《应用光学》总结
应用光学重点个人整理版
23：掌握透射照明的方式
透射式照明法分中心照明和斜射照明两种形式： （1） 中心照明：这是最常用的透射式照明法，其特点是照明光束的中轴与显微镜的光轴同 在一条直线上。它又分为“临界照明”和“柯勒照明”两种。 A． 临界照明（Critical illumination）:这是普通的照明法。这种照明的特点是光源经聚光镜 后成像在被检物体上，光束狭而强，这是它的优点。但是光源的灯丝像与被检物 体的平面 重合，这样就造成被检物体的照明呈现出不均匀性，在有灯丝的部分则明亮；无灯丝的部分 则暗淡，不仅影响成像的质量，更不适合显微照相，这是临界照 明的主要缺陷。其补救的 方法是在光源的前方放置乳白和吸热滤色片，使照明变得较为均匀和避免光源的长时间的照 射而损伤被检物体。 B． 柯勒照明：柯勒是十九世纪末蔡司厂的工程师,为了纪念他在光学领域的突出贡献,后人 把他发明的二次成像叫做柯勒照明. 柯勒照明克服了临界照明的缺点，是研究用显微镜中的 理想照明法。这中照明法不仅观察效果佳，而且是成功地进行显微照相所必须的一种照明法。 光源的灯丝经聚 光镜及可变视场光阑后，灯丝像第一次落在聚光镜孔径的平面处，聚光镜 又将该处的后焦点平面处形成第二次的灯丝像。这样在被检物体的平面处没有灯丝像的形 成，不影响观察。此外照明变得均匀。观察时，可改变聚光镜孔径光阑的大小，使光源充满 不同物镜的入射光瞳，而使聚光镜的数值孔径与物镜的数值孔径匹配。同 时聚光镜又将视 场光阑成像在被检物体的平面处，改变视场光阑的大小可控制照明范围。此外，这种照明的 热焦点不在被检物体的平面处，即使长时间的照明，也不 致损伤被检物体。2004 年蔡司公 司又在传统柯勒式照明基础上推出了带有反光碗的全系统复消色差照明技术，消除照明色差， 增强光的还原性，进而提高分辨 率，同时照明均匀而光效高。
厦门大学应用光学概念总结（大全5篇）
厦门大学应用光学概念总结（大全5篇）第一篇：厦门大学应用光学概念总结可见光的波长范围：380-780nm 单色光：同一波长的光引起眼睛的感觉是同一个颜色，称之为单色光；复色光：由不同波长的光混合成的光称为复色光；白光是由各种波长光混合在一起而成的一种复色光。
光波向周围传播，在某一瞬时，其相位相相同的各点所构成的曲面称为波面、对应于波面为球面的光束称为同心光束。
球面光波对应的同心光束按光的传播方向不同又分为会聚光束和发散光束光线在均匀介质中按直线传播，称直线传播定律。
来自不同方向的光线在介质中相遇后，各保持原来的传播方向继续传播，这就是光的独立传播定律一定波长的单色光在真空中的传播速度与它在给定介质中的传播速度之比，称为该介质对指定波长的光的绝对折射率。
相对折射率：当光线从第一介质进入第二介质时，第二介质相对于第一介质的折射率称为相对折射率，其值为第二介质折射率与第一介质折射率之比，记为n21。
入射角的正弦和折射角的正弦之比为一常数，即sinθ1/sinθ2 = n21，n21称为介质2相对介质1的相对折射率。
上式称为斯涅尔（Snell）定律。
光纤按折射率随r分布特点可分为均匀光纤和非均匀光纤两种。
只要满足光线在其中全反射，则可实现无损传输。
光程定义:光线在介质中的几何路程与该介质折射率的乘积光程可以理解为光在介质中从一点传到另一点的时间内,光在真空中传播的距离.光从空间的一点到另一点的实际路径是沿着光程为极值的路径传播的。
或者说,光沿着光程为极大、极小或常量的路径传播。
共轭：据光路可逆定理，如把像点A`看成物点，则由此物点发出的光线必交于A点，则A点成了A`的像，A与A`点间这种对应关系称为共轭物像空间的折射率的规定：物空间介质折射率须按实际入射光线所在的系统前方空间介质的折射率来计算；像空间介质的折射率按实际出射光线所在系统后方空间介质折射率来计算，而不管其是实物/虚物点，还是实像/虚像点。
共轴理想光学系统的特殊性质：λλλλλ轴上点的像也在光轴上；位于过光轴的某一截面内的物点对应的像点必位于同一平面内；过光轴的任意截面成像性质都是相同的。
应用光学第五版第一章章末总结
应用光学第五版第一章章末总结咱得说说这应用光学第五版第一章啊。
我翻开这一章的时候，就感觉像是走进了一个满是奇妙光学现象的大屋子。
那里面的知识啊，就像屋子里各种各样的小物件儿，每个都有自己的门道。
我瞅着那些光线传播的原理啥的，就好像看见一群调皮的小光精灵，在不同的介质里穿梭。
有时候它们跑得直直的，那模样就像纪律严明的小士兵，这就是在均匀介质里的情况呗。
我就想啊，这光可真听话，规规矩矩的。
可一旦到了非均匀介质里，哟呵，这些小光精灵就像喝醉了酒似的，歪歪扭扭地跑，那路径啊，弯弯曲曲的，可把我折腾得够呛，得费好大劲儿去理解。
再说说那些光学系统的基本概念吧。
就像在认识一群性格各异的新朋友。
什么薄透镜啦，厚透镜啦，我感觉它们就像一群形状奇特的小怪物。
薄透镜呢，瘦瘦的，看起来简单，可内里的学问一点都不少。
厚透镜呢，胖胖的，感觉藏着更多的秘密，像是一个装满宝藏的大箱子，我得一点点去挖掘里面的知识宝藏。
我在看这一章的时候啊，还时不时跟旁边的同学唠几句。
我说：“你看这光线折射，咋就这么神奇呢？”同学就撇撇嘴说：“这有啥，你再往后看，更复杂的还多着呢。
”我一听，心里就有点发毛，可又有点不服气，就想着一定要把这些知识都搞明白。
这第一章里那些个成像的原理啊，就像一场魔术表演。
物体的光通过光学系统，然后就像变戏法一样，在另外一个地方形成了像。
我就琢磨着，这要是我也能像光这么神奇，一下子从一个地方变到另一个地方就好了。
可我知道这是光学的奇妙之处，不是我这凡人能轻易做到的。
我看着那些公式，有时候感觉像是看天书，那些字母和符号在我眼前晃悠，我就皱着眉头，心里有点烦。
可又想啊，这是打开光学大门的钥匙啊，咬咬牙还得继续琢磨。
这里面还提到了很多关于光学仪器的初步知识。
我就想象着那些精密的光学仪器，就像一个个神秘的小城堡。
每一个零件都像是城堡里的小卫士，各司其职，共同协作才能让仪器发挥作用。
我感觉自己就像一个探险家，要一点点探索这些城堡的秘密。
应用光学-总结
• 第一章 几何光学的基本定律
• 概念：研究光的传播规律和传播现象— —称为“几何光学” • 四个基本定律：光的直线传播定律；光的独
立传播定律；光的反射定律和折射定律
两大推论：马吕斯定律；费马原理（极值）
全反射现象
• 第二章
共轴球面系统
• 符号规则：与入射光线传播方向比较， 正向光路（作图），反向光路 • 完善成像的概念和条件 • 近轴光的成像及光路计算 • 近轴光线的光路追迹公式，也称小l计算公式
• 共线成像理论 • 物、像空间的共轭点； • 物、像两空间的共轭线 • 物空间的任意一点位于直线上，在像空 间内的共轭点必在该直线的共轭线上。 • 面对面
理想光学系统的基点、基面（求基点、面； • 节点的含义 性质、定义）
• 理想光学系统的图解法（正、负光组） • 理想光学系统的解析法 • 物像位置公式
小l公式 lr i u r n i' i n' u' u i i'
i' l ' r( 1 ) u'
物象位置公式
n' n n' n l' l r
l2 l'1 d1 ,l3 l'2 d2 ......lk l'k 1 dk 1
u2 u'1 ,u3 u'2 , u'k 1 l2 l'1 d1 ,l3 l'2 d 2 ......lk l'k 1 d k 1
• 轴向放大率
• 角放大率
dl' dl n' l 2
nl' 2
u' u
应用光学实验报告
应用光学实验报告一、实验目的本实验旨在应用光学的基本原理，通过一系列的光学实验，加深对光学现象和光学仪器的理解，掌握光学实验的基本方法和技巧。
二、实验设备与实验原理1.实验设备：（1）凸透镜：用于凸透镜成像的实验。
（2）平凸透镜：用于平凸透镜成像和焦距测定的实验。
（3）反射镜：用于反射镜成像和角度测量的实验。
（4）单缝衍射实验仪：用于单缝衍射实验的仪器。
（5）波长测定仪：用于测量光波长的仪器。
2.实验原理：（1）光学成像：光线经过透镜或者反射镜时，会发生折射或反射，形成实物的像。
像的性质根据入射光线和透镜或反射镜的参数来确定。
（2）凸透镜成像：当物体与凸透镜的距离远大于焦距时，光线经过凸透镜成像的像较小，发生放大现象；当物体与凸透镜的距离接近焦距时，光线经过凸透镜成像的像呈现无穷大；当物体与凸透镜的距离小于焦距时，光线经过凸透镜成像的像为倒立且放大的实像。
（3）平凸透镜成像：光线经过平凸透镜成像时，发生折射，形成实物的像。
像的性质取决于物体与平凸透镜的距离。
（4）反射镜成像：光线经过反射镜产生实物的像。
像的位置由入射光线和反射镜位置决定。
（5）单缝衍射实验：单缝衍射实验仪通过观察光的衍射现象，测量光的波长。
（6）波长测定仪：通过干涉法和角度测量，可以测量光的波长。
三、实验步骤与结果分析1.凸透镜成像实验（1）用凸透镜成像的实验装置，分别将物体放在凸透镜焦点的前后，并观察像的性质。
（2）记录物体与凸透镜的距离及凸透镜成像的结果。
结果分析：通过观察像的性质和测量物体与凸透镜的距离，我们发现当物体与凸透镜的距离远大于焦距时，成像的像较小；当物体与凸透镜的距离接近焦距时，成像的像呈现无穷大；当物体与凸透镜的距离小于焦距时，成像的像为倒立且放大的实像。
2.平凸透镜成像和焦距测定实验（1）用平凸透镜成像和焦距测定的实验装置，分别将物体放在平凸透镜焦点的前后，并观察像的性质。
（2）通过移动凸透镜，找到物体与凸透镜的距离，使成像的像呈现无穷大，以此测量凸透镜的焦距。
应用光学名词解释总结
B 薄透镜：如果透镜的厚度很小可以忽略，这类透镜即为薄透镜。
波像差：实际波面与理想波面的光程差。
倍率色差：轴外物点发出的两种色光的主光线在清单色光像差的高斯像面上交点高度之差。
不晕成像：当光学系统满足正弦条件时，若轴上点理想成像，则近轴物点也理想成像，即光学系统既无球差也无正弦差。
C 垂轴放大率：像的大小与物的大小之比。
出瞳：孔径光阑经过后面的光组在像空间所成的像。
出射窗：视场光阑经过后面的光组在物空间所成的像。
D 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。
等晕成像：轴上点与轴外点有相同的成像缺陷，我们将这样的成像称为等晕成像。
对准误差：对准后偏离置中或重合的线距离或角距离。
E 二级光谱：若F 光在0.707带相交，即校正了位置色差，但二色光的交点与D 光的球差曲线并不重合，则称该交点到D 光球差曲线的轴向距离为二级光谱。
（图形上线段表示） F 费马原理：光从一点传播到另一点，期间无论经过多少次折射或反射，其光程为极值。
反射定律：反射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内，反射光线和入射光线位于法线两侧，且反射角与入射角的绝对值相等，符号相反。
反射棱镜的主截面：由棱镜光轴所构成的平面。
辐射能：以电磁辐射形式发射、传输、或接收的能量称为辐射能。
发光强度：在某一方向上，单位立体角内发出的光通量的大小，表征的是辐射体在某一方向上的发光状态。
辐通量：单位时间内发射、传输或接收的辐射能称为辐通量。
发光效率：辐射体发出的总光通量与该光源的耗电功率之比。
G 高斯像面：过高斯像点并垂直于光轴的平面。
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。
光阑：限制成像光束和成像范围的薄金属片。
光线：没有直径没有体积但却携带有能量并具方向性的几何线。
光束：与波面对应的所有光线的集合称为光束。
光学间隔：前一个光组的像方焦点与后一个光组的物方焦点之间的距离。
应用光学(第二章)
A
E
Q’ E’
h
H’
U’
F’
※ 过F ’ 点作垂直于光轴的平面，称为像方焦平面
它是无限远处垂直于光轴的物平面的共轭像平面
将AE延长与出射光线E’F ’的反向延长线交于Q’
通过Q’点作垂直于光轴的平面交光轴于H’点，
※ 则Q’H’平面称为像方主平面，H’称为像方主点
N
A’
A
F
H H’ F ’
也可以利用像方焦平面。作和入射光线平行的辅 助光线，利用与光轴成一定角度的光束过光组后 交于像方焦平面。
N’
A’
A
F
H H’ F ’
（二）负光组轴上点作图★
方法1：
R
R’
Q Q’
（1）AQ
N
（2）辅助焦平面
（3）延长AQ到N
F’ A
A’ H H’
（4）NR
F （5）RR’（主面上投射高 度相等）
光轴有一定的夹角，
用 w 表示。
这样一束平行光线经过理想光组后，一定相交于像
方焦平面上的某一点，这一点就是无限远轴外物点 的共轭像。
（四）物方焦点、物方焦平面；物方主点、 主平面；物方焦距
E
E’
B
F
－U
h
※ 如果轴上某一点F的共轭像点在无限远处，即由 F发出的光线经光组后与光轴平行，则 F 称为系统
N’
A’
A
F
H H’ F ’
方法３：
过A作垂直于光轴的辅助物AB，按照前面 的方法求出B’，由B’作光轴的垂线，则交点A’ 就是A的像。
B
A’
A
F
H H’ F ’
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。
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)，由费马原理导出折射定律和反射定律(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。
应用光学总结
d f1' f2
透镜与薄透镜
f f1 f2
f ' f1' f 2' f1' f 2 d
Applied Optics
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第三章 眼睛和目视光学系统
人眼调节：视度调节和瞳孔调节
视度
SD 1
视度调节范围：
l
非正常眼：近视眼和远视眼（参见习题1，9）
n( 1 -1 ) n' ( 1 - 1 ) Q
rl
r l'
阿贝不变量，用Q表示。说明一折射球面的物空间和像空间的Q值是相等的
n' u'-nu n'-n h r
近轴光经球面折射前、后的u和u′ 角的关系
Applied Optics
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折射球面物、像位置l和l′ 之间的关系，称为单个☆折射球面的物像位置公式。
250 f '目
：光学筒长
望远镜工作原理，视放大率（参见习题3，5）
tg仪 f '物 D tg眼 f '目 D'
第11页/共19页
第四章 平面镜和棱镜
平面镜成像性质
单平面镜的成像性质
镜像、一致像(相似像)
双平面镜的成像性质(屋脊面作为夹90度角的双平面镜处理)
角度放大，两次反射改变光的方向 成像方向的判断
共轴球面系统（理解转面公式）
理想光学系统的基点、基面（求出基点、面；性质、定义，共轭关系，节点特性）
Applied Optics
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理想光学系统的图解法（特别注意确定虚物成像时的物光线，参见习题4、5）
应用光学
第一章 几何光学的基本定律§ 1-1 发光点、波面、光线、光束 返回本章要点 发光点 ---- 本身发光或被照明的物点。
既无大小又无体积但能辐射能量的几何点。
对于光学系统来说， 把一个物体看成由许多物点组成，把这些物点都看成几何点 ( 发光点 ) 。
把不论多大的物体均看作许多 几何点组成。
研究每一个几何点的成像。
进而得到物体的成像规律。
当然这种点是不存在的，是简化了的概念。
一个实际的光源总有一定大小才能携带能量，但在计算时，一 个光源按其大小与作用距离相比很小便可认为是几何点。
今后如需回到光的本质的讨论将特别指出。
波面 --- 发光点在某一时刻发出的光形成波面 如果周围是各向同性均匀介质，将形成以发光点为中心的球面波或平面波 第二章 球面和球面系统§ 2-1 什么是球面系统？由球面组成的系统称为球面系统。
包括折射球面和反射球面反射面：n ' =-n.平面是半径为无穷大的球面，故讨论球面系统具有普遍意义折射系统折反系统§ 2-2 概念与符号规则•概念① 子午平面 —— 包含光轴的平面② 截距：物方截距 —— 物方光线与光轴的交点到顶点的距离像方截距 —— 像方光线与光轴的交点到顶点的距离③ 倾斜角：物方倾斜角 —— 物方光线与光轴的夹角像方倾斜角 —— 像方光线与光轴的夹角返回本章要点•符号规则返回本章要点因为分界面有左右、球面有凹凸、交点可能在光轴上或下，为使推导的公式具有普遍性，参量具有确切意 义，规定下列规则：a. 光线传播方向：从左向右b. 线段：沿轴线段 ( L,L',r ) 以顶点 O 为基准，左“ - ”右“ + ” 垂轴线段 ( h ) 以光轴为准，上“ + ”下“ - ” 间隔 d(O1O2) 以前一个面为基准，左“ - ”右“ + ” c. 角度：光轴与光线组成角度 ( U,U' ) 以光轴为起始边，以锐角方向转到光线，顺时针“ + ”逆时针“ - ”光线与法线组成角度 ( I,I' ) 以光线为起始边，以锐角方向转到法线，顺“ + ”逆“ - ”光轴与法线组成角度 ( φ ) 以光轴为起始边，以锐角方向转到法线，顺“ + ”逆“ - ”§ 2-3 折射球面返回本章要点•由折射球面的入射光线求出射光线已知： r, n, n',L, U 求： L', U'，由 以上几个公式可得出 L' 是 U 的 函数这一结论， 不同 U 的光线经 折射后不能相交于一点点－》斑，不完善成像•近轴光线经折射球面折射并成像.1 ．近轴光线：与光轴很靠近的光线，即 -U 很小 ， sin(-U) ≈ -U ，此时用小写：sin(-U)= - usinI=iL=l 返回本章要点近轴光线所在的区域叫近轴区2 ．对近轴光，已知入射光线求折射球面的出射光线：即由 l , u —> l ',u' , 以上公式组变为：当 u 改变时， l ' 不变！点 —— 》点，完善成像 此时 A ， A' 互为物像，称共轭点近轴光所成像称为高斯像，仅考虑近轴光的光学叫高斯光学返回本章要点近轴光线经折射球面计算的其他形式（为计算方便，根据不同情况可使用不同公式）利用：可导出返回本章要点4 ．（近轴区）折射球面的光焦度，焦点和焦距可见，当（ n'-n )/r 一定时， l ' 仅与 l 有关。
应用光学第二章总结
第二章总结宗旨：由物的位置和大小求像的位置和大小。
物的位置（L ，U ）+系统参数：n 、n ’、r →像的位置（L ’，U ’） 物像关系式，公式（2-1）~（2-5）→近轴物像关系式（2-6）~（2-10）：2121sin sin sin 'sin '''sin ''sin '','L rI U r nI In U U I I r I L r U L L d U U -===+-=+=-= →2121'''''''','l r i ur n i in u u i i ri l r u l l d u u -===+-=+=-=近轴光路的另一种表示形式（2-11）：(')''n n h n u nu r--=物像位置关系式（2-12）、（2-13）：''1111'()()''n n n n n n l l r l r l r--=⇔-=- 转面公式（2-14）：212111','u u h h d u ==-物像大小关系式（2-15）：'''y nl y n l β==基平面与基点：主平面：放大率β=1的一对共轭面。
物方主平面、像方主平面，物方主点H 、像方主点H ’。
主平面的性质：任意一条入射光线和物方主平面的交点高度与其出射光线和像方主平面的交点高度相等。
像方焦点：无限远的轴上物点通过系统以后的像点F ’。
像方焦平面 像方焦点和像方焦平面的性质：平行于光轴的任意光线，其共轭光线必通过像方焦点F ’；和光轴成一定夹角的平行光线，通过光学系统后，必成像于像方焦平面上一点。
物方焦点：无限远的轴上像点所对应的物点F ，物方焦平面 物方焦点和物方焦平面的性质：过物方焦点F 的任意光线通过光学系统后，平行于光轴出射； 物方焦平面上轴外任意一点发出的所有光线，通过光学系统后，对应一束和光轴成一定夹角的平行光束。
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
应用光学第一章总结知识点
应用光学第一章总结知识点一、基本概念1. 光的本质光是一种电磁波，具有双重性质，既能像波一样传播，又能像粒子一样照射。
2. 光的特性光具有波长、频率、速度和偏振等特性，光的波长决定了它的颜色，频率决定了它的亮度，速度取决于介质的折射率，偏振决定了光的方向性。
3. 光的传播光在真空中的传播速度是光速，而在不同介质中传播的速度和方向都会发生变化。
光的传播遵循光线理论和波动理论。
4. 光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光学现象的重要表现形式，它们揭示了光的波动性。
干涉是指两束波相遇时相互干扰的现象，衍射是指波通过孔隙或物体边缘时发生的扩散和弯曲。
5. 光的吸收和发射光与物质相互作用时会发生吸收和发射，物质的吸收和发射特性与光的波长有关。
二、光学元件1. 透镜透镜是光学系统的重要组成部分，它能够折射光线，使光线汇聚或发散。
透镜有凸透镜和凹透镜之分，可以用在光学仪器中进行成像。
2. 镜面镜面是能够反射光线的表面，具有平面镜、球面镜等形式。
镜面的反射特性与入射角和反射角有关，根据镜子的曲率不同，反射出的光线会发生聚焦或发散。
3. 棱镜棱镜是一种类似透镜的光学元件，它能够使光线发生色散，将不同波长的光线分散成不同的方向。
4. 光栅光栅是一种利用周期性的结构使光发生衍射的光学元件，它可以分解光线，用于光谱仪等领域。
5. 波片波片是一种能够改变光线偏振状态的光学元件，常用于偏振光学和激光器件中。
6. 光阑光阑是一种用于控制光线传播的光学元件，它能够限制光线的传播范围，提高光学系统的分辨率。
7. 光学滤波器光学滤波器是一种通过选择性吸收或透射特定波长光线的光学元件，它可以应用于激光器件、摄像头和光学测量中。
8. 光学偏振元件光学偏振元件是一种能够改变光线偏振状态的光学元件，包括偏振片、偏光镜和偏振棱镜等。
三、光学系统1. 成像系统成像系统是由透镜、镜面和光学滤波器等组成，它能够将物体上的信息投影到成像平面上，形成清晰的图像。
中北大学应用光学知识点汇总
中北大学应用光学知识点汇总第一章几何光学基本定律第一节几何光学的基本概念1、研究光的意义: 90%信息由视觉获得,光波是视觉的载体2、光是什么？弹性粒子（牛顿）－弹性波（惠更斯）－电磁波（麦克斯韦）－波粒二象性 1905年：爱因斯坦提出光子假设3、光的本质是电磁波光的传播实际上是波动的传播4、物理光学：研究光的本性，并由此来研究各种光学现象（干涉、衍射等）几何光学：研究光的传播规律和传播现象，把光当做光线。
5、可见光：波长在400-760nm 范围红外波段：波长比可见光长紫外波段：波长比可见光短6、单色光：同一种波长复色光：由不同波长的光波混合而成7、频率和光速，波长的关系在透明介质中，波长和光速同时改变，频率不变8、实际被成像物体都是由无数发光点组成。
包括线光源和面光源。
9、在某一时刻，同一光源辐射场的位相相同的点构成的曲面。
波面的法线即为几何光学中所指的光线。
10、同心光束：由一点发出或交于一点的光束；对应的波面为球面第二节几何光学的基本定律1、光的直线传播定律：光在各项同性的均匀介质中沿着直线传播。
两个条件：均匀介质，无阻拦。
2、光的独立传播定律：以不同路径传播的两条光线同时在空间某点相遇时，彼此互不影响，独立传播。
相遇处的光强度只是简单的相加，总是增强的。
（对不同发光点的发出的光）3、反射定律：入射光线、反射光线和投射点法线三者在同一平面内。
入射角= —反射角（光线转向法线，顺时针方向旋转形成的角度为正，反之为负。
）4、折射定律：入射光线、折射光线和投射点法线三者在同一平面内。
入射角与折射角的正弦之比（一定压力和温度条件下为定值）与入射角无关，而与两个介质的性质有关。
sinθ1 * n1 =sinθ2 * n2 5、相对折射率：一种介质对另一种介质的折射率绝对折射率：介质对真空或空气的折射率6、全反射：光从光密介质射入到光疏介质n1>n2，并且当入射角大于全反射角I 0时，在二种介质的分界面上光全部返回到原介质中的现象。
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Applied Optics
第八章 像差 七种像差的形成原因,表现形式,对成像的影响. 如何减小像差(球差,慧差等) 系统分辨率
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Applied Optics
考试类型
填空( 填空(约38分) 分 简答题( 简答题(约16分) 分 作图题( 理想光学系统成像,平面镜棱 作图题(约18分,理想光学系统成像 平面镜棱 分 理想光学系统成像 镜系统成像方向,棱镜的选择 棱镜的选择) 镜系统成像方向,棱镜的选择) 折射球面焦距, 证明或计算题 (约28分,折射球面焦距,成像 约 分 折射球面焦距 成像; 双光组组合的焦点位置,焦距 主点位置;望远镜 焦距,主点位置 双光组组合的焦点位置 焦距 主点位置 望远镜 视放大率,显微镜 孔径光阑,视场光阑的确定 显微镜;孔径光阑 视放大率 显微镜 孔径光阑 视场光阑的确定)
tgω仪 tgω眼
非正常眼:近视眼和远视眼(参见习题1,9) 人眼视角分辨率 60'' 仪器视放大率 Γ =
对目视系统的共同要求: 1,Γ>1
பைடு நூலகம்11
2,平行光出射
Applied Optics
放大镜工作原理,视放大率
Γ= tgω仪 tgω眼 = 250 f'
显微镜工作原理,视放大率
250 Γ= = β 物 Γ目 = tgω眼 f '物 f '目 tgω仪
2 Applied Optics
1 1 1 1 n( - ) = n' ( - ) = Q r l r l'
阿贝不变量,用Q表示.说明一折射球面的物空间 和像空间的Q值是相等的
n' - n n' u' - nu = h r
近轴光经球面折射前,后的u和u′ 角的关系
3
Applied Optics
折射球面物,像位置l和l′ 之间的关系,称为单个☆ 折射球面的物像位置公式.
n' n n' -n - = l' l r
三个重要的放大率αβγ
y' nl' 垂轴放大率(也称横向放大率) β = = y n' l
β < 0表示成倒像,β > 0时,成正像. β < 0时, l和l′ 异号,物和像处于球面的两侧,像的 虚,实必与物一致.
4 Applied Optics
当β > 0时, l和l′ 同号,物和像处于折射面的同 一侧,像的虚,实与物相反. 轴向放大率
:光学筒长
望远镜工作原理,视放大率(参见习题3,5)
D Γ= = = tgω眼 f '目 D'
12 Applied Optics
tgω仪
f '物
第四章 平面镜和棱镜
平面镜成像性质 单平面镜的成像性质 镜像,一致像(相似像) 双平面镜的成像性质(屋脊面作为夹90度角的双 平面镜处理) 角度放大,两次反射改变光的方向 成像方向的判断
共轴球面系统(理解转面公式) 理想光学系统的基点,基面(求出基点,面;性质, 定义,共轭关系,节点特性)
6
Applied Optics
理想光学系统的图解法(特别注意确定虚物成像时 的物光线,参见习题4,5) 理想光学系统的解析法 物像位置公式 牛顿公式 高斯公式 光学系统两焦距之 间的关系
7
xx' = ff '
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Applied Optics
棱镜的作用,常见棱镜 反射棱镜展开的要求(P70) 1,展开后两表面必须平行(共轴性) 2,入射和出射表面必须与光轴垂直(对称性) 棱镜成像方向的判断(平面,屋脊面) 根据给定的物,像坐标方向选择棱镜(P80) 平行平板的成像性质
L 相当空气层厚度 e = n
14 Applied Optics
《应用光学》课程总结 第一章 几何光学的基本定律
概念:研究光的传播规律和传播现象——称为 "几何光学", 四个基本定律:光的直线传播定律;光的独立 传播定律; 光的反射定律和折射定律. 光路可逆,全反射,临界角 光线,同心光束,实物,虚物,实像,虚像 理想光学系统成像特性
1 Applied Optics
第二章 共轴球面系统
符号规则,完善成像的概念和条件,近轴区成像的 实际意义. 近轴光的成像及光路计算 近轴光线的光路追迹公式,也称小l计算公式(参见习 题1) i'
l' = r( 1 +
u'
)
u' = u + i - i'
n l- r i= u i' = n' i lu = l' u' = h r
dl' nl' α= = dl n' l 2
u' n 1 γ= γ= u n' β
2
n' 2 n 1 α γ = β =β n n' β
角放大率
nuy = n' u' y' = J
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拉赫公式
Applied Optics
将n′ = - n代入公式中,可得到球面反射镜的物, 像位置公式:
1 1 2 球面反射镜焦距:f '=r/2 + = l' l r
第五章 光束选择
光阑及其作用,分类 孔径光阑,视场光阑 ,渐晕光阑 ,消杂光光阑 孔径光阑,入射光瞳,出射光瞳,确定方法 视场光阑,入射窗,出射窗,确定方法 (以相机为例) 共轭关系,主光线,渐晕现象
15 Applied Optics
光学系统的景深 景深与哪些因素有关?对成像的影响是什么? 物距,孔径有关(相对孔径,焦距...) 点物成像为圆斑,像变模糊 远心光路(光路结构及分类,作用)
f' f + =1 l' l
f' n' =f n
Applied Optics
空气中 牛顿公式写成 高斯公式写成 光学系统的光焦度
xx' = - f '
1 1 1 - = l' l f '
2
n' n Φ= = f' - f
空气中
1 1 Φ= = f' - f
理想光学系统的拉赫公式
8
nytgu = n' y' tgu'
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Applied Optics
�
Applied Optics
理想光学系统的放大率 f f ' x' l' x' β =- =- = = = x f' x f l 理想光学系统的组合与光路计算 双光组组合(组合系统主平面,焦点位置计算) 焦点位置公式
f 2 f 2' x 'F =
f 1 f 1' xF =
Applied Optics
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焦距公式
f 1' f 2 ' f' =
f1 f 2 f =
f 1' f 2 ' f' = f 1' f 2 d
= d f 1' + f 2
透镜与薄透镜
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Applied Optics
第三章 眼睛和目视光学系统 人眼调节:视度调节和瞳孔调节 视度
1 SD = l
视度调节范围:A = R P
自备铅笔,作图题一律用铅笔作答! 自备铅笔,作图题一律用铅笔作答! 试卷用黑色钢笔或签字笔作答! 试卷用黑色钢笔或签字笔作答
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Applied Optics
《应用光学》答疑时间安排
时间:1月14日晚上 日晚上7:00-9:00 时间: 月 日晚上 地点:科研楼313信息光学教研室 地点:科研楼 信息光学教研室