工程光学实验I期末复习重点详解
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：
工程光学复习要点
工程光学复习要点第一章1．可见光波长范围：380-760nm.2.几何光学的基本定律：光的直线传播定律；光的独立传播定律；光的折射定律和反射定律.3.光的全反射现象；入射角大于临界角, sin I m = n’/n .4.费马原理：光线从一点传播到另一点，无论经过多少次折射和反射，其光程为极值（极大、极小、常量），也就是说光是沿着光程为极值的路径传播。
（又称极端光程定理）5.马吕斯定律：光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射对应点之间的光程均为定值。
6. 完善成像条件的表述：表述一：入射波面是球面波时，出射波面也是球面波。
表述二：入射是同心光束时，出射光也是同心光束。
表述三：物点及其像点之间任意两条光路的光程相等。
7.球面光学系统垂轴放大率β、轴向放大率α和角放大率γ间的关系式为：βαγ=8.折射系统垂轴放大率与成像性质（P10）9.作业：8第二章1.理想光学系统（没有像差的光学系统是理想光学系统吗?）2.共轭概念（理想光学系统物方焦点和像方焦点不是共轭点？物方主平面和像方主平面之间的关系？）3.图解法求像InIn sin'sin'=4.解析法求像牛顿公式高斯公式5．理想光学系统两焦距之间的关系6.组合焦距7.作业：1，2 ,4第三章：1.平面镜成像特性：平面镜是唯一能够完善成像的最简单光学元件2. 一个右手坐标系经平面镜成像为一个左手坐标系. 3.当入射光方向不变，旋转平面镜α角，则出射光方向改变2α 。
4.双面镜：在双平面镜系统中，出射光线和入射光线的夹角与入射角无关，只取决于双面镜的夹角α。
公式: β＝2α只要双面镜夹角不变，双面镜转动时，连续一次像不动。
5. 反射棱镜奇次反射成镜像，偶次反射成一致像。
6. 棱镜系统的成像方向判断原则 P48''f f x x ⋅=⋅1,'=-=βl l7.作业7第四章1.孔径光阑的定义：限制轴上物点孔径角u 大小的光阑。
工程光学复习资料
一、n²sin I＇=nsinI。
sinI m=n＇/n。
发生全反射的条件：①光线从光密介质向光疏介质入射，②入射角大于临界角。
光程s=n l=ct（l是介质中传播的几何路程）完善成像条件：入射光为同心光束，出射光也为同心光束。
通过物点和光轴的截面称为子午面。
i=(l-r)*u/r i＇=n*i/n＇u＇=u+i-i＇l＇=r(1+i＇/u＇)n＇/l＇—n/l=（n＇—n）/r ，β=y＇/y=n l＇/n＇l，α=（n＇/n）*β2，γ=（n/n＇）/β，α*γ=βnuy=n＇u＇y＇，1/l+1/l＇=2/r ，l i+1=l i＇—d i二、每个物点对应于唯一的一个像点，称作“共轭”。
物方主平面和像方主平面是一对共轭面。
牛顿公式（以焦点为坐标原点）：xx＇=ff′，β=—f/x=—x＇/f＇高斯公式（以主点为坐标原点）：f＇/l＇+f/l=1 ，β=—f l＇/f＇l物像空间介质相同时，f＇=—f ，有1/l＇—1/l=1/f＇，β=l＇/l多光组系统：l i=l i-1＇—d i-1，x i=x i-1—△i-1，△i=d i—f i＇+f i+1理想光学系统两焦距之间关系f＇/f=—n＇/n理想光学系统的放大率α=—x＇/x=（—f＇/f）*β2=（n＇/n）*β 2 ，γ=（n＇/n）/β理想光学系统的组合焦距f＇=—（f1＇f2＇）/△，f=（f1f2）/△。
△为第一个系统的像方焦点到第二个系统物方焦点的距离。
通常用Φ表示像方焦距的倒数，Φ=1/f＇，称为光焦度。
三、平面镜的旋转特性：平面镜转动α，反射光线转动θ，θ=2α。
y=f＇tan2θ≈2f＇θ，tanθ≈θ=x/a→y=（2f＇/a）*x=K*x双平面镜成像：出射光线和入射光线夹角β=2α，α为双平面镜夹角。
平行平板近轴区内的轴向位移为△l＇=d（1-1/l）.平行平板不改变光线方向，平行平板不会使物体放大或缩小，对光束既不发散也不会聚，表明它是一个无焦元件，在光学系统中对光焦度无贡献，物体经平板成正立像，物像始终位于平板的同侧，且虚实相反。
工程光学重点整理
工程光学重点整理第一章第一节几何光学基本定律（直线传播定律，独立传播定律，反射折射定律，全反射，光的可逆原理）1.反射折射定律：入射光线、反射光线和分界面上入射点的法线三者在同一平面内。
入射角和反射角的绝对值相等而符号相反，即入射光线和反射光线位于法线的两侧，即sinI nI I sinI n2.全反射及其应用注意：光密介质、光疏介质、临界角光密介质：分界面两边折射率较高的介质。
光疏介质：分界面两边折射率较低的介质。
临界角：折射角等于90°时的入射角。
全反射条件：①光线从光密介质进入光疏介质；②入射角大于临界角。
费马原理：光是沿着光程为极植（极大、极小或常数）的路径传播的。
也可已表述为：光从一点传播到另一点，期间无论多少次折射或反射，其光程为极值。
利用费马原理可以证明：光的直线传播、折射及反射定律。
马吕斯定律：光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。
折、反射，费马原理及马吕斯定律可互推。
第二节a)光学系统与成像概念1、光学系统的作用：对物体成像，扩展人眼的功能。
2、完善像点与完善像：若一个物点对应的一束同心光束，经光学系统后仍为同心光束，该光束的中心即为该物点的完善像点。
完善像是完善像点的集合。
3、物空间、像空间：物所在的空间、像所在的空间。
4、共轴光学系统：专业文档!图1-13 共轴球面光学系统b)若光学系统中各个光学元件表面的曲率中心在一条直线上，则该光学系统是共轴光学系统。
5、各光学元件表面的曲率中心的连线，称光轴。
b)完善成像条件：入射光出射光均为同心光束。
n1A1E n1EE1 n2E1E2 n k E k E n k EA kn1A1O n1OO1 n2O1O2 n k O k O n k OA k C c)物像的虚实判断：实像真实存在且可以记录，虚像则不可以。
第三节a)一、基本概念1、光轴：通过球心C 的直线2、顶点：光轴与球面的交点3、子午面：通过物点和光轴的截面4、物方截距：顶点O 到光线与光轴交点A 的距离5、物方孔径角：入射光线与光轴的夹角6、像方截距：7、像方孔径角：b)基本概念和符号规则：1. 沿轴线段：光线的传播方向自左向右为正，原点为折射面顶点由顶点到光线与光轴交点的方向和光线的传播方向一致时为正。
工程光学知识点
工程光学知识点工程光学是光学技术在工程领域中的应用，涵盖了光学原理、光学器件、光学系统设计等方面的知识。
在工程光学中，有许多重要的知识点值得我们深入学习和了解，下面将介绍几个常见的工程光学知识点。
一、光学原理1. 光的传播方式：工程光学中，常见的光的传播方式有直线传播和弯曲传播。
直线传播即光沿着直线路径传播，弯曲传播即光在介质之间发生折射和反射而改变传播方向。
2. 光的干涉与衍射：当光通过两个或多个光学器件时，会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两束或多束光相互叠加而形成明暗相间的条纹，衍射是指光通过孔径或障碍物后发生的弯曲现象。
3. 光的色散：光的色散是指光在通过介质时，由于介质的折射率与波长有关而引起的不同波长光的折射角度不同的现象。
常见的光的色散包括色差和色散角。
二、光学器件1. 透镜：透镜是一种常见的光学器件，用于调整光线的传播方向和聚焦。
根据透镜的形状和功能，可以分为凸透镜和凹透镜。
透镜广泛应用于相机、显微镜、望远镜等光学设备中。
2. 棱镜：棱镜是一种光学器件，能够将光分解成不同颜色的光谱，或将光合成成白光。
棱镜广泛应用于光谱仪、激光器等仪器和设备中。
3. 光学纤维：光学纤维是一种用于光信号传输的光学器件，由高折射率的纤维芯和低折射率的包层构成。
光学纤维在通信、医疗等领域具有广泛的应用。
三、光学系统设计1. 光路设计：光路设计是指根据具体应用需求，设计出适合的光学系统结构和光路布局。
在光路设计中，需要考虑光的传播特性、光学器件的选取和配置、光的聚焦和收集等因素。
2. 光学系统的成像性能：光学系统的成像性能是评价一个光学系统好坏的重要指标。
常见的成像性能指标包括像差、分辨率、畸变等。
3. 光学系统的光线追迹：光线追迹是通过模拟光线在光学系统中的传播轨迹来分析和优化光学系统的性能。
光线追迹可以通过光线追迹软件进行，以实现对光学系统的有针对性的设计和改进。
四、应用领域工程光学广泛应用于许多领域，包括通信、医疗、机器视觉、激光加工等。
工程光学期末复习题(含答案)
工程光学期末复习题(含答案)work Information Technology Company.2020YEAR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。
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Ι复习要点--基本概念汇总
工程光学Ι复习要点--基本概念汇总工程光学Ι复习要点基本概念汇总一、四大定律；光路可逆；全反射；二、光轴；符号规则；如射角；孔径角；视场角；物距；像距；物高；像高；近轴光线；近轴区域；共轭关系；垂轴放大率；轴向方法率；角放大率；拉赫不变量；三、基点基面（焦点、主点、节点、焦面、主面）；焦距；光焦度；牛顿公式；高斯公式；焦物距；焦像距；等效光组（组合光组）；四、平面镜；双面镜；反射棱镜；折射棱镜；光楔；主截面；屋脊棱镜；等效空气层；偏向角；色散；五、孔径光阑；入瞳；出瞳；视场光阑；入窗；出窗；孔径角；孔径高度；视场角；视场高度（物高、像高）；渐晕；渐晕系数（线渐晕）；渐晕光阑；场镜；景深；焦深；理想像；清晰像；六、像差；球差；彗差；像散场曲；畸变；位置色差；倍率色差；二级光谱；色球差；像差曲线；子午面；弧矢面；七、近视；远视；近点；远点；屈光度；分辨力；视放大率；有效放大率；数值孔径；相对孔径；光圈数（F数）；出瞳距；系统工作原理汇总远摄系统；反远距系统；望远系统；焦距测量系统；物方远心光路；像方远心光路；景深产生的原理；焦深产生的原理；人眼成像系统（正常、近视、远视）；近视眼校正系统；远视眼校正系统；放大镜工作原理；显微镜工作原理；望远镜工作原理；目镜视度调节原理；临界照明；克拉照明；照相系统的调焦原理方法汇总全反射；单球面成像；共轴球面成像；反射球面成像（反射镜成像）；理想光组成像；薄透镜成像；组合光组、厚透镜成像及焦距主面计算；透镜组成像；平行平板成像；光楔的偏向角计算；孔径光阑的判断；入瞳、出瞳的计算；入窗、出窗的计算；视场大小的判断和计算；渐晕光阑的计算；棱镜大小的计算；景深、焦深的计算；视放大率的计算（放大镜、显微镜、望远镜）；有效放大率的计算；出瞳距的计算；通光口径的计算（物镜、目镜、分划板、棱镜、场镜）作图汇总作图求像；棱镜展开；棱镜坐标的判断；各种系统工作原理的光路图；。
光学实验知识点总结
光学实验知识点总结一、光学实验的基础知识1.1 光的性质光是一种电磁波，在真空中传播的光速为c，独立于光源和观察者的运动状态。
光可以发生反射、折射、散射、吸收、干涉和衍射等现象。
1.2 光的波动性和粒子性光既具有波动性，又具有粒子性。
在一些实验中，光表现出波的相互干涉和衍射现象；在一些实验中，又表现出粒子的光电效应和康普顿散射现象。
1.3 光的色散和偏振光在经过介质的时候会发生色散现象，也会产生偏振现象。
色散是指不同波长的光在介质中传播速度不同，因而折射角度不同；偏振是指光波在特定方向上的振动方向。
1.4 光的干涉和衍射干涉是指两束或多束光波相遇后产生明暗相间的条纹，干涉现象通常发生在单色光发射的光波上；而衍射是摆动光波经过狭缝或障碍物后，发生波的扩散、弯曲和干涉的现象。
二、常见的光学实验2.1 反射实验反射实验是通过平面镜或曲面镜，观察光线的反射规律。
镜子的反射规律包括入射光线、反射光线和法线共面、入射角等于反射角、入射光线、反射光线和法线共面。
2.2 折射实验折射实验是通过介质的相对折射率和斯涅尔定律，观察光线在折射介质中的偏折现象。
斯涅尔定律是指光线经过折射介质时，入射角、折射角和折射介质的相对折射率之间满足一定的关系。
2.3 几何光学实验几何光学实验是通过定焦距的透镜，观察光线的偏折、成像和放大现象。
透镜的成像规律包括物距、像距、焦距、物方倍率、像方倍率等。
2.4 干涉实验干涉实验是通过干涉条纹，观察光波的干涉现象。
杨氏双缝干涉实验是经典的干涉实验，通过双缝产生的光波干涉，产生明暗相间的条纹。
2.5 衍射实验衍射实验是通过狭缝或障碍物，观察光波的衍射现象。
费涅尔衍射实验和夫琅禾费衍射实验是经典的衍射实验，通过狭缝或障碍物产生的衍射波纹，展现出光波的波动性。
2.6 偏振实验偏振实验是通过偏振片、波片和偏光器，观察光波的偏振现象。
偏振片可以过滤掉特定方向上的光波，使得出射光波具有特定的偏振状态。
光学教程期末知识点总结
光学教程期末知识点总结光学是研究光的传播、反射、折射以及与物质相互作用的科学。
光学知识在现代科技和工程领域有着广泛的应用，如光纤通信、激光技术、光学显微镜等。
在光学学习中，我们需要了解光的性质、光的传播规律、光的折射和反射规律以及光的成像规律。
下面就对光学教程期末知识点进行总结。
一、光的性质1. 光的波动性光是一种电磁波，具有波长、频率和振幅等特性。
光的波动性表现为光的干涉和衍射现象，根据不同波长的光线，我们可以通过干涉仪和衍射光栅来观察光的波动特性。
2. 光的能量光具有能量，能够力量物体。
光的能量和光强、光强度和面积有关，我们可以通过光能量的计算来了解光对物体的作用。
二、光的传播规律1. 光的直线传播在均匀介质中，光沿着直线传播，这是光的基本传播规律。
2. 光的反射光线在与介质表面发生反射时，入射角等于反射角，根据菲涅尔公式我们可以计算反射光的反射率。
3. 光的折射光线从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，入射角、折射角和介质的折射率之间存在一定的关系，这是根据折射定律可以得到。
三、光的成像规律1. 几何光学成像根据物体和成像点的关系，我们可以通过几何光学原理来进行成像点的计算，常见的成像方式有实像和虚像，我们可以根据物体和成像点的位置来进行实际成像情况的判断。
2. 透镜成像透镜是一种常见的光学器件，通过透镜的焦距、物的位置和成像点的位置，我们可以计算透镜成像的位置，了解透镜的成像规律。
3. 光的色散不同波长的光线通过透镜或棱镜会呈现出不同的色散现象，这是光的波动特性和折射规律共同表现出来的现象。
以上就是光学教程期末知识点的总结，通过对光的性质、光的传播规律和光的成像规律的了解，我们可以加深对光学原理的理解，为进一步的学习和应用打下基础。
光学知识在现代科技和工程领域有着广泛的应用，希望大家在学习中能够认真对待，加强理论知识的理解，提高实践能力，为光学领域的发展做出贡献。
工程光学实验知识点
1．名词解释：主点、主面、节点、节面、物距、焦距、像距、光焦度、垂轴放大率、角放大率、轴向放大率
2．名词解释：主光线、孔径光阑、入瞳（窗）、出瞳（窗）、子午光线、弧矢光线、子午面、弧矢面
3．名词解释：光学间隔、共轭距、高斯公式；什么是反射定律？什么是折射定律？二次成像法测量凸透镜焦距的原理及公式？
4．掌握球差、彗差、像散、场曲、畸变产生的原因是什么？能够简单画出各种像差的表现形式。
掌握单透镜球差的特点以及产生的影响？全反射光学系统有无色差，为什么？
5．名词解释：调制传递函数、分辨率、空间频率
6．知道什么是显微镜的视放大率？能够画出显微镜的基本光学系统的光路图，说明显微镜的成像原理？知道光学显微物镜铭牌上各个数值表示什么意思？7．平行光管是如何产生平行光束的？画出平行光管光路结构图？利用反射镜可以做平行光管吗？如果可以，对反射镜有什么要求？如果不可以，请说明原因。
8．简要叙述刀口阴影法测量光学系统像差的原理。
9．知道什么是望远系统的视放大率，能够画出开普勒望远镜和伽利略望远镜的成像光路图，并说明开普勒望远镜和伽利略的特点？能够根据望远镜的成像特点和特性参数，简单计算望远镜的结构参数（跟实验密切相关的数据）。
光学实验总结知识点大全
光学实验总结知识点大全光学是研究光和光学现象的一门自然科学，在实验中，我们可以通过实验来观察和探究光的特性和现象，从而加深对光学知识的理解和认识。
本文将总结一些常见的光学实验知识点，包括折射、反射、光的波动和粒子性质、干涉、衍射等内容，希望能够帮助读者对光学实验有更加深入的了解。
一、折射1. 折射定律折射定律是描述了光线在两种介质之间传播时的偏折规律。
折射定律可以表述为：入射光线、折射光线和法线三者在同一平面内，且入射角i和折射角r之间的正弦比等于两种介质的折射率之比，即sin i / sin r = n2 / n1。
2. 折射率折射率是介质对光的反射和折射能力的衡量，不同的介质有不同的折射率。
一般情况下，折射率与介质的密度密切相关。
空气的折射率约为1，水的折射率约为1.33，玻璃的折射率约为1.5。
3. 全反射全反射是指当光线从光密介质射入光疏介质时，当入射角大于临界角时，光线会完全被反射回光密介质中，不发生折射现象。
全反射在光学通信、光纤传输等领域有着重要的应用。
二、反射1. 镜面反射镜面反射是指光线从光滑表面反射，反射角等于入射角，并且入射光线、反射光线和法线在同一平面内。
镜面反射是人们利用镜子观察物体时所依赖的基本现象。
2. 拉莱定律拉莱定律是描述了光线在光滑表面反射时的反射规律。
拉莱定律可以表述为：入射光线、反射光线和法线三者在同一平面内，并且入射角i等于反射角r，即i = r。
3. 光的能量损失在反射过程中，光的能量会有一部分被吸收、散射或消耗，导致反射光的强度减弱。
因此，在使用反射现象进行实际应用时，需要考虑光的能量损失问题。
三、光的波动和粒子性质1. 光的波动特性根据光的干涉、衍射、偏振等现象，可以得出光具有波动特性。
光波的特性包括波长、频率、速度等，光波可以受到干涉、衍射的影响。
2. 光的粒子性质根据光电效应、光子发射等实验结果，可以得出光具有粒子性质。
光的粒子性质主要表现在光的能量是离散的、光可以携带能量等方面。
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
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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？
工程光学(1)_实验讲义
工程光学(1)_实验讲义本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧1.引言不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。
2.实验目的1)掌握光学专业基本元件的功能；2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。
3.实验原理光学实验仪器概述:光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。
常用光源光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。
光学实验中常用的光源可分为以下几类：1）热辐射光源热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。
白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。
热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。
2）热电极弧光放电型光源这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。
实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：、），汞灯（主要谱线：、、、、、、、）3）激光光源激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写：LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。
激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。
它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。
工程光学 复习提纲
工程光学复习提纲（复习时结合课本、课件及相应习题。
）第一章1、光学三大定律，折射定律公式2、什么是马吕斯定律和费马定理？光程公式3、什么是光路可逆4、什么是全反射及临界角求法5、发生全反射条件6、什么叫共轭第二章1、了解光线的孔径角和截距2、熟悉符号规则3、近轴区物像位置关系式及物像大小关系式4、基面和基点：主面的放大率，物方焦点和像方焦点是一对共轭点吗？p335、焦面的性质；焦距、光焦度、光焦度单位6、作图法（物求像、像求物、轴上物点求像点）：见课件及图2.15，图2.16，p54 T66、正焦距系统虚物一定成实像吗？负焦距系统实物都成虚像吗？7、牛顿公式及高斯公式的运用8、无限远物（像）求像（物）公式p419、三种放大率的关系9、球面镜焦距p4610、双光组求主面和焦点公式第三章1、平行平板各种放大率，轴向位移公式：（3.4）式2、光楔偏向角公式3、平面反射镜成像性质4、奇数个反射镜（奇数次反射）成镜像p655、掌握右（左）手定则使用6、两面角镜成像特性：公式，推论p667、二次反射棱镜特点（相当于两面镜，两反射面夹角）和画法p687、二次反射棱镜和两面角镜一样，绕垂直主截面轴转动，不影响出射光线方向7、五角棱镜使光路转90度，半五角棱镜使光路转45度。
8、屋脊棱镜屋脊面作用。
凡是有屋脊面，反射次数要加1.9、棱镜展开长度10、成像方向判断；图3.27及课后第8题11、无限远物经正透镜成像，坐标系不变，但会绕光轴转180度。
因为成倒像。
12、p79：T8, 9第四章1、什么是孔径光阑？2、孔径光阑、入瞳、出瞳的关系3、什么是主光线4、什么是物（像）方远心光路5、什么是场镜，场镜的作用，场镜的垂轴放大率多少？16、场镜会改变系统的成像特性吗？7、场镜焦距的求法：主光线在场镜前后与光轴交点是一对共轭点8、什么是视场光阑9、视场光阑、入窗、出窗关系10、什么是渐晕p8811、不出现渐晕现象的条件第六章1、人眼视角分辩率（弧度值和角秒值分别是多少？60角秒或0.0003rad）2、视放大率定义3、物在焦点处的放大镜视放大率（式6.2）3、放大镜视场与放大镜口径及人眼距放大镜的距离有何关系(式6.2)？4、显微镜成像原理图5、显微镜的视放大率、分辨率（式6.7，6.8，6.9）、有效放大率（6.11）6、望远镜的原理图（图6.12）7、望远镜的视放大率、分辨率。
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
光学工程实验技术复习总结
探测光在一定的相对泵浦脉冲延时 t 下，探测器只记录该时刻的探测光强。不断 改变延时 t，不断作积分、平均、逐点记录，最终得到一条探测光强随延时变化 的时间分辨光谱曲线。这种方法对探测器响应速度的要求不高。 但是要求实验 条件和样品变化过程可反复再现。脉冲的重复率越高，信噪比越好。
� 荧光光谱法
分子荧光与磷光 荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级辐射跃迁到基态 （多为 S1→S0 跃迁） ，发持续时间约为 10-7～10 -9 s。发 射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长。 磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能级辐射跃基态（T1 →S0 跃迁） ；发光速度很慢，约为 10-4～100 s 。光照停 止后，可持续一段时间。 激发光谱是指发光材料的某一发射光波长强度随激发光波长的变化。 激发光谱说 明了对发光起作用的激发光的波长范围。 发射光谱是指发光材料在某一波长激发 下，发光的能量随波长的变化。 激发光谱与荧光发射光谱的关系： 首先是 Stokes 位移，即是激发光谱与发射光谱之间的波长差值，发射光谱 的波长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量。另外，发射光谱的形状与激发波 长无关，因为电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量，产生不同吸收 带， 但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回到基态，产生波长一定的 荧光。此外，还存在镜像规则，即通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光 谱形状一样）成镜像对称关系。 稀土荧光上转换发光机理： （1）基态或激发态吸收（2）能量转移上转换（3）光子雪崩(4)横向弛豫基态或 激发态吸收。
光学工程实验技术课
目录
光学工程实验技术课.......................................................................................................................1 � 材料表征与分析技术....................................................................................................... 1 � 分光光度计.......................................................................................................................3 � 光学镀膜...........................................................................................................................3 � 泵浦-探测实验技术..........................................................................................................5 � 荧光光谱法.......................................................................................................................6 � LED 封装.......................................................................................................................... 7 � 太阳能电池：...................................................................................................................9 � 显示技术......................................................................................................................... 11 � 光电子集成与激光器件研究......................................................................................... 13 � 条纹相机.........................................................................................................................14 � 光参量波长调谐............................................................................................................. 15 � 激光光谱测量技术......................................................................................................... 17 � 钛宝石自锁模飞秒激光脉冲的产生与诊断................................................................. 18 � 钛宝石飞秒再生放大器原理、结构与控制................................................................. 21 � 扫描近场光学显微镜..................................................................................................... 22
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工程光学实验I复习提纲考试形式：闭卷考试时间: 120 分钟题型大致分布：填空24分简答20分综合56分要求：必须在答题纸上作答，否则无效；作图题必须使用铅笔直尺作图，否则零分。
椭偏仪：1．椭圆偏振测量（椭偏术）是研究光在两媒质界面发生的现象及介质特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光在界面反射或透射时发生的偏振态的改变。
2．椭偏仪实验中检偏器读数头位置的调整与固定时，使激光束按布儒斯特角(约57) 入射到黑色反光镜表面并反射入望远镜到达半反目镜上成为一个圆点。
3．椭偏仪实验中，圆偏振光的获得使入射光的振动平面和四分之一波片的光轴成45度角。
4．椭偏仪实验中，将被测样品，放在载物台的中央，旋转载物台使望远镜和平行光管夹角为 45度。
5．测量薄膜厚度和折射率实验中，椭偏参数为Ψ和Δ。
（写字母），6．椭偏术。
椭偏术是研究光在两媒质界面发生的现象及介质特性的一种光学方法。
7．下图为椭偏仪结构，请写出1-10仪器名称。
1 半导体激光器 2平行光管 3起偏器读数头（与6可换用）4 1/4波片读数头 5氧化锆标准样 6检偏器读数头 7望远镜筒8 半反目镜 9光电探头 10信号线 11分光计12 数字式检流计平行光管：1．凸透镜的鉴别率角值表达式。
" 206256 '2fa=θ2．根据衍射理论和瑞利准则，仪器的最小分辨角。
Dλθ22.1=3．平行光管有4种分划板。
4．简述什么是光学系统的鉴别率。
答：光学系统能够把这种靠得很近的两个衍射花样分辨出来的能力，称为光学系统的鉴别率。
5．画出平行光管测量凸透镜焦距的原理图，并写出焦距表达式。
答：（分）''yyff⋅式中f为被测透镜焦距，'f为平行光管焦距实测值，'y为玻罗板上所选用线距实测值（'''YBA=），y为测微目镜上玻罗板低频线的距离（YAB=，即测量测微目镜焦距被测凸透镜焦距平行光管物镜玻罗板 .4)(.3)'(.2.1ffABfα'α'f'B1234α值）。
（4分）牛顿环：1．牛顿环仪的组成。
牛顿环仪是由曲率半径为R的待测平凸透镜L和玻璃平板P叠装在金属框架F中构成。
框架边上有三个螺钉H，用来调节L和P之间的接触，以改变干涉条纹的形状和位置。
调节H时，螺钉不可旋得过紧，以免接触压力过大引起玻璃透镜迸裂、破损2．用牛顿环测量透镜焦距的曲率半径的基本实验仪器有哪些。
测量显微镜钠光光源牛顿环仪牛顿环和劈尖装置3.在牛顿环干涉测量透镜曲率半径的实验中，为什么测量的过程中显微镜的刻度鼓轮只能单方向移动？答：首先是为了避免测量显微镜的螺旋空程引入的误差，所以在整个测量过程中，鼓轮都只能朝一个方向移动，另外是在读数过程中，为了避免数错还数，从而影响测量结果，带来不必要的误差。
4．请画出牛顿环仪的结构示意图，并简述牛顿环是如何形成的。
答：（1）牛顿环仪结构示意图：（4分）（2）牛顿环仪是由待测曲率半径R很大的平凸透镜和平面玻璃板叠合构成的，除接触点以外，两玻璃之间就形成空气间隙，离接触点等距离的地方，厚度相同，即等厚度的空气间隙的轨迹是以接触点为中心的圆。
若以波长为 的单色光垂直射到这装置上，则空气间隙的上下表面反射的光将互相干涉，在空气间隙表面附近产生等厚干涉条纹，这是以接触点为中心的一组明暗相间的同心圆，这些圆环称为牛顿环。
（6分）5．请描述牛顿环具有哪些特点。
答：（1）牛顿环是一种分振幅、等厚干涉；（2分）（2）牛顿环是以玻璃接触点为圆心的一系列明暗相间的同心圆环；（2分）（3）牛顿环级次中心低、边缘高；（2分）（4）牛顿环间隔中心疏、边缘密；（2分）（5）牛顿环同级干涉，波长越短,条纹越靠近中心。
（2分）薄透镜：1．在测透镜焦距的实验中，当物距大于2倍焦距时，物的成像特点是倒立缩小的实像，当物距小于1倍焦距时，物的成像特点是正立放大的虚像。
2.什么是二次成像？答：当物AB与像屏的间距大于4倍的焦距时，透镜在物像间移动，可以在屏上成两次像，分别为倒立放大的实像和倒立缩小的虚像，这就是二次成像。
3．画出物距像距法及二次成像法测量凸透镜焦距的光路图，并分别叙述其测量透镜焦距的实验原理。
答：（1）物距像距法的光路图如下图所示：（2分）在近轴光束条件下，薄透镜的成像公式为111''S S f -=（1分） 式中S ’及S 分别为像距，物距，f ’为像方焦距。
由实验分别测出物距S及像距S ’，则透镜焦距'''SS f S S =-。
（2分） （2）二次成像法的光路图如下图所示：（3分）当物与像屏的间距L 大于4 f ’时，透镜在L 间移动，可在屏上两次成像，一次形成放大的像，另一次生成缩小的像。
则22'4L d f L -=，式中L 为物与像屏的间距，d 为透镜移动的距离。
（4分）4．画出物距像距法测透镜焦距的光路图，并给出测量透镜焦距的公式以及说明式中各个参量的物理含义。
答：物距像距法：在近轴光线条件下，有薄透镜成像规律f u 111=+υ式中u 为物距，υ为像距，f 为透镜的焦距。
u 、υ和f 均从透镜光心O 点算起。
物距u 恒取正值，像距u 的正负由像的虚实来决定。
当像为实像时，υ的值为正：虚像时，υ的值为负。
（4分）实验原理光路图：（4分）5．如何调节光学元件的共轴等高？答：（1）粗调将透镜、物屏、像屏等安置在光具座上并将它们靠拢，调节高低、左右，使光源、物屏、像屏与透镜的中心大致在一条和导轨平行的直线上，并使各元件的平面互相平行且垂直于导轨。
（3分）（2）细调主要依靠成像规律进行调节，本实验利用透镜成象的共轭原理进行调节。
当L>4f 时，移动透镜，在像屏上分别获得放大和缩小的像。
（2分）一般调节的方法是成小像时，调节光屏位置，使 与屏中心重合；而在成大像时，则调节透镜的高低或左右，使 位于光屏中心，使经过透镜后两次成像时像的中心重合，依次反复调节，系统即达到同轴等高。
（3分）投影仪：7．投影仪的光学元器件主要由会聚的投影透镜和聚光透镜组成，投影透镜将画片成放大的实像 于屏幕上，聚光透镜有利于 均匀照明 。
4．在自组投影仪实验中，如何能在屏上得到均匀的照度及清晰地像？请画出本实验的原理图。
答：为了在屏幕上得到一个亮度最大、照度均匀的像，在屏幕上已经得到一个清晰的放大的像之后，移去投影物，保持聚光镜、投影镜头和屏幕的位置不动，移动光源的位置，使光源通过聚光镜在投影镜头处成一个清晰的像, 然后重新装好幻灯片,即可在屏上得到均匀的照度及清晰地像。
（5分）1L P望远镜、显微镜：1．望远镜的理论放大率公式。
``Eoff M-=2．望远镜由凹透镜及凸透镜构成，两透镜的光学间隔近乎为零。
3．望远镜的调节使用的方法。
1.调节目距：调节望远镜两个镜筒之间的距离，直到左右视场合为一个圆形视场为止，这时两镜筒的出瞳孔距离便与人眼的两出瞳孔距离一致。
2.调焦：先闭着右眼，用左眼看出去，转动望远镜的中调机构（手轮或者压板），直到清晰为止；在闭着左眼，用右眼看出去，调节右眼眼罩（可左右慢慢旋转），直到清晰为止。
3.观察：将望远镜对准观察的目标，慢慢转动中调机构，双眼就能很快的看清楚目标。
对于不同距离的目标，只需调节中调机构，就能看清楚目标。
4.变倍望远镜使用方法：先将变倍杆拉到最小倍数，用上述方法调节。
直到目标清楚后，在拉动变倍杆，选择自己需要的合适倍数。
4．开普勒望远镜的成像原理，成像的光路原理图。
答：远处物体PQ经物镜后在物镜的像方焦面上成一倒立实像，像的大小决定于物镜焦距及物体与物镜间的距离．像一般是缩小的，近乎位于目镜的物方焦平面上．经目镜放大后成虚像于观察者眼睛的明视距离与无穷远之间．分光计：1．分光计的读数装置设计了两个角游标是为了什么。
消除偏心差2．分光计调整的要求是什么？答：测量前应调节分光计，达到：（1）望远镜聚焦到无穷远，望远镜的光轴对准仪器的中心转轴并与中心转轴垂直。
（2）平行光管出射平行光，且光轴与望远镜的光轴共轴。
（3）待测光学元件的表面与中心转轴平行。
3.在分光计上用最小偏向角法测棱镜玻璃折射率时，最小偏向角是？答：入射光和AB面法线的夹角i称为入射角，出射光和AC面法线的夹角i′称为出射角，入射光和出射光的夹角 称为偏向角。
理论证明，当入射角i等于出射角i′时，入射光和出射光之间的夹角最小，称为最小偏向角δ。
4．请简述用如何用最小偏向角法测三棱镜玻璃折射率。
答：（1）把三棱镜放在调整好的分光计上，AB和AC为光学面，BC为毛玻璃面（底面），让平行光入射到三棱镜AB面上，转动望远镜，在AC面靠近BC面（底面）的某一方向能找到出射光，即狭缝的像。
注意：放置三棱镜必须轻轻地放，不能破坏调整好的分光计和损坏三棱镜。
（4分）（2）确定截止线位置。
先将小平台连同所载三棱镜稍稍转动，改变入射光对光学面AB的入射角i，出射光方向ER随之而变。
与此同时偏向角发生变化。
（3分）这时，从望远镜中看到的狭缝像也随之移动（望远镜要同步跟踪），注意此时偏向角是增大还是减小，然后转动平台使狭缝像向偏向角减小的方向移动。
当棱镜转到某个位置时，像不再移动（即E0R0位置）。
（3分）继续使棱镜沿原方向转动，狭缝像反而向相反方向移动，即偏向角反而增大。
这个转折位置就是最小偏向角位置，也称为截止位置。
转动望远镜，使望远镜“╪”叉丝的竖线与狭缝重合并读出此时左右两读数窗的角度位置，此位置就是载止光所在位置。
移去三棱镜，使望远镜“╪”的竖线与直接透射的狭缝像重合，再读出左右两窗口的透射线的角度位置，此位置就是入射光所在位置。
上述两角位置相减就是要测的最小偏向角的值。
（5分）5．应如何调整分光计测量三棱镜最小偏向角？答：（1）调节目镜，看清分划板上的准线及小棱镜上的十字。
（2分）（2）在载物平台上放上三棱镜并调节望远镜及平台，使在望远镜中能看到三棱镜两个光学面反射的小十字像。
（2分）（3）调节望远镜物镜，使十字像清晰。
（2分）（4）调整望远镜与分光仪主轴垂直。
（2分）6. 分光计必须具备的四个主要部件是：平行光管、望远镜、载物台、读数装置。
7.分光计测量角度必须满足的条件？答：1.入射光和出射光应当是平行光；2.入射光线、出射光线与反射面（或折射面）的法线所构成的平面应当与分光计的刻度盘平行。
8.分光计是一种能精确测量光束夹角的仪器（精度1’）经常用来测量材料的折射率、色散率、光波波长和进行光谱观测等。
9．阿贝式自准直望远镜的主要由什么部分组成？阿贝式自准直望远镜的主要由镜，物镜，分划板、小电珠、小棱镜五部分组成。