应用光学本复习仅包含重点内容

复习请参 和平时的课1第一 几何光学的基本定律与成像概掌握几何光学的基本定律、成像的基本概念及完善成像件熟悉费马原理、马吕斯定成像；2选择，以下说法正确的是 在各向同性介不考虑小孔或狭缝的衍射，光线是直 光线从光密介质入射到光疏介质时可能发生全根据费马原理，光沿着光程为最小值的费马原 ，光是沿着

光程为

）的路 根据马吕斯定律，物点与像点之间（任意两条光路的光程）时成完3虚物是如何形成的在空气中的光学系统的轴向放大率α、垂轴放大率β和角率γ三者之间存在（）的关人眼在空气中观察折射率为n的玻璃球正中心的气泡，所到的气泡直径大小是实际气泡直径的 ）倍人眼垂直看水池（n水4/3）中1m深处的物体，则该物体像到水面的距离为（0.75m）4游泳者在水中向上仰望，能否感觉到整个水面都是亮什么567符号规则A共轴球面系统的

I′h- O sinILrsinI

nsin

反射球面

单个折射球面 UIUILr

sinIsinU

8 h

若物 于物光上限处即＝，＝，计算sinIr

（h为光线的入射高度9共轴球面系统的计单个折射球面，近轴条件下：

I′h- O i

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n(11n11Q阿贝不变uiu

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h物、像方孔径角关单个折射球面的焦点（近轴f nnnn n

f

nn放大率

y'nlyy'nlyn'dlnlnnulnun' n2n1nn拉亥公式：nuynuy一般，的公式只有在dl共轴球面系统：对单个折射面计算+ l'd,,

k klul'u'd l'

k k k kh2h1d1u1'，，hkhk1

uk k u10025n43解直接经过第一经后面的反射后再经第一面折射O1A

C

A

直接经过nnnn14/314/3,l90mm,nl' 经后面的反射后再经第一面折

n'1n21

l2 214/314/ l

l l2nl121 第二 理想光学系本章是本课程的理论基础，也是本课程的重点理想共轴球面系统求共轴理想系统的基点、基面（主点/面、焦点/面、节点/面共轴理想系统的物像关厚透镜、薄透镜；理想光学系统的组计算题 QQF--kH基本概念：JJ JJ参数的物理含义孔径角、光线光学厚度21光学间隔21已知主面、焦点位置求任意物体的理想像1可供选择的典型光线平行于光轴的过物方焦点的倾斜于光轴入射的平行自物方焦平面上共轭光线在主过节点J入射的光线，出射光线过J点，且与入射光线平 已知主面、焦点位置求任意物体的理想像2）共轭点牛顿公式——以焦点为原高斯公式——以主点为物像xx'ffxx'fff 11 l f垂轴放x'fx'ff f'llx轴向放nn角放n y'f'tany'ftanf'n' ff两个光f=f1f2,f=f1f2, f1f1，xf2 fd, f 1系统位于同种介质时： df f f'f fd组合系物像空间不式近轴理想光nyun'y'u'nytanUn'y'tanU对于共轴理想光学系统，以下说法正确的是：（ABCDE）点物成点像，直主光轴上任一点的共轭点必然位于主光过光轴的某一截面内物点的对应像点位于同一任何垂直于主光轴的平面，其共轭面仍与主光只有垂直于光物方焦点与像方焦点为一物方主面与像方主面为一节点与主点是重镜头绕像方节点转动时，像点保持物方主面上任意一点的垂轴放大率为

1经过节点的任意光线其角放大率为（1BHFBHF（B为虚物BBFHBHF求BHF（B为实物B

已知直线BP的像B′P′，求直线PBPBJF由两个透镜组成的一个倒像系统，设第一组透镜的焦距为，第二组透镜的焦距为f2′，物平焦面上，求该倒像系统的垂轴放大率，并画出示意yf12y'2

f'y' f'1 f1离水面1m深处有一条鱼，用f′=75mm的照相物镜拍物镜的物方焦点离水面1m，水的折射率为1.33垂轴放大率是多照相底片离照相物镜像方焦点F′多远 n 解：鱼先水面

-

0，l=-=-f xf0.042875第三 平面与平面系以下说法错误的是：（ 平面镜是唯一能成完善像的光学平面镜成正立、大小相等、虚实相反的像，像和物对平面镜奇次反射成镜像，偶次反射成一入射光线不动，平面镜偏转α角，则反射光线转过2α夹角为π/2的双入射光线不变，两平面镜一起转动时，出射光线不物的位置一定，则像与物的夹角只与双平面镜的夹角有当双平面镜转动时，二次反射像是不会以下说法错误的是：（ 光线经平行平平板是个无光焦度元件，不会使物体放大或缩平面镜反射没有阿贝常数大的材料，色散D阿贝常数 D

nDnFn等效空气平

等效空气平板厚度：

P2P

ddln d

A1

进行修在光路计算时，可将平行玻璃板简化为一个等效空气平只需计算出无平行玻璃板的像方位置，然后再沿光轴一个轴向位移Δl’得到实际像位 棱镜成像的坐标轴变换关系、像的方向的判断设物的坐标为oxyz,为右手坐标系，oz光轴方向，ox内的方向，oy垂直于主截面的①o’z’光轴方向按反射定律②垂直于主截面的o’y’视屋脊没有或偶数个屋脊面，则同向；奇数个，反③主截面内o’x具体定时，先将光轴方向定出，然后按是镜像还是相按左右手z z z 反射棱镜的等效作用与展 LLkk：折射棱镜的最δ只是I1的函数，并且存在一最小值 即最小偏向角I1=-I2或I1=-I2时，δ最

-I´sin1sin1( )nsin2m2

-n即在δm的情况下，光线的路径是对简答题：测量折射率的全反测量δm来计算材料的折射率将被测玻璃作成棱镜，顶角取60左右，然后用测角仪测出角的精确值。当测得最小偏向角后，即可用上式求第四 光学系统中的光阑与光束限掌握孔径光阑、视场光阑掌握光瞳及光窗的含义及理解场镜的特了解远心光孔径光阑的作用是：限制进入光学系统成像光束口径大视场光阑的作用是：入瞳：孔径光 面光组所成的出瞳：孔径光阑经后面光组所成主光线：由轴外物点发出，通过孔径光阑中心入射窗：视场光阑经其前面的光组所成的出射窗：视场光阑经其后面的光组所成物方视场角：入射窗边缘对入瞳中心的张角，决定了视场缘像方视场角：渐晕： 填空在长光路系统中，往往利用（场镜 像面上光照度自中心向边缘逐渐减小的现象称为（以下说法错误的是

心入瞳的位置和直径限制了入射光束的孔一个光学系统的孔径光阑是固定影响入瞳中心是所有主光线的简答题：怎样确定一个光学系统的孔径将光学系统所有光学元件和开孔屏的内孔，经其前方（）的光学系统成像到整个系统物空间，比较这些像的边轴上物点（像点）张角的大小，其中张角最小者即为入射出射）光瞳；与入射光瞳共轭的实际光阑即为孔径光阑（）（或（）（））＝10mm，物点离透镜Ol为-45mm．1）求孔径光阑和入瞳的大小和位置?2)AD1D3AD1D3解：光孔D3经O1成像，把光学系统反11 1 l f36l45(mm) f 光孔D3经O1成像在O1左方45mm处，与物点重D'l'3D4510l3 l3AD1D3透镜O2经O1111 l f36

f 透镜O2经O1成像在O1左方44.15mmD'l'2 44.1512l2 l2AD1D3求孔径光阑、入瞳 2

tgU2

2.72/

2.5/2

45 U1最小，故物镜框O1是入瞳，也是孔径光阑。它经O2的像为出瞳AD1D3求视场光DDDO光阑D3的经透镜O2的像为出窗，在像方无穷远处景近景平面：能成清晰像的最近的平面，和z1′=z′对应的p1垂直于光轴的远景平面：能成清晰像的最远的平面，近景深度2：近景平面和对准平面的远景深度1：近景平面和对准平面的

景44apz124a22z①容许的光斑直径z′越大，景深越z’为像平面上允许大弥散斑直径z’为像平面上允许大弥散斑直径③准平面的p景深越④焦距与景深的关

β

f 2a,x,z'一定时，f'

⑤当入瞳大小2a和对准平面位置一定时，远景深度>近景人眼的极限分辨角：人眼的极限分辨角：14ap2 124a2p2 D1/3.5,f75mm2aD21.43mm 4ap24a2p2

243.98mm2) D1/222aD3.41mmf 4ap24a2p2

1637.37mm设照相物镜的焦距等于75mm，底片尺寸为55mm×55mm求该照相物镜2解：底片为像面，底片框即视场光阑，成像的最大像高为222ω′。物距为-∞（）tan

222远心光物方远心光路：在物镜的像方焦平面上放置孔径光阑，在物方无像方远心光路：在物镜的物方焦平面处放置孔径光阑，位于像方无限作用：提高测量精原理第七 典型光学系掌握典型光学系统的视角放大镜、显微系统、望远镜系统的工作原理、典型结构本参数理解望远镜的外形尺寸计近视眼：眼睛的像方焦点F’位于视网膜前方；远点位前有限距离处，称为视度，单位为屈光度（D）。1D称为100视角鉴别率ε：照明良好时人眼能分辨的两物点间角f-lf-lP-f当眼睛调焦在无限远，即＝＝明/f′＝/f′（-500mm）、光焦度为 ）的眼一 50岁的人，近点距离为-0.4m，远点距离为无限，他的眼睛的调节

A 1

2.5( 显微镜的结构、视觉放大率A

f阑上普通显微镜物镜框是孔径 250

f50(mm)目解 f 目物 物l

2.5

l l128.57(mm) ll

f 1

llf总放大率物目=-2.515=-总焦距f250 显微镜的分辨率与目镜物面上最小分辨距离:0.61 1，分辨能力随数值孔径的增大而提高，要求u大、n简答题：怎样 勒望远

物镜框是

分划板框是视场

目镜框是渐晕光阑，一般允出瞳在

外面，与

f

望远镜视觉放大率：tg=-fD 物f物勒望远镜的视场2ω一般不超过15º。观察时，必须使瞳位于系统的出瞳处，才能观察到望远镜的全视场

人眼瞳孔是孔径物镜框是视场阑，物镜框是视场阑，又是入物 眼DD视场光阑不与物面 （或像面）重合，对大视场一般存

p 渐

2lz

L

1 2l'2(l' l')tanD c z

z 2(L z渐晕k=0tnmax

Dz2(Ll'zΓ越大，视场越小，故其Γ不大。一般仅用于在剧场观 光学系统外形尺寸的计以简单望远镜要求镜筒长度L＝17，放大率＝6＝7º，出瞳直径物物物8.5.光学系统物①求物镜、目镜ffL

f150(mm)f 物 f25(mm)目f 目②求物镜通光孔径

D1D

6424(mm)③分划板（视场光阑）直D32ftan2150tan3.5物8.5.光学系统物④像方视场角tantan6tan3.50.36624012⑤出瞳距(目镜后表面到出瞳的距离，目镜看作薄透镜处理目目lf目目

f

25

25

29.17(mm) -f 150物物物8.5.光学系统物⑥目镜通光D2D2lztan4229.170.36625.35(mm)5f 5252⑦视度调节量设调节±5屈光度

x 1000

1.25(mm)⑧选取物镜和目镜的物镜相对孔径D241，27，可 胶合物f 150 24012，可选凯涅尔目镜等 光学系统外形尺寸的计第六章光掌握几何像差的基本概念，各种几何像差的形成原因及方法，理解波了解像质评价像差类几何像像像球差L'L'T'轴上物点的像球差ⅠⅡⅠⅡⅢ最小最小弥散球差的校在实际设计光学系统时，常通过使初级球差与高级球差补偿，将边缘带（最大口径光束）的球差校正采用的方调整透镜前后表面的曲率（配曲正负透镜的非球面镜在透镜前加一慧差轴外物点发子午弧矢正弦差：表示小视场成像束不对称性（即慧差）的量 u与透镜的形状和物点的轴向位置消慧差的方满足正弦条件的光学系统适当选取透镜的曲率半径（形状）和位采用正负透镜的胶合，能同时校正球差像轴外细光场曲位—置不同，形成两个弯曲位——子午像面、弧矢像场曲的性质细光束的场曲与孔径u（或入射高度h）无关，只是视场的函数视场为零，则场曲为零有像散必有场曲，但像散为零时，场曲不一定为零像像散为0时的像面弯曲称为匹兹万场曲，用x′p依靠各面相互抵消，场曲很难消畸畸变是主光线的畸变是垂轴像差，它只改变轴外物点在理想像面上的成位置，使像的畸变仅是视场的函数，不同视场的实际垂轴放大倍率不变。畸变的校对于β=-1（）单个薄透镜或薄透镜组，当孔径光阑与之重合时，不产变 位置色不同孔径的光线有不同的值，一般对0.707带的光线 差后其它带仍存在有剩余色倍率色倍率色差严重时，物的像有彩色消色差方采用材料不同的两透镜组其他像质评价方法包围圆光学传递第五 光度学和色度学基掌握辐射度学与光度学的能量转换关系，光度学中的光。理解亮度；了解光度学量的测量方法C辐射能辐[射能]辐[射]出[射

一、辐射JJ de

Me

辐[射]辐[射]

de de

辐[射]

L

二、二、光学光通量Ф标度可见光对的视觉刺激程流[明光出射度 dv 光照度 dv lx发光强度 dv 坎[德拉光亮度L 1979年第十六届国际计量大会对发光强度的事位坎德拉作了明确的规定：“一个光源发出频的单色光，在一定方向则此光源在该方向上的发光效朗伯光源及朗伯定光谱光效率函明视觉条件下：dv()KmV()e(暗视觉条件下d(KV) 点光源在被照表面上形成的照度与成 ）比，即照成光在单一介质元光管 ，各截面上的即光在元光管 ，（ ）不变

）相同光束经理想折射后，光亮度将发生变化，但（ ）保不 轴外像点的光照度随视场角的增大而 ）颜色的表观特征——（ 人的视觉只能分辨颜色的三种变化即）点光源在被照表面上形成的照度与（被照面到光源距成 ）比，即照成