应用光学复习 第一章.ppt

应用光学，复习课件的第一章，祝学生考试成功。它认为光是一种波，光的传播不是粒子的运动，而是能量以波的形式运动的过程。波动理论可以更简单地解释光的反射和折射。遗憾的是，光现象被视为某种机械运动过程，光被视为弹性波。因此，有必要假设一种特殊的弹性介质(以太网)充满了空间，这种介质应该具有极低的密度和极高的弹性模量。这些都不能通过实验来验证。波动理论，4，应用光学课程教学内容，第一章几何光学基本定律和成像概念，第二章共轴球面系统物像关系(重点)，第三章平面镜和棱镜系统，第四章成像光束在光学系统中的限制，第五章辐射度和光度学基础(能量)，第六章色度学，第七章图像质量评估和光学系统像差(成像质量评估)，第八章典型光学系统(望远镜、显微镜、照相机、投影仪)，第一章几何光学基本定律和成像概念，第六章几何光学基本定律和成像概念几何光学以光的概念为基础，用几何方法研究光在介质中的传播规律和光学系统的成像特性。光通过介质的传播可以归纳为四个基本定律：光的线性传播定律、光的独立传播定律、光的反射定律和折射定律。波长比普通无线电波短的短可见光：400纳米-760纳米紫外光：5-400纳米红外光：780纳米-40纳米近红外光：780纳米-3米中红外光：3米-6米远红外光：6米-40米，8，9个光源：任何能辐射光能的物点光源：没有任何尺寸，在空间中只有几何位置的光源，当其尺寸与作用距离相比微不足道时，实际上被视为点光源光学介质空气、水和玻璃各向同性介质：光学介质的光学特性不随方向变化各向异性介质：单晶体(双折射现象)均质介质：光学介质的不同部分具有相同的光学特性均质各向同性介质性价比高的手机信息全在移动爸爸mtk手机网络手机中，10、波前波前波前：某一瞬时波运动到达的位置所形成的曲面：传播过程中具有相同振动相位的连接点所形成的曲面在任何时候都只能有某一波前；波面的数量是任意数量的球面波：具有球面波面的波，点光源的平面波：无限光源的柱面波：线光源，11，光线：传输光能的定向几何线。在各向同性介质中，光沿着波面的法线方向传播，因此波面的法线是光束：具有一定关系的同心光束的集合：同一个发光点在同一点发射或交叉平行光束：发光点位于无穷远处。平面光波的像散光束：不在一点相交、不平行但有一定关系的光线的集合，相当于非球面高阶弯曲光波。12，2。几何光学的适用条件。光学系统中比光波尺度大得多的波长介质是均匀的、各向同性的。几何光学，又称光线光学，是光学的重要组成部分，也是光学的基础。它用几何方法研究光在均匀介质中的传播和应用，不涉及光的本质。其基础是光的波长趋向于零(临界角，20，例如，玻璃和空气之间的界面：n=1.5，n=1，im=sin-11.5/1=41.8 iim，可以发生全反射，21，全反射被广泛用于光学仪器中：理论上全反射优于所有镜面反射，在实际光学仪器中，全反射棱镜经常被用来代替平面反射器来检测具有较少反射损失的光能的光纤指纹。22、23、光纤24、指纹开启/护理光线在通过玻璃到达指纹谷之后在玻璃和空气之间的界面处被全反射，并且光线被反射到电荷耦合器件，而入射到脊上的光线没有被全反射，而是被脊和玻璃之间的接触表面吸收或漫反射到其他地方，从而在电荷耦合器件25、5上形成指纹图像。费马原理是几何光学的三个基本定律，解释了光从一点到另一点的传播规律，而费马原理则从光路的角度阐述了光的传播规律。费马原理不是一个基于实验的定律或从数学中得出的定理，而是一个基本假设。费马原理是几何光学中光传播的理论基础。事物的一般图像的许多定律和描述可以从中获得正确的结果，但它们不是计算工具。26，光程：光在介质中通过的几何路径l与介质折射率n的乘积，l=n * l=c/v * l=c * l/v=c * t (t是光在介质中传播的时间)光在介质中的光程等于同时光在真空中的传播距离。只要光通过不同介质的传播时间相同，任何两个波面之间的所有光线的光路都相同。光路也是相同的(波面是具有相同时间到达点的曲面)。当光通过几种介质时，光路是每种介质的折射率与几何路径的乘积之和。如果介质是不均匀的，并且折射率连续变化，那么，27，费马原理：光沿着光路极端(最大、最小或恒定)的路径传播。(1679)费马原理，可以被推导为光的基本定律，规定了光传播的唯一可实现的路径，不管光是向前还是向后传播，它必须遵循相同的路径。因此，光的可逆性原理的正确性可以用费马原理来解释。当光路取最大值或恒定值时，椭圆凹面反射器28的工作值为1。推导光纤2的最大入射角。费马原理证明了反射定律。第二节成像的基本概念。光学系统光学系统以某种方式由一系列反射和折射表面(部分)组成。从而满足一定的应用要求：光学表面为球面同轴球面系统；每个球面的球心都在一个直线非球面系统中：30，两个成像概念物点：物光束的交点像点：像光束的交点像：物点发出的同心光束，经过光学系统后变成另一个同心光束， 实像点：实际光束虚拟物体和虚像点的会聚点：由光束延长线形成的物体像点的共轭：物体和图像通过光学系统后的对应关系(A，A 对称)物体空间：物体所处的空间(包括虚拟物体)图像空间：物体所处的空间(包括虚像)物体空间和图像空间可以重合，31，32，完美成像条件，1。 完美的图像清晰度：每个目标点对应一个唯一的图像点，称为完美图像点。通过光学系统后由物体上的每个点形成的一组完美图像点是物体通过封闭系统后的完美图像。2.完美成像的条件：当入射波面是球面波时，出射波面也是球面波。球面波对应同心光束(会聚或发散) 当入射光束是同心光束时，出射光束也是同心光束。33.经过任意多次反射和折射后，出射波面仍然垂直于出射光束，入射波面也是同心光束。根据费马原理， 物点和像点之间任意两条光路的光程相等，34，3。特殊情况：单个接口可以实现相等的光路条件。反射有限远物体A有限远图像A”:椭球反射面无限远物体A有限远图像A:抛物面反射面有限远物体A无限远图像A:根据光路可逆性，35，这是一个四次曲线方程，它是一