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《工程光学与技术》课件

智能制造
智能制造需要高精度、高效率的光学检测和测量技术，工程光学将大有可为。
医疗健康
光学成像、光谱分析等技术将为医疗健康领域带来更多创新。
THANK YOU
感谢各位观看
《工程光学与技术》ppt课件
目录
• 工程光学概述 • 光学基础知识 • 工程光学技术 • 现代光学技术 • 工程光学实验 • 工程光学前沿与展望
01
工程光学概述
光学的基本概念
光的本质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光的传播
光在真空中沿直线传播，在其他介质中传播方向会发生改变。
光的反射、折射和散射
04
现代光学技术
非线性光学
非线性光学效应
非线性光学效应是光与物质相互作用时产生的非线性现象，如倍频、和频、差频等。
非线性光学材料
非线性光学材料是实现非线性光学效应的关键，如晶体、玻璃、聚合物等。
非线性光学应用
非线性光学在激光技术、光电子学、光通信等领域有广泛的应用，如光参量振荡器、光倍频器等。
光子学与光子技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光子学基本概念
光子学是研究光子的产生、传播、相互作用和应用的科学。
光子器件
光子器件是实现光子技术的关键，如激光器、光放大器、光调制器等。
光子技术的应用
光子技术在通信、信息处理、传感等领域有广泛的应用，如光纤通信、光计算等。
光学信息存储与处理
01
光学信息存储
光学信息存储是利用光的干涉、衍射等光学效应实现信息的存储和读取。
工程光学的研究内容
光学系统设计
研究光学系统的基本理论和设计方法，涉及光学仪器、摄影
镜头、显微镜等。
光学材料与制造

1工程光学讲稿(球面)

（2）入射角的正弦与折射角的正弦之比和入射角的大小无关，只与两种
介质的折射率有关。折射定律可表示为:
siInn' 或nsiIn n'siIn ' siIn ' n
I I''
n
在折射定律中，若令n’ = -n,则得到反射定律，因此 n'
I'
可将反射定律看成是折射定律的一个特例。根据这一特点
，在光线反射的情况下，只要令 n’ = -n，所有折射光线传播的计算均适
1工程光学讲稿 (球面)
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上篇几何光学与成像理论
第一章几何光学基本定律与成像概念
第一节几何光学的基本定律第二节成像的基本概念与完善成像条件第三节光路计算与近轴光学系统第四节球面光学成像系统
2
一、光学 - 简介
光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和折射定律的时代算起，这两个定律奠定了几何光学的基础。光学 - 定义
费马原理：
B
s A ndl
dl A
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。
利用费马原理，可以导出光的直线传播定律和反射、折射定17 律。
利用费马原理证明反射定律设：A为点光源（x1，0，z1）
B为接受光源（x2，0，z2） P为光线的入射点（x，y，0）由费马原理求光程的极值得：
合反射光线。
12
例题：一个圆柱形空筒高16cm，直径12cm。人眼若在离筒侧某处能见到筒底侧的深度为9cm；当筒盛满液体时，则人眼在原处恰能看到筒侧底。求该液体的折射率。

工程光学讲稿(平面)(完整)

n
43 4
人垂直注视水面，看到水底的物体到水面的
距离为3/4d
2. 一层2cm厚的乙醇（n=1.36)浮在4cm的水（n=1.33）面上，若沿着正入射方向往下看，水底乙醇上表面的视见深度为多少？
o d
A’ A
解：若把折射平面看成是曲率半径为r=∞的折射面，那么，近轴区平面折射的物象公式可写成
n' n n'n 0 l' l r n' n l' l
分析：平板测微器是根据平行平板使光线产生侧向位移这一特点而设计的。
在读数望远镜物镜后而设置一块平行平板。OA’为系统的光轴，当平行平板垂直于光轴时，轴上物点经物镜所成的像落在A’点。在分划板上通常它位于刻尺的两条刻线之间，如果要确定它位于一格的百分之几位置，则
可转动测微平板，使像点从A’移到某一点A”而与一条刻线重合由图可见，平板转过的角度α就是光线在平板第一面的入射角i1。而A’A”就是平板因倾斜而产生的侧向位移。当α很小时，根据公式
点不同，亦即同心光束变成了非同心光束，因此，平行平板
不能成完善像。
2、成象特性： 1）光线经平行平板折射后光线方向不变； 2）平行平板不使物体放大或缩小, 其放大率β＝1, 且象与物始终在同一侧； 3）光线经平行平板后虽方向不变，但却要产生一定位移； 4）同心光束经平板后变为非同心光束（平行平板成像是不完善的），越大，不完善程度也越大；
关。因此，平行平板在近轴区以细光束成像是完善的。
例题：一架显微镜已对一个目标调整好物距进行观察，现将一块厚7.5mm，折射率1.5的平板玻璃压在目标上，问此时通过显微镜还能看清楚目标，如何调整？
解：由于在显微镜下放入玻璃板厚，必然使原来调好的焦距发生变化，因为玻璃板的加入，会产生轴向位移使原来清晰的像便的模糊。

工程光学课件第01章

波面：发光点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面称为波阵面，简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播。光束：几何波面与几何光线的关系：在各项同性介质中，波面上某点的法线即代表了该点处光的传播方向，即光沿着波面法线方向传播，因此，波面法线即为光线。与波面对应的所有光线的集合，称为光束。
时，可以全反射传送，
i i0
时，光线将会透过内壁进入包层
26
定义 na sin i0 为光纤的数值孔径
够传送的光能越多。
i0
越大，可以进入光纤的光能就越多，也就是光纤能
这意味着光信号越容易耦合入光纤。
27
三、费马原理
费马原理与几何光学的基本定律一样，也是描述光线传播规律的基本理论。它以光程的观点描述光传播的规律，涵盖了光的直线传播和光的折、反射规律，具有更普遍的意义。根据物理学，光在介质中走过的几何路程与该介质折射率的乘积定义为光程。设介质的折射率为n，光在介质中走过的几何路程为l，则光程 s表示为
同心光束：通常波面可分为平面波、
球面波和任意曲面波。与平面波对应的光
束成为平行光束，与球面波对应的光束称
为同心光束。
平行光束与同心光束
平面波面
球形波面
同心光束
平行光束
各类光束及对应的波面
返回
折射率：折射率是表征透明介质光学性质的重要参数。我们知道，各种波长的光在介质中的传播速度会减慢。介质的折射率正是用来描述介质中光速减慢程度的物理量，即：
c n v
这就是折射率的定义。
10
二、几何光学的基本定律
几何光学的基本定律决定了光线在一般情况下的传播方式，也是我们研究光学系统成像规律以及进行光学系统设计的理论依据。几何光学的基本定律有三大定律：

工程光学典型光学系统PPT课件

眼睛及其光学系统
放大镜显微镜系统望远镜系统
目视光学系统
目镜
第一节眼睛及其光学系统
一、眼睛(Eyes)的结构
调节肌
1、巩膜：包围眼球的白色不透明外层，D≈25mm.
2、角膜(Cornea)：眼球前突出的透明球面膜，
r≈8mm，n ≈1.38；
——主要折射成像界面(角膜—空气)
眼球横切面
3、前室：角膜后水晶体前的空间，充满透明水状液n =1.336。
1、调焦（对准）平面上的物点——视网膜上的点像
2、远景、近景平面上的物点——视网膜上的像为弥散斑
若弥散斑可看作一像点，则要求其对人眼张角小于极限分辨角。
八、双目立体视觉
1,视差角
A
A
A
B
l
B
a1
a2 b2a2源自b1 a1b视觉基线
2,视差、体视锐度
视差：
视差越大，两物体的纵向深度越大，反之越小
二、瑞利判据：等亮度的两个物点，其一衍射图样的中央极大与另一衍射图样的第一级极小重合时，认为刚好能分辨这两个物点。
——能分辨的两个等亮度点间的距离对应于艾里斑半径。
无限远物点被理想光学系统成衍射图案：第一暗环半径对出瞳中心的张角：
=1.22 / D,入瞳直径D的函数
——能分辨的二点间的最小角距离
2、眼睛+目视光学仪器：视角可被目视光学仪器放大。观察物体所需分辨率×目视光学仪器的放大率=眼睛分辨率
★ 不同的目视光学仪器，通常选择的物距为： 1）放大镜、显微镜：观察物位于明视距离附近； 2）望远镜：观察物位于远处或无穷远。
第二节放大镜（The Magnifying Glass）
一、放大镜的成像原理

《工程光学》课件

光学信号处理原理
光学信号处理概述简要介绍了光学信号处理的基本概念和原理，包括光波的干涉、衍射、傅里叶变换等方面的知识。
全息术与光学信息处理简要介绍了全息术的基本原理和应用，以及光学信息处理技术的发展和应用前景。
干涉测量技术详细介绍了干涉测量技术的基本原理和应用，包括干涉仪的结构和工作原理、干涉图样的分析和解释等方面的知识。
的发展提供了新的机遇和挑战。
工程光学在各领域的应用
能源领域
太阳能利用、激光焊接、激光切割等。
通信领域
光纤通信、光网络技术等。
环境监测领域
光谱分析、大气污染监测等。
生物医学领域
医学成像、光谱诊断、激光医疗等。
CHAPTER 02
工程光学基础知识
光的本质与传播
光的本质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。其电磁场振动方向与传播方向垂直，表现出横波的特征。
显微镜
介绍了显微镜的基本原理和结构，包括透射光显微镜和反射光显微镜等类型，以及显微镜的性能参数和选择方法。
激光器
简要介绍了激光器的基本原理和结构，包括气体激光器、固体激光器、光纤激光器等类型，以及激光器的性能参数和应用领域。
光学系统设计原理
光学系统设计基础
介绍了光学系统设计的基本概念和原则，包括光学材料、光学镀膜、光学元件加工
光学信息处理实验
研究光学信息处理技术，如傅里叶变换、光学图像处理等，掌握光学信息处理系统的基本构成和操作方法。
光学系统设计与制造实践
光学系统设计实践
通过实践了解光学系统设计的基本原理和方法，掌握光学设计软件的使用技巧，熟悉光学元件的选择和加工工艺。
光学制造工艺实践

工程光学完整课件1上课讲义

工程光学
本课程的基本情况
专业基础课
总学时：64 其中：理论学时：48 实验学时：16
教材及参考书
教材：《工程光学》郁道银谈恒英机械工业出版社参考书：《应用光学》胡玉禧安连生中国科技大学出版社
《应用光学》王文生华中科技大学出版社
考核方式
闭卷考试总评成绩比例：卷面70% 实验20% 平时10%
天体
遥远的距离
观察者
光线
发光点向四周辐射光能量，在几何光学中将发光点发出的光抽象为带有能量的线，它代表光的传播方向。
光束
一个位于均匀介质中的发光点，它所发出的光向四周传播，形成以发光点为球心的球面波。
某一时刻相位相同的点构成的面
称为波面。
波面上某一点的法线就是这一点上光的传播
方向，波面上的法线束称为光束。
sin I sin I '
nab
n ab :介质 b 对介质 a 的相对折射率，
如果介质 a 为真空，则介质 b 对真空的折
射率也称为绝对折射率，用 n b 表示
也可表述为：
nb
c vb
C：在真空中光速， v b ：在介质 b 中光速
两个介质的相对折射率可以用光在该介质中的速度表示
n ab
va vb
重点：几何光学基本定律
一、光的直线传播定律
在各向同性的均匀透明介质中，光线沿直线传播。
二、光的独立传播定律
不同的光源发出的光线在空间某点相遇时，彼此互不影响。在光线的相会点上，光的强度是各光束的简单叠加，离开交会点后，各个光束按原方向传播。
三、折射和反射定律
光的折射和反射定律研究光传播到两种均匀介质的分界面时的定律。

大学工程光学课件

光学微纳加工技术
通过微纳加工技术制造微小尺度的光学元件，实现高精度、高效率的光学系统。
光学传感技术
利用光学原理对物理量进行测量，具有高精度、高灵敏度的特点。
工程光学发展趋势预测与展望
集成化与智能化
多学科交叉融会
随着微纳加工技术的发展，工程光学将更加重视元件的集成化和智能化，提高系统的性能和效率。
光的本质与传播特性
光的本质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。其波动性质表现为光的干涉、衍射等现象，粒子性质则体现为光电效应等。
光的传播特性
光在均匀介质中沿直线传播，遇到不同介质界面时会产生反射、折射等现象。
光的反射、折射与干涉
光的反射
光在遇到物体表面时，会改变传播方向并返回原介质的现象。反射过程中遵循反射定律，即入射
工程光学在各领域的应用
航空领域
用于飞机导航、着陆系统、气象观测等。
能源领域
用于太阳能电池板、风力发电叶片的检测与设计等。
国防领域
用于制造精确的武器瞄准系统、夜视仪等。
航天领域
用于卫星通讯、空间探测、天文观测等。
通讯领域
用于光纤通讯、光交换、光网络等。
CHAPTER 02
光学基础知识
光的吸取、散射与色散
01 02
光的吸取
光在传播过程中被物质吸取转化为热能或其他情势能量的现象。不同物质对不同波长光的吸取程度不同，因此可以利用这一特性进行光谱分析等。
光的散射
光在传播过程中遇到微小颗粒时，产生散射的现象。散射程度与颗粒大小和入射光的波长有关，可以利用这一现象进行大气污染检测等。
感谢您的观看
大、缩小、旋转等功能。

《工程光学第六章》PPT课件

结论：如果不考虑光能损失，那么位于同一条光线上的所有各点，在该光线传播的方向上折合光亮度不变
几种不同情况讨论：
①n1=n2,L1=L2=L0.表示光在均匀介质中传播时，光亮度不变，实际光亮度等于折合光亮度。
②n1=-n2,L1=L2=L0.表示光束在两物质分界面反射，光亮度不变，实际光亮度等于折合光亮度。
▪ 对人眼最灵敏的波长λ＝555nm的视见函数规定为1，即V〔555〕＝1。
▪ 假定人眼同时观察两个位在一样距离上的辐射体 A和B，这两个辐射体在观察方向上的辐射强度相等，A辐射的电磁波波长为λ，B辐射的波长为 555nm，人眼对A的视觉强度与人眼对B的视觉强度之比，作为λ波长的视见函数V(λ)
K e1 5 6 0 9l0m 0
由于假定光源向各个方向均匀发光，根据发
光强度的I定义：4 4 93.1 0 4 07.6 1c2d
例2、光源同时辐射两种光源的光，第一种波长为λ1＝480nm，辐射通量30W，第二种波长为λ2＝580nm，辐射通量20W
试求： ①λ1 和λ2的光谱光视效能及光通量 ②该光源的光视效能
。那么该发光体在该方向上的发光
强度
C：单位换算常数
Id d C •V ()d d eC •V ()Ie
式中：V〔555〕＝1，Ie=(1/683)W/sr，I ＝1cd
所以： C=683(cd·sr)/W 1lm=1cd·sr
光谱光视效能：
K()C•V()
表征了波长λ的辐射通量对眼睛产生光通量的能力
表示发光体在各方向上亮度一样时，不同方向上的发光强度变化规律。
N
I0
α
I
I I0cos
假定发光面光亮度为L，那么它在半顶角u内辐射的总光通量为

哈工大《工程光学》课件

※ 入射光线AE与光轴的夹角为物方倾斜角也叫物方孔径角，用U 表示。
Engineering Optics
授课：任秀云
n
E n’
A
-U
h
C U’
A’
O r
-L
L’
折射光线EA’ 由以下参量确定：
※像方截距：顶点O到折射光线与光轴交点，用L’表示。
※像方倾斜角：折射光线EA’ 与光轴的夹角，也叫像方孔径角，用U’ 表示。
（5）r = -40mm, L = -100mm, U = -10°, L’= -200mm
Engineering Optics
授课：任秀云
2.1.3 单折射球面成像的光路计算
一、实际光路的计算公式（追迹公式或大L公式）：
nE
n’
A
-U
C O
r
-L
当结构参数 r , n , n’ 给定时，只要知道 L 和 U ，就可求L’ 和 U’
光轴为起始边。
B
y -U
A
-L
E I
h
I’
φ
C
U’
A’
O
r
-y’ B’
L’
Engineering Optics
授课：任秀云
×
×
√
×
L = 100mm, U = 30°
Engineering Optics
授课：任秀云
同学们一定要记住上面的符号规则！
Engineering Optics
授课：任秀云
Engineering Optics
n
授课：任秀云
I
E
n’
-U A
-L
φC
O
r

工程光学第一章课件

x
s1
s2
(5)
由图可知，
x x1 sin I s1
(6)
x2 x sin I
s2
(7)
将(6)、(7)式代入(5)式，有
sin I sinI (8)
即I" = -I，反射角与入射角绝对值相等，符号相反。
30
马吕斯定律（Malus's Law） *垂直于波面的光线束，经过任意多次反射和折射后，
37
成像概念
➢物、像的虚实
38
成像概念
➢物、像的虚实
*实像点：实际出射光线的交点
虚像点：出射光线延长线的交点
*实像：由实际光线成的像
• 如电影、幻灯机、照相机成像。
虚像：由反射或折射光线的反向延长线相交所得的像
• 如镜子、显微镜、望远镜成像。
39
成像概念
➢物、像的虚实
40
成像概念
➢物、像空间
✓空气 n ≈ 1（略大于1） ✓水 n ≈ 1.33 ✓玻璃 n ≈ 1.45 – 1.75
*反射定律可看作折射定律的特殊情况（n′ = -n）。
13
两个重要的光学现象
➢光路可逆
*内容
• 一条光线沿着一定的路线从空间A点传播到B点，如果在B点沿
着出射光线相反的方向投射一条光线，则此光线必沿同一条路线通过A点。
*光总沿着光程为极值（极大、极小或者常量）的路径
传播。
B
s A ndl 0
*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。
26
费马原理（Fermat's Principle）
➢费马原理

工程光学讲稿(平面)(完整)课件

详细描述
折射望远镜使用透镜作为主反射镜，能够观测可见光波段的天体。反射望远镜使用凹面反射镜作为主反射镜，能够观测红外线和射电波段的天体。射电望远镜则专门用于观测射电波段的天体。
01
02
03
04
总结词
摄影镜头是一种光学仪器，用于拍摄照片或录制视频。
总结词
摄影镜头的种类繁多，根据用途和功能可分为多种类型，如定焦镜头、变焦镜头、鱼眼镜头等。
光的衍射
平面镜与透镜
平面镜是反射面为平面的镜子，具有反射光线的能力，且入射角等于反射角。
用于日常生活、光学仪器和科学实验中，如化妆镜、眼镜、显微镜、望远镜等。
平面镜的用途
平面镜的性质
中间厚边缘薄的透镜，具有汇聚光线的能力，可以用于制作放大镜、显微镜、望远镜等。
凸透镜Βιβλιοθήκη 凹透镜透镜的焦距中间薄边缘厚的透镜，具有发散光线的能力，可以用于制作近视眼镜、散光眼镜等。
光学仪器在科研领域的应用也十分广泛，主要用于物理、化学、生物等学科的研究。例如，利用光谱仪研究物质的结构和性质，使用干涉仪测量微小距离和角度，以及通过光学仪器观测天体和微观粒子等。
科研中常用的光学仪器还包括分光仪、干涉仪、光谱分析仪等，这些仪器在推动学科发展和科技进步方面发挥着重要作用。
光的干涉与衍射实验
通过双缝干涉实验，观察光波的干涉现象，了解干涉的条件和特点。
双缝干涉实验是研究光波干涉现象的基础实验之一。在实验中，通过调整光源、双缝和屏幕的距离，观察到明暗相间的干涉条纹。通过测量干涉条纹的间距和双缝的间距，可以计算出光波的波长。
通过圆孔衍射实验，观察光波的衍射现象，了解衍射的条件和特点。
工程光学应用
光学仪器在工业中应用广泛，主要用于检测、测量和控制等方面。例如，利用光学显微镜对产品表面进行微观检测，使用激光测量仪对生产线上的产品进行高精度测量，以及通过光束控制系统实现自动化生产。

工程光学完整课件1

述观点
光学测量技术的特点与优势光学测量技术的
应用
光学测量技术的应用
光学测量技术在工业领
域的应用
输入你的正文，文字是您思想提炼请尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技术在医疗领
域的应用
输入你的正文，文字是您思想提炼请尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技术在军事领
域的应用
输入你的正文，文字是您思想提炼请尽量言简意赅的阐
实践环节的安排与要求
实验课程设置：包括实验项目、实验内容、实验目的等
实验要求：实验前的准备、实验过程中的注意事项、实验报告的撰写等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
实验时间安排：每周实验时间、实验周期等
实践环节的考核方式：考核内容、考核方式、评分标准等
YOUR LOGO
THANK YOU
实验设备：光学仪器、光源、光电探测器等
实验步骤：搭建实验装置、调整光学参数、记录实验数据、分析实验结果
注意事项：遵守实验室规定，注意安全操作，保护光学仪器
实验设备与操作方法
实验设备介绍：包括光学实验箱、显微镜、望远镜等操作方法演示：通过图文并茂的方式展示实验步骤和操作技巧注意事项提醒：强调实验过程中的安全问题和注意事项实验报告撰写：说明实验报告的撰写方法和要求
述观点
光学检测技术的种类与特点
干涉测量技术：利用光的干涉现象进行测量，具有高精度、高分辨率和高灵敏度的特点。
衍射测量技术：利用光的衍射现象进行测量，具有测量范围广、测量精度高和抗干扰能力强的特点。
光学显微技术：利用光学显微镜对微小物体进行观察和测量，具有直观、快速和简便的特点。

球面和球面光学系统资料共28页文档

球面和球面光学系统资料
11、战争满足了，或曾经满足过人的好斗的本能，但它同时还满足了人对掠夺，破坏以及残酷的纪律和专制力的欲望。 ——查·埃利奥特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段。纪律是教育过程的结果，首先是学生集体表现在一切生活领域—— 生产、日常生活、学校、文化等领域中努力的结果。— —马卡连柯(名言网)
36、是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
13、遵守纪律的风气的培养，只有领导者本身在这方面以身作则才能收到成效。—— 马卡连柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅精神以及同全世界劳动者的团结一致，是取得最后胜利的保证。—— 列宁摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢！

相关主题

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1、光波
（1）光是一种电磁波,其在空间的传播和在界面的行为遵从电磁波的一般规律。
10-10
10-8
10-6
宇宙射线 Γ射线
10-4 10-2 1
102 104 106
108
1010
x射线光波
短波中长波
波
λ/μm
软x射线
10-3
真空
紫可外见
近红
紫外线线光外线
中红外线
远红外线
λ/μm
103
（2）可见光波长λ为380nm—760nm。对于不同波长的光，人们感受到的颜色不同。
（3）光在真空中的传播速度c为：30万公里/秒，在介质中的传播速度小
于c，且随波长的不同而不同。
7
（4）单色光：具有单一波长的光。（5）复色光：不同波长的单色光混合而成的光。 2、光线（1）光源（发光体）：能够辐射光能的物体。如日光灯、太阳、白炽灯、碘钨灯、钠灯、激光器等。当光源的大小与它的作用距离相比可忽略时，此光源可称为点光源或称为发光点。（2）光线：由发光点发出的光抽象为许多携带能量并带有方向的几何线。 3、波面：由发光点发出的光波向四周传播时，在某一时刻其振动位相相同的各点构成的曲面。 4、光束：与波面对应的法线束。 5、光波的分类：平面波、球面波（发散光波和汇聚光波）、任意曲面波
上篇几何光学与成像理论
第一章几何光学基本定律与成像概念
第一节几何光学的基本定律第二节成像的基本概念与完善成像条件第三节光路计算与近轴光学系统第四节球面光学成像系统
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一、光学 - 简介
光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和折射定律的时代算起，这两个定律奠定了几何光学的基础。光学 - 定义
（2）入射角的正弦与折射角的正弦之比和入射角的大小无关，只与两种
介质的折射率有关。折射定律可表示为:
sin I n' 或 n sin I n'sin I ' sin I ' n
I I''
n
在折射定律中，若令n’ = -n,则得到反射定律，因此 n'
I'
可将反射定律看成是折射定律的一个特例。根据这一特点
AO
12
且 I2 DOC 900 AOC 53.140
I1
BC arctg(
OC
)
12 arctg( )
16
36.860
，在光线反射的情况下，只要令 n’ = -n，所有折射光线传播的计算均适
合反射光线。
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例题：一个圆柱形空筒高16cm，直径12cm。人眼若在离筒侧某处能见到筒底侧的深度为9cm；当筒盛满液体时，则人眼在原处恰能看到筒侧底。求该液体的折射率。
在ΔAOD中，根据几何关系有
AOD arctg( AD ) arctg( 9 ) 36.860
三、教学的内容及学时安排
讲授教材的几何光学和物理光学。课堂教学50学时＋6学时的实验课，总计56学时。
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第一章几何光学基本定律与成像概念
教学内容
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、反射定律和折射定律（全反射及其应用）、光路的可逆性、费马原理（最短光程原理）。完善成像条件的概念和相关表述。应用光学中的符号规则，单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）。单个折射面的成像公式，包括垂轴放大率β、轴向放大率α、角放大率γ、拉赫不变量等公式。球面反射镜成像共轴球面系统公式（包括过渡公式、成像放大率公式）。
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光学 - 分类人们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。
光学 - 內容几何光学
不考虑光的波动性以及光与物质的相互作用，只以光线的概念为基础，根据实验事实建立的基本定律，通过计算和作图来讨论物体通过光学系统的成像规律。它得出的结果通常是波动光学在某些条件下的近似或极限。物理光学
是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学。它可以比较方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。量子光学
量子光学是应用辐射的量子理论研究光辐射的产生、相干统计性质、传输、检测以及光与物质相互作用中的基础物理问题的一门学科。
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工程光学将光学理论应用在工程领域的学科——工程光学。
二、课程的性质、任务和内容
工程光学是测控技术与仪器专业必修的技术基础课，在专业培养方案中是非常重要的技术基础课。本课程主要讲授几何光学中的高斯光学理论、典型光学系统实例及应用；物理光学中的干涉、衍射、偏振的光学现象、原理和它们在工程中的应用，通过本课程的学习使学生能够掌握工程光学的基本概念、基本原理，初步掌握测量仪器的光学元件、光学系统的设计，同时为专业课的学习打下一个良好的基础。
S2
若1=2、位相差不随时间变化, 且不是垂直相交此区内的光强分布将呈现为相干分布。
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3、反射定律和折射定律
反射定律：
（1）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
（2）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： I = - I"
折射定律：
（1）入射光线、折射光线和分界面上入射点的法线三者在同一平面内。
非同心光束
发散光束会聚光束平行光束
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二、几何光学的基本定律
1、光的直线传播定律在各向同性பைடு நூலகம்均匀介质中，光是沿直线传播的。
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2、光的独立传播定律从不同光源发出的光线，以不同的方向经过某点时，各光线独立传播
着，彼此互不影响。
一般情况下，在交汇区总光
S1
强是两束光单独存在时光强
2
之和。
I=I1+I2 1
光是一种电磁波，在物理学中，电磁波由电磁学中的麦克斯韦
方程组描述。同时，光又具有波粒二象性。
狭义来说，光学是关于光和视见的科学，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。
广义来说，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。
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重点内容
几何光学的基本定律；单个折射球面的符号规定；单个折射球面的物象位置和大小的关系；共轴球面系统的物象位置和大小的关系。
教学要求
掌握几何光学的基本定律、成象的基本概念；理解完善像的条件；掌握单个折射球面的光线光路计算；掌握球面镜的光学计算。
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§1.1 几何光学的基本定律
一、光波与光线