五、光束限制——本部分应与经典光学系统相结合复习
★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，渐晕区，无渐晕条件 ★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
中山大学应用光学复习总结
第一章：几何光学使用条件：1、光学系统的尺度远大于光波的波长2、光传播的介质是均匀和各向同性的3、几何光学是一种对真实情况的近似处理方法λ→0几何光学的局限性：1、当光经过尺寸与光波长接近或者更小的小孔或者狭缝时，光的传播路径将偏离直线，即：光的衍射2、当光在非均匀介质中传播时，是沿曲线传播的3、对于复杂的系统，几何光学需要结合波动理论才能解决问题可见光波长范围：380nm-760nm光的基本传播规律：1、光的直线传播规律：在各项同性的均匀介质中，光在两点之间沿直线传播2、光的独立传播定律：从不同光源发出的光束以不同的方向通过空间中某点时，彼此互不影响，在两束光相遇处，强度是简单的叠加，总是增强的3、光的反射定律：4、光的折射定律（斯涅耳定律）：5、基本定律的矢量形式6、光路可逆原理：光沿着某条光线射入光学系统，如果从出射光线逆传播方向射入，则必然会从原入射光线射出全反射：当光线从光密介质进入光疏介质时，可能不会产生折射光，刚好不会产生折射光的入射角称为临界角临界角：费马原理：光是沿着光程为极值的路径传播的光学系统的完善成像条件：表述一：入射波面是球面波时，出射波面也是球面波表述二：入射光是同心光束是，出射光也是同心光束表述三：物点及像点之间的任意两条光路的光程相等第二章：精确计算公式近轴光线公式：近轴近似条件下，单折射球面系统可保持光束的同心性，近轴细光束所成的完善像称为高斯像物象位置关系：像距只与物距、两介质折射率，球面曲率半径有关阿贝不变量Q：折射前后夹角关系：光焦度：单位为屈光度D光焦度表征了系统曲折光线的本领，正值为汇聚，负值为发散横向放大率：轴向放大率（恒为正值）：角度放大率：三个放大率之间的关系：拉赫不变量：可通过拉赫不变量，在物方参数固定之后，可通过改变u‘来控制y’的大小，即通过控制像方孔径角来控制横向放大率反射定律是折射定律的特殊情况，特殊在此时n’=-n存在多个折射面时：依次对每个面用公式，并且有转面公式最终系统的放大率为每个面放大率的乘积第三章：平面和平面系统平面系统作用：1、转像2、改变光路方向3、产生色散作用平面镜旋转：平面镜绕着和入射面垂直的轴线转动a角时，入射角改变了a，反射光线将改变2a，转动方向相同平面镜平移：平面镜平移h时，像平移2h双平面镜系统连续一次成像：平行平板：像面移动量AA’：侧向位移：放大率：平行平板成像特征：平行玻璃板不改变像的大小，只使像面发生位移，移动量为平行平板的等效光学系统：等效空气层厚度：反射棱镜：把一个或者多个反射棱镜做在同一块光学材料（如玻璃）上的光学零件反射棱镜作用：转折光轴、倒像、转像、扫描等一次反射棱镜：直角棱镜：使光线转折90°，入/出射面与光轴垂直等腰棱镜：使光线转折任意角度，由等腰棱镜的底角而定，入/出射面也与光轴垂直达夫棱镜（等腰直角棱镜）：绕光轴旋转a角，对应的反射像同方向旋转2a角，入/出射面与光轴不垂直二次反射棱镜（相当于双平面镜系统）：三次反射棱镜：施密特棱镜：光线在棱镜中的光路很长，可以折叠光路，使仪器紧凑，入射光线与出射光线的夹角为45°棱镜特点总结：三种棱镜所成的像要么是镜像，要么是都不能使垂直于主截面的轴发生倒转，不能用来实现倒像实现倒像的棱镜系统：屋脊棱镜：屋脊面增加了一次反射次数复合棱镜：两个或以上的棱镜组合起来使用常见的复合棱镜：别汉棱镜、普罗型棱镜、分光棱镜、分色棱镜、望远镜等各坐标轴经棱镜系统时的变化规律：1、沿光轴方向的Z轴经棱镜系统后仍与光轴进行方向相同2、X轴由系统屋脊个数决定，奇数屋脊时倒转3、Y轴由系统的总反射次数决定，一个屋脊相当于两次反射棱镜的等效：将棱镜等效为平行平板要求：1、棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行2、若棱镜位于会聚光束中，光轴必须和棱镜的入/出射面垂直棱镜的结构参数：折射棱镜：σ是入射角，折射棱镜顶角（折射角）α，折射率n的函数当光线的光路对称于棱镜时，σ取得最小值sin(α+σmin2)=n sin a2当光线垂直入射时：σ=（n-1）α光锲：折射角很小的折射棱镜光的色散：介质对不同波长的光有不同的折射率透射光学材料的一些参数：折射特性一般以夫琅和费特征谱线的折射率表示。
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第五章1. 光阑的基本概念光学系统中限制成像光束的元件称为光阑2. 视场光阑决定物平面上或物空间中成像范围大小的光阑3. 入窗、出窗及其求解方法入窗：视场光阑经它前面的光学元件在系统的物空间所成的像, 称为系统的入射窗，简称为入窗。
入窗限制了物方空间的成像范围，即物方视场:视场光阑通过它后面的光学元件在系统的像空间所成的像， 称为系统的出射窗，简称为出窗。
出窗限制了像方空间的成像范 围,即像方视场 孔径光阑为无限小时：将系统除孔径光阑外的所有光阑都经前面的光学元件成像到系统 的物空间去，其中对入瞳中心张角最小的那个光阑的像即为系统将系统中除孔径光阑外的所有光阑都经它后面的光学元件成像到系统的像空间去，对出瞳中心张角最小的那个即为出窗，与之共 辄的即为视场光阑。
4. 孔径光阑——P89孔径光阑：限制轴上物点成像光束立体角。
孔径光阑决定了轴上点发出的平面光束的立体角，所以又叫做有 效光阑。
5. 入瞳入瞳：又称入射光瞳，是系统的孔径光阑通过在它前面的光学系 统在物空间的像。
入瞳限制了轴上点物方孔径角的大小。
即它决定了能进入系统的 最大光束孔径，它也是物面上各点发出的成像光束进入系统的公 共入口。
6. 出瞳出瞳：也称出射光瞳，是系统的孔径光阑经它后面的光学元件在 像空间成的像。
出瞳决定了轴上像点的像方孔径角的大小。
即它决定了成像光束 在像空间的最大孔径，它是系统成像光束的公共出口。
Tip 的入 与之共辄的即为视场光阑。
7. 三种经典光学系统的光阑(1 )照相系统的光阑孔径光阑的位置对选择光束的作用就限制轴上点的光束宽度而言，孔径光阑位于A或者A，的位置，情况并无差别。
对轴外点的成像光束来说，孔径光阑的位置不同，参与成像的轴外光束不一样，轴外光束通过透镜L的部位也不一样，需要透过全部成像光束的透镜口径大小也就不一样。
光阑位置的变动可以影响轴外点的像质。
从这个意义上来说, 孔径光阑的位置是由轴外光束的要求决定的。
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)。
眼视光应用光学期末复习
第二章一、选择题1、关于全反射现象，下列说法正确的是( )A．光线由光疏介质向光密介质传播时可能发生全反射B．光线由光密介质向光疏介质传播时可能发生全反射C．光线由光疏介质向光密介质传播时一定发生全反射D．光线由光密介质向光疏介质传播时一定发生全反射答案：B2、下列能成完善像的光学系统是（）A．平面折射系统B．平面反射系统C．球面折射系统D．球面反射系统答案：B3、若物位于凹面反射镜的焦点和曲率中心之间，则下列说法正确的是（）A．成倒立放大实像B．成倒立缩小实像C．成正立放大虚像D．成倒立缩小虚像答案：A4、关于棱镜片下列说法正确的是（）A．改变光线方向，不改变光束的聚散度B．不改变光线方向，改变光束的聚散度C．光线方向和光束的聚散度都改变D．光线方向和光束的聚散度都不改变答案：A5、实物通过平面反射镜所成的像为（）A．实像B．虚像C．实像和虚像均有可能D．实像和虚像重叠答案：B6、若物位于凹面反射镜的焦点和顶点之间，则下列说法正确的是（）A．成倒立缩小实像B．成倒立放大实像C．成倒立缩小虚像D．成正立放大虚像答案：D7、平面反射光学系统的横向放大率( )A．小于1B．大于1C．等于1D．以上都不对答案：D8、对于单球面近轴折射成像系统,若凹面侧的折射率大于凸面侧的折射率，下列说法正确的是（）A．该系统为发散型B．该系统为会聚型C．是发散型还是会聚型与物点的位置有关D．是发散型还是会聚型与像点的位置有关正确答案：B9、关于球面折射光学系统成像，下列说法正确的是（）A．能成完善的像B．不能成完善的像C．能否成完善像要依据条件而定D．部分成完善的像正确答案：B10、两个节点是一对（）A．角放大率为+1的共轭点B．角放大率为-1的共轭点C．角放大率>1的共轭点D．角放大率正确答案：A11、关于理想光学系统,下列说法正确的是（）A．主平面是横向放大率大于1的一对共轭面B．主平面是横向放大率小于1的一对共轭面C．主平面是横向放大率为-1的一对共轭面D．主平面是横向放大率为+1的一对共轭面正确答案：D二、简答题12、简述折射定律；13、简述反射定律；第三章1、人眼的瞳孔相当于（）A．入瞳B．出瞳C．孔径光阑D．透镜答案：C2、当物点在垂直光轴方向上下移动时，系统的孔径光阑（）A．增大B．减小C．不变D．无法判断答案：C3、以下关于景深和焦深的描述，错误的是（）A．景深是能在像平面上获得清晰像的物空间深度B．焦深是能成清晰像的像空间深度C．眼的分辨率越大，景深越小D．焦深增大，眼的分辨率就增大答案：B4、视场光阑经它前面的光学系统所成的像为（）A．入瞳B．出瞳C．入射窗D．出射窗答案：C5、大多数望远镜和显微镜的孔径光阑都位于（）A．物镜B．目镜C．物镜和目镜之间D．无法判断答案：A6、视场光阑所限制的成像物体的实际大小称为（）A．物方视场B．像方视场C．物方视场角D．像方视场角答案：A7、光学系统中的孔径光阑和视场光阑的关系是（）A．孔径光阑可作为视场光阑B．视场光阑也作为孔径光阑C．孔径光阑一般就是视场光阑D．孔径光阑和视场光阑两者不能合一答案：D8、以下关于主光线的描述，错误的是（）A．通过入瞳中心B．通过出瞳中心C．通过孔径光阑中心D．通过光学系统的节点答案：D9、摄影时，有的摄像师会在镜头前面挂上窗纱，其主要作用是（）A．减少光线通过B．增加图像清晰度C．增加景深D．减小景深答案：C10、瞳孔缩小的时候（）A．景深增加B．景深减小C．焦距增加D．焦距减小答案：A二、简答题11、简述什么是入射光瞳和出射光瞳孔；12、简述什么是景深和焦深；第四章一、选择题1、球差与下面那项因素有关（）A．孔径角B．视场大小C．物距D．离轴距离答案：A2、如图，是轴外点以宽光束经过光学系统成像时产生的像差，该像差是（）A．球差B．慧差C．场区D．色差答案：B3、如图，物面上轴外区域中的一个很小的“十”字图案经过光学系统成像后，在子午像面和弧矢像面分别在不同方向上成清晰的像，其中在子午面内，“十”字线的哪个方向成像清晰（）A．水平方向B．垂直方向C．任何方向D．主轴方向答案：A4、以下哪个是枕型畸变（）A． B． C． D．答案：A5、以下哪个是桶型畸变（）A． B． C． D．答案：B6、缩小光学系统的孔径光阑，哪些像差会得到改善（）A．球差、像散B．像散、场曲C．球差、彗差D．彗差、畸变答案：C7、如图，轴上点以宽光束成像时产生的像差为（）A．球差B．慧差C．场区D．色差答案：A8、轴外点以宽光束经过光学系统成像时，会产生慧差，慧差包括（）A．子午慧差和垂轴慧差B．弧矢慧差和纵向慧差C．弧矢慧差和子午慧差D．垂轴慧差和纵向慧差答案：C9、如图，物面上轴外区域中的一个很小的“十”字图案经过光学系统成像后，在子午像面和弧矢像面分别在不同方向上成清晰的像，造成这种现象的原因是（）A．像散B．场曲C．畸变D．色差答案：B10、单球面折射镜有几对无球差的共轭点（）A．1对B．2对C．3对D．以上选项都不对答案：C11、在7种几何像差中，不影响成像清晰度的有几种（）A．1种B．2种C．3种D．以上选项都不对答案：B12、在7种几何像差中，对轴上点成像产生圆形弥散斑的有几种（）A．1种B．2种C．3种D．以上选项都不对答案：B二、简答题13、简述什么是场曲；14、简述什么是位置色差；第五章一、选择题1、在均匀透明介质中，如果不考虑光能损失，则位于同一条光线上的各点，在光线进行的方向上光亮度（）A．不变B．变强C．变弱D．以上都不对答案：A2、在理想成像时，由物点A 发出的光线均通过像点A '，因此物和像的光亮度B 和B '之间的关系为( )A ．3B B n n '⎛⎫'= ⎪⎝⎭B ．3B B n n ⎛⎫'= ⎪'⎝⎭C ．2B B n n '⎛⎫'= ⎪⎝⎭D ．2B B n n ⎛⎫'= ⎪'⎝⎭ 答案：C3、下列说法正确的是( )A ．光照度定义为单位面积上所接受的辐射强度的大小B ．光照度的单位是流明(lm )C ．1lx 等于21m 面积上发出或接收1lm 的光通量D ．光亮度的单位是勒克斯(lx )答案：C4、颜色有三种特性，其中不包括（ ）A ．明度B ．色调C ．彩度D ．色温答案：D5、假定在折射率为1n 的介质内，入射光束的光亮度为1B ；在折射率为2n 的介质内，假设折射光束的光亮度为2B ，则（ ）A ．212221B B n n =B ．222211B B n n =C ．1221B B n n = D ．2211B B n n =答案：B6、在实际光学系统中，当物像空间介质相同时，下列说法正确的是（）A．像的光亮度永远等于物的光亮度B．像的光亮度可能等于物的光亮度，视具体情况C．像的光亮度永远大于物的光亮度D．像的光亮度永远小于物的光亮度答案：D7、以下叙述正确的是（）A．光通量的单位是cd，发光强度的单位是lm，光照度的单位是nt，光亮度的单位是lx B．光通量的单位是lm，发光强度的单位是cd，光照度的单位是lx，光亮度的单位是nt C．光通量的单位是lx，发光强度的单位是cd，光照度的单位是lm，光亮度的单位是nt D．光通量的单位是lm，发光强度的单位是nt，光照度的单位是lx，光亮度的单位是cd 答案：B8、彩色的纯洁性称为（）A．饱和度B．纯度C．明度D．色度答案：A9、人眼只能对可见光产生视觉，下列说法正确的是（）A．对黄绿光最不敏感B．对红光和紫光较好C．对红外光全无视觉反应D．对紫外光有视觉反应答案：C10、下列说法正确的是（）A．从能量的观点看，光线从光源(发光体)发出，经过中间介质(如大气等)和光学系统，最后到达接收器(如人眼、感光底片、光电元件等)是一个能量传输过程B．研究可见光的测试、计量和计算的学科称为“辐射度学”C．研究X光、紫外光、红外光以及其他电磁波辐射的测试、计量和计算的学科称为“光度学”D．光度学是辐射量度学的一部分或特例，光度学中的光是指全波段光答案：A二、简答题11、简述什么是朗伯定律；12、简述什么是光通量并写出表达式。
应用光学期末复习概念
概念题：1、直线传播定律及使用条件2、理想光学系统成像性质。
3、什么是像空间、什么是物空间？4、什么是理想光学系统？什么是理想像？5、什么是实物？什么是虚物？6、什么是完善像？完善成像的条件是什么？7、反射和折射之间有什么联系？8、主平面有什么特点？节点？9、物方焦点的共轭点是什么？像方焦点的共轭点是什么？物方焦距和像方焦距的关系？10、近轴光线是如何定义的？近轴光线成什么像？11、牛顿公式是以为原点的物像公式；高斯公式是以为原点的物像公式。
12、折射球面的主平面在什么地方？反射球面与折射球面的成像公式？焦距和半径的关系。
13、孔径光阑是什么？主要作用是什么？14、视场光阑是什么？主要作用是什么？15、什么是景深？分辨率？16、什么是物方远心光路？其主要作用是什么？17、什么是棱镜展开？等效空气层18、光线的物理含义是什么？19、波面的分类？光线和波面之间的关系？20、可见光的范围？21、光学系统的光轴是如何定义的？22、什么是共轴球面系统？23、符号规则对于线段和角度是如何规定的？并能根据已知条件熟练标注。
24、近轴光路计算公式（2-12）、（2-15）25、在什么情况下，光学系统的节点与主点重合？26、利用（2-12）式推导单个折射球面的焦距公式。
反射球面的焦距与曲率半径之间的关系？27、作图法求物像28、牛顿公式（2-22）、（2-23）；高斯公式（2-25）、（2-26）29、无限远轴外物点所成的像高计算公式（2-47），就是视场光阑口径的计算。
30、人眼的分辨率？近视眼和远视眼的调节？31、视放大率的定义？32、望远镜的结构、工作原理和相关的计算公式（3-9）、（3-10）。
33、显微镜的结构、工作原理和相关的计算公式（3-7）。
34、放大镜（或者目镜）的视放大率公式（3-5）35、平面镜成像性质及平面镜旋转特性。
36、屋脊棱镜的结构及成像特性。
37、平行平板的成像性质38、等效空气层的含义39、棱镜成像方向判断方法。
华中科技大学应用光学课程应用光学复习A
物象方的截距与孔径角之积不变
1、阿贝不变量
(物象方的折射率、球面半径和截距之间的关系) Q随物象共轭点位置变化而变化。
2、
3、
（常用的物象位置关系）
(u′、u关系)
五、 常用推导公式
§ 2－2 单个折射球面的成像放大率、拉赫不变量
-
b）轴上大线段·
2. 轴向放大率：光轴上一对共轭点沿轴移动量之间的比值
a）轴上无限小线段
说明：α≠β ，轴向和垂轴不具放大相似性 α> 0，物象沿轴向同向移动。
推导P22
3. 角放大率：共轭光线与光轴的夹角u′和u的比值
4. 三者关系： 5. 拉赫不变量J：折射面前后三个量n、u、y的乘积相等 意义：1）计算象差的公式中出现； 2）校对计算结果的正确性； 3）在光学设计中有重要作用。为了设计出一定垂轴倍率的光学系统，在物方参数nuy固定的条件下，常通过改变像方孔径角u′的大小来改变y′的数值，使得y′与y 的比值满足系统设计的要求。
3. 放大率公式
1）垂轴放大率：
意义：整个光学系统的放大率为各个折射面放大率的乘积。
2）轴向放大率：
3）角放大率：
4）三者关系：
4. 拉赫不变量：
例：厚透镜：
例：一玻璃棒（），长500mm，两端面为半球面，半径分别为50mm和100mm，一箭头高1mm，垂直位于左端球面顶点之前200mm处的轴线上，求箭头经玻璃棒成像后像的位置、大小、正倒、虚实。
物象都有虚实之分：
说明：
1. 物点不管是虚的还是实的，都是入射光线的交点；像点则是出射光线的交点。无论是物还是像，光线延长线的交点都是虚的，而实际光线的交点都是实的。
应用光学复习总结
应⽤光学复习总结2009《应⽤光学》复习题⼀、名词解释（每题2分，共20分）1．光线；2. 光束；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。
其能量密度⽆限⼤。
（可见实际是不存在的）与波⾯对应的法线（光线）的集合，称为光束。
3．光轴；光束(光柱)的中⼼线，或光学系统的对称轴。
光束绕此轴转动，不应有任何光学特性的变化。
4 光源；从物理学⾓度来看，能够辐射能量的物体成为发光体，也就是光源。
5光学系统；光学系统是由透镜、反射镜、棱镜及光阑等多种光学元件按⼀定次序组合成的整体。
6 全反射；全反射：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。
7 光程；光在媒质中通过的路程和该媒质折射率的乘积。
8 虚物点；9 虚像点；⼀同⼼光束⼊射到理想光学系统后，出射光束必定也是同⼼光束（见理想光学系统），⼊射同⼼光束的交点称为物点，出射同⼼光束的交点称为像点。
若⼊射光束为发散的同⼼光束，则物点为实物点；若⼊射光束为会聚的同⼼光束，则物点为虚物点。
出射光束为会聚的同⼼光束时，像点为实像点；出射光束为发散的同⼼光束时，像点为虚像点。
根据不同的成像系统，可有实物实像、实物虚像、虚物实像和虚物虚像等各种情形。
10 光焦度；光焦度（⽤?表⽰）：折合焦距的倒数n’/f'= ? ,光焦度体现的是系统对光束的会聚或发散的本领。
11 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，我们称为共轭点；光学系统物⽅⼀个点（物点）对应像⽅⼀个点（像点）。
即从物点发出的所有⼊射光线经光学系统后，出射光线均交于像点。
由光的可逆性原理，从原来像点发出的所有光线⼊射到光学系统后，所有出射光线均交于原来的物点，这⼀对物、像可互换的点称为共轭点。
某条⼊射光线与对应的出射光线称为共轭光线.12 透镜；13 镜像；14 孔径光阑；孔径光阑（有效光阑）：指限制进⼊系统的成像光束⼝径的光阑。
应用光学总复习与习题解答.
总复习第一章 几何光学的基本定律 返回内容提要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 返回内容提要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 平面与平面系统返回内容提要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 理想光学系统返回内容提要主点、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 返回内容提要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 返回内容提要本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。
辐射能通量，光通量，光谱光视效率，发光效率 发光强度，光照度，光出射度，光亮度的概念、单位及其关系 光束经反射、折射后亮度的变化，经光学系统的光能损失， 通过光学系统的光通量，像面照度总之,第七章 典型光学系统 返回内容提要本章需要熟练掌握各类典型光学系统的成像原理、放大倍率、光束限制、分辨本领以及显微镜与照明 系统、望远镜与转像系统的光瞳匹配关系，光学系统的外形尺寸计算。
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 ′。
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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2 2
② 光楔及双光楔
n 1 cos I 1
2 n 1 cos
2
cos I
12
各章重点、难点 第三章
难点：
1. 棱镜成像方向的确定
7
各章重点、难点 第二章
重点：
1. 理想光学系统的概念 能够对任意大空间内的任意点，以任意宽的光束 成完善像的光学系统 2. 共轴理想系统的基点、基面
① 焦点、焦平面；主点、主平面；节点、节平面 ② 作图法求像（特殊光线与性质） ③ 解析法求像
8
各章重点、难点 第二章
重点：
3. 理想光学系统各光学参量和物像关系 4. 理想光学系统的组合
Lr sin I sin U r sin I n sin I n U U I I L r 1 sin I sin U
lr i r u i n i n u u i i l r 1 i u
18
各章重点、难点 第六章
难点：
1. 光源色和物体色的三刺激值 2. 色品图
19
各章重点பைடு நூலகம்难点 第七章
重点：
1. 各种像差的基本概念 2. 子午面、弧矢面 3. 各种像差的形成原因、现象及校正方法
20
各章重点、难点 第七章
难点：
1. 子午面、弧失面 2. 各种像差的形成原因分析
1 t d 1 i 1 n 1 l d 1 n
① 平行平板在近轴区成完善像 ② 等效空气平板
2. 反射棱镜的成像性质和成像方向
① 棱镜的成像性质及展开 ② 成像方向判断
11
各章重点、难点 第三章
重点：
3. 折射棱镜及光楔
27
考试可能题型
计算题
• 单折射球面/透镜/组合系统的物、像关系 • 照明/成像系统的光能计算 • 典型光学系统（放大镜、显微镜、望远镜）的相关 计算（相关透镜的焦距、通光孔径；视场；光阑位 置及大小、光学参数）
28
4. 完善成像条件
一个物点发出的全部光线通过光学系统以后仍相交于一 点，即每一个物点对应唯一的像点 ① 入射光为同心光束，出射光也为同心光束 ② 入射波面为球面波，出射波面也为球面波 ③ 物点与像点之间任意两条光路的光程相等
4
各章重点、难点 第一章
重点：
5. 光路计算的符号规则
① ② ③ ④ 沿轴线段 垂轴线段 间隔 角度
5
各章重点、难点 第一章
重点：
8. 单界面的折射、反射成像 成像放大率
a. 垂轴放大率 b. 轴向放大率 c. 角放大率
9. 共轴球面系统
① 过渡公式 ② 系统成像放大率
6
各章重点、难点 第一章
难点：
1. 2. 3. 4. 5. 完善成像条件 理想像和理想光学系统的概念 虚物、虚像的概念 物方折射率、像方折射率的确定 光路计算的符号规则
13
各章重点、难点 第四章
重点：
1. 2. 3. 4. 5. 孔径光阑、视场光阑的概念及其作用 光瞳、光窗的物理意义及在系统中的位置的确定 渐晕光阑及渐晕系数 远心光路及场镜 光学系统的景深计算方法
14
各章重点、难点 第四章
难点：
1. 各种光瞳的位置确定 2. 渐晕的概念及形成
15
各章重点、难点 第五章
6. 实际光线和近轴光线的光路计算公式 1 1 1 1 7. 近轴光学基本公式 n n Q
r l r l h n u nu n n r n n n n l l r
23
《应用光学》复习
考试可能题型
24
考试可能题型
填空题
• 概念、简单计算 •例
–单折射球面的主点位置在______。 –余弦发光体的光亮度与方向__关，发光强度与方向__关。 –颜色的三个特征是______、______和______。 –单正透镜具有__球差，单负透镜具有__球差。
25
考试可能题型
应用光学
《应用光学》复习
各章重点、难点
各章重点、难点 第一章
重点：
1. 几何光学的基本定律
① 光的直线传播定律 ② 光的独立传播定律 ③ 光的反射和折射定律
2. 全反射
① 概念 ② 产生条件
3
各章重点、难点 第一章
重点：
3. 成像的基本概念
① 物（实物/虚物）、像（实像/虚像） ② 物空间（实物空间/虚物空间）、 像空间（实像空间/虚像空间）
重点：
1. 2. 3. 4. 各光度学量的基本概念 余弦辐射体 物、像的光照度 光能量损失
16
各章重点、难点 第五章
难点：
1. 成像光学系统的光能计算
17
各章重点、难点 第六章
重点：
1. 2. 3. 4. 颜色混合定律 颜色匹配和色度学中的有关概念 颜色相加原理及三刺激值 色品图
21
各章重点、难点 第八章
重点：
1. 典型光学系统的工作原理 2. 典型光学系统的视觉（视角）放大率 3. 望远镜系统、显微镜系统的结构及其特征参数
22
各章重点、难点 第八章
重点：
1. 典型光学系统的工作原理 2. 典型光学系统的视觉（视角）放大率 3. 望远镜系统、显微镜系统的结构及其特征参数
① 双光组组合（作图法、解析法） ② 多光组组合（正切计算法）
5. 厚透镜与薄透镜
9
各章重点、难点 第二章
难点：
1. 共轴理想系统的基点、基面的概念和物像关系 2. 作图法和解析法求理想组合光学系统的主点、主 平面
10
各章重点、难点 第三章
重点：
1. 平行平面板的成像性质
cos I1 T d sin I 1 1 n cos I1 L d 1 cos I1 n cos I 1
简答题
• 概念 •例
–什么是理想光学系统？ –什么是光学系统的孔径光阑？什么是光学系统的视场光阑？ –光通过系统时能量损失的原因是什么？ –如何在色品图上确定某一颜色的主波长？ –单色像差有哪几种？轴上点的像差又有哪些？
26
考试可能题型
作图题
• 由物求像 • 求组合光学系统的主点、焦点 • 求棱镜像的坐标系方向 • 根据物、像坐标系求放入何种棱镜