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）

r

n

n 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

n

n 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 '31

U h f

11 、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/n

15、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)αΔz

18、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/D

21、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

250

tan 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/Γ

4）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：NA

u n a

λ

λβ

σ5.0sin 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 *=*=='

'

2

tan 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：