1、應應 用用 光光 學學期期 中中 復復 習習第一章第一章 小結小結 幾何光學的基礎：幾何光學的基礎：1、基本概念基本概念：可見光、單可見光、單/復色光、光線、光束、波面、法線等復色光、光線、光束、波面、法線等2、基本定律基本定律：直線傳播、折射與反射直線傳播、折射與反射 、獨立傳播、可逆性原理、獨立傳播、可逆性原理3、費馬原理、馬呂斯定律、費馬原理、馬呂斯定律（了解內容）（了解內容） 成像：成像：1、完善像的定義及完善成像條件完善像的定義及完善成像條件2、光路中的基本概念與符號規則光路中的基本概念與符號規則 光路計算及公式光路計算及公式球面球面平面平面b.寬光束實際光線寬光束實際光線近軸光線近

2、軸光線 （球差）（球差） （高斯像、物像共軛）（高斯像、物像共軛）c. 折射折射反射反射（反射（反射-折射定律；成像公式、放大率公式、拉赫不變量）折射定律；成像公式、放大率公式、拉赫不變量）d. 單個球面單個球面共軸系統：共軸系統： 過渡公式（近軸過渡公式（近軸寬光束）、成像放大率寬光束）、成像放大率()r nn 1、光路計算的思路：、光路計算的思路：近軸條件近軸條件阿貝不變量阿貝不變量拉赫不變量拉赫不變量( ,)L L Usintgiiic. 近軸區域近軸區域：單個球面成像單個球面成像l uluh 近軸條件：近軸條件：nn 利用三種放大率分析成像特性：利用三種放大率分析成像特性： 。如折射球

3、面鏡折射球面鏡拉赫拉赫不變量不變量nnnnllrynlyn l2220dlnlndlnln1ulnulnnuyn u yJ 阿貝阿貝不變式不變式反射球面反射球面112llrylyl 2220dlldll1uu Juyuy d. d. 共軸球面系統的共軸球面系統的過渡公式過渡公式 對整個系統，對整個系統，拉拉赫不變量始終是恒定值赫不變量始終是恒定值1 1 1222.kkkkkknu yn u yn u yn u yJ 1iinn1iiuu1iiyy1iiilld 1iiiihhdu(1,2,1)ik 共軸系統的反射成像放大率（近軸區）共軸系統的反射成像放大率（近軸區）1212112.kkkkyy

4、yyyyyy 1212112.kkkkdldldldldldldldl1212112.kkkkuuuuuuuu 1 211 2kkkl llnnl ll 11kkn un u 21knn11knn第二章第二章 小結小結 理想光學系統理論：理想光學系統理論：1、基本概念基本概念：理想光學系統、共軛、共線成像等理想光學系統、共軛、共線成像等2、共軸理想光學系統成像性質共軸理想光學系統成像性質3、基點與基面基點與基面：焦點焦點/面、主點面、主點/面、節點（包括物像兩方）面、節點（包括物像兩方） 物像關系：物像關系：1、圖解法求像圖解法求像：典型光線、基點基面性質（課上例題）典型光線、基點基面性質（課

5、上例題）2、解析法及應用解析法及應用：牛頓公式、高斯公式牛頓公式、高斯公式 理想光學系統的組合（兩光組）理想光學系統的組合（兩光組）解析法公式解析法公式2）高斯公式：）高斯公式：yf lyfl 1ffll1）牛頓公式：）牛頓公式：xxffyfxyxf fnfn 系統兩焦距之間的關系：系統兩焦距之間的關系： 物像空間介質相同：物像空間介質相同：ff nn1nn2nn1nn111llfll21fnfn 系統兩焦距之間的關系：系統兩焦距之間的關系： 物像空間介質相同：物像空間介質相同：ff nn111llfll21兩光組的組合公式兩光組的組合公式1112dff 1 1、各光組間相對位置的表示：、各光

6、組間相對位置的表示：22Ff fx 11Ff fx12f ff 12f ff 2、兩光組組合的參數計算：、兩光組組合的參數計算：1(1)Fdlff2(1)Fdlff2Hdlff1() ()()HFFlfxffl 1Hdlff 2()()HFFlfxflf 像方焦點：像方焦點： 物方焦點：物方焦點： 像方主點：像方主點： 物方主點：物方主點：1112dff 1 1、各光組間相對位置的表示：、各光組間相對位置的表示：12f ff 12f ff 典型光學系統典型光學系統： （了解（了解基本的基本的光路特點、成像特性光路特點、成像特性等等） 照相系統：照相系統：遠攝型、反遠距型（筒長、工作距離、焦距）

7、遠攝型、反遠距型（筒長、工作距離、焦距） 望遠系統：望遠系統：無焦系統、工作原理無焦系統、工作原理 顯微系統：顯微系統：工作原理工作原理公式與習題應用最簡單的應用：兩薄透鏡的組合：組合焦距取決于兩薄透鏡 各自的焦距，以及透鏡的相對位置。1、單個折射球面：物像兩方主面重合于球面頂點。2、光學系統：應用：透鏡，看做兩個折射球面的組合；利用單個折射球面的成 像公式，可求得每個折射球面的物像兩方焦距；進而利用 光組組合公式求透鏡的焦距、基點基面位置等。3、薄透鏡： 厚度為零，即看做兩折射球面的頂點非常接近，此時可以認為，整個透鏡物像兩方主面與頂點重合。薄透鏡的光學性質取決于透鏡的焦距。一、一、平面鏡平

8、面鏡 唯一能成完善像的光學元件唯一能成完善像的光學元件1 1、平面鏡成像特性：、平面鏡成像特性： 物像相對于平面鏡對稱分布、虛實相反。物像相對于平面鏡對稱分布、虛實相反。 對稱性：反射對稱性：反射奇次奇次成成鏡像鏡像，反射，反射偶次偶次成成一致像一致像。2 2、平面鏡的旋轉特性：、平面鏡的旋轉特性：2反鏡3 3、雙平面鏡、雙平面鏡 雙平面鏡的成像：雙平面鏡的成像：連續一次像連續一次像（一致像）（一致像）2 雙平面鏡對光線的雙平面鏡對光線的方向變換方向變換：第三章第三章 小結小結二、二、平行平板平行平板2121II21UU 1 1、成像特性：、成像特性：無焦系統無焦系統111cossin1cos

9、ITdInI11tan1tanILdI11cos1cosILdnI側向位移：側向位移：軸向位移：軸向位移：（非完善成像）（非完善成像）位移成像：位移成像：21LLLd2、等效光學系統、等效光學系統21lldl 實際像面的位置實際像面的位置dddln 等效空氣平板等效空氣平板的厚度的厚度1(1)ldn近軸條件近軸條件：（完善成像）（完善成像）三、三、反射棱鏡反射棱鏡1 1、基本概念基本概念：光軸、工作面、棱、主截面光軸、工作面、棱、主截面3 3、棱鏡系統的成像方向判斷棱鏡系統的成像方向判斷： 沿光軸（光傳播）方向的坐標軸沿光軸（光傳播）方向的坐標軸方向不變；方向不變； 垂直于主截面的坐標軸垂直于

10、主截面的坐標軸屋脊面個數；屋脊面個數； 平行于主截面的坐標軸平行于主截面的坐標軸反射面個數（屋脊反射面個數（屋脊* *2 2）。）。2 2、四類棱鏡的基本特點四類棱鏡的基本特點： 以簡單棱鏡、屋脊棱鏡為主。以簡單棱鏡、屋脊棱鏡為主。 復合棱鏡：分光、分色棱鏡復合棱鏡：分光、分色棱鏡4 4、反射、反射棱鏡的等效作用：棱鏡的等效作用： 平面鏡平面鏡 + 平行平板平行平板(等效厚度等效厚度L)四、折射棱鏡與光楔四、折射棱鏡與光楔1 1、折射棱鏡的、折射棱鏡的偏向角偏向角：12II12121cos()12sin()sin122cos()2IInII2 2、光楔的工作原理：、光楔的工作原理：12120;

11、II II(1)n 雙光楔雙光楔 1 1）測量微小角度：）測量微小角度：2(1)cosn2 2）測量微小位移：）測量微小位移：(1)yznz 偏向角取極值的條件：偏向角取極值的條件：12II12II2210ddI1sin()sin22mn一、一、光闌光闌1、孔徑光闌：孔徑光闌：入瞳、出瞳入瞳、出瞳（軸上物點的成像張角比較法）（軸上物點的成像張角比較法） *光學系統的物（像）方孔徑角：光學系統的物（像）方孔徑角： 軸上物（像）點軸上物（像）點-入（出）瞳邊緣連線，與光軸的夾角。入（出）瞳邊緣連線，與光軸的夾角。2、視場光闌：視場光闌：入射窗、出射窗入射窗、出射窗 *光學系統的物（像）方視場角：光

12、學系統的物（像）方視場角： 入（出）射窗兩邊緣對入（出）瞳中心的張角。入（出）射窗兩邊緣對入（出）瞳中心的張角。3、漸暈光闌漸暈光闌: 由軸外物點發出的、充滿入瞳的光束中，部分光線被由軸外物點發出的、充滿入瞳的光束中，部分光線被其他光孔阻擋的現象叫其他光孔阻擋的現象叫軸外光束的漸暈軸外光束的漸暈，對應的光孔即為，對應的光孔即為漸暈光闌。漸暈光闌。 參與限制軸外物點成像光束，可改善軸外物點成像質量。參與限制軸外物點成像光束，可改善軸外物點成像質量。第四章第四章 小結小結主光線必然通過孔徑光闌中心及出瞳中心主光線必然通過孔徑光闌中心及出瞳中心。* * *主光線：主光線：通過入瞳中心的光線通過入瞳中

13、心的光線。 1L2LQ1Q2Q2Q1QQ2Q1QQABACB出瞳出瞳 入瞳入瞳孔徑光闌孔徑光闌二、典型光學系統二、典型光學系統孔徑光闌孔徑光闌視場光闌視場光闌其它其它照相系統照相系統光圈光圈（物鏡（物鏡的空氣間隔中）的空氣間隔中）底片框底片框望遠系統望遠系統物鏡框物鏡框位于物鏡、位于物鏡、目鏡共焦面目鏡共焦面的分劃板的分劃板顯微系統顯微系統物鏡框物鏡框位于目鏡物位于目鏡物方焦面的分方焦面的分劃板劃板長光路顯微鏡：長光路顯微鏡： -1轉像透鏡（轉像透鏡（加長加長光路）；光路）；場鏡（場鏡（壓低光線）壓低光線）測量顯微鏡測量顯微鏡物鏡的像方物鏡的像方焦平面焦平面(物方物方遠心光路遠心光路)*兩光學系統聯用：兩光學系統聯用：光瞳銜接原則光瞳銜接原則。三、景深三、景深1 1、基本概念基本概念： 平面上的空間像；景像平面、對準平面；平面上的空間像；景像平面、對