2011应用光学期末复习提纲

1、2009级应用光学期末复习提纲第一章 几何光学基本定律与成像概念1. 几何光学与物理光学的区别？2. 理解几何光学的基本概念：可见光、单色光、复色光、光源；均匀介质、各向同性介质；光线、法线、波面、光束等。3. 理解并掌握几何光学的基本定律：直线传播、独立传播定律的内容及限制；折射与反射、全反射定律的内容及应用；光的可逆性原理的内容。了解费马原理、马吕斯定律的内容。4. 理解并掌握光学系统成完善像的概念及条件（三种表述）5. 掌握光路计算的基本概念与符号规则。（在习题中体会其应用）6. 掌握光路计算的一般思路：(1) 理解单个折射球面元件具有的普遍意义：平面看做球面的特例，反射看做折射的特例。

2、(2) 宽光束近轴细光束：a. 理解物点发出的宽光束经单个折射球面成非完善像的概念，如存在球差；b. 理解物点在近轴区内以细光束成完善像（高斯像）、物像共轭的概念，掌握近轴光路计算的公式：近轴条件，阿贝不变式、拉赫不变量，三种放大率及成像特性分析。（包括单个折射球面和单个反射球面两种情况）(3) 单个球面元件共轴球面光学系统：理解二者的关系及相关概念，明确物体经光学系统成像是物点发出的光线经光学系统逐面折、反射的结果；理解并掌握共轴球面系统在近轴区的过渡公式、拉赫不变量、成像放大率的公式。第二章 理想光学系统7. 理解理想光学系统、物像共轭的定义、共轴理想光学系统的成像性质；体会理想光学系统中

3、三对基点（面）的提出，对成像位置的确定有何意义？8. 基点和基面： (1) 理解各基点（面）的定义，其物像共轭点（面）分别是什么？(2) 理解各基点（面）的性质，特别是物点位于该位置时的成像性质，如垂轴放大率、角放大率的值以及相应的物理意义？理想光学系统两焦距之间的关系？(3)掌握其在图解法求像中的应用。（结合8中最后一问，理解11中解析法求像的理论依据）(4) 特例：物像空间介质相同（折射率相同）时：一对节点与主点重合；物、像两方焦距的绝对值相等。9. 轴外点、轴上点的图解法求像的依据：理想光学系统基点基面的性质、典型光线。10. 解析法求像：牛顿公式、高斯公式及相应的成像放大率表达式，特别

4、是垂轴放大率的应用。11. 掌握两光组组合的公式及应用：（例如：各光组是单个折射/反射球面、薄透镜等简单情况）(1)各光组相对位置的表示：焦点间隔（光学间隔）、主面间隔；(2)利用过渡公式，计算物点经两光组的成像问题； (3)计算两光组的组合焦距、组合焦点及组合主点位置。(4) 结合第6节和日常习题，体会本方法的应用，并理解薄透镜这个简化模型。12. 理解正切计算法多光组组合计算。13. 典型光学系统的光路特点及成像特性： (1)远摄型、反远距型照相系统；(2)望远系统；(3)显微镜系统。第三章 平面与平面系统14. 理解平面光学元件的作用：光路转向、转像、色散光谱分析等。15. 平面镜：(1

5、) 成像特性：位置、放大率，对称性（镜像、一致像）；唯一成完善像的最简单的光学元件。(2) 旋转特性：如何旋转，如何测微？(3)双平面镜成像特性：连续一致像。16. 平行平板：(1)成像特性：无焦系统、非完善成像（轴向位移、侧向位移）、位移成像；(2)近轴区：成完善像，轴向位移公式、等效空气平板的厚度公式、实际像面位置公式。17. 反射棱镜：(1)基本概念：光轴、工作面、棱、主截面；(2)结合双平面镜成像特性，理解各类棱镜的成像特性，特别是简单棱镜、屋脊棱镜的成像特点；(3)掌握棱镜系统的成像方向判断；(4)理解反射棱镜的等效作用。18. 折射棱镜：(1)基本概念：工作面、折射棱、折射角、主截

6、面、偏向角。(2)理解最小偏向角：条件（对称光路），应用（测量光学介质折射率的原理）。(3)光楔：掌握近垂直入射时，光楔偏向角公式及简单计算；了解其工作原理及在测微上的应用。 第四章 光学系统中的光阑与光束限制19. 理解光阑的概念与作用：实际光学系统中，限制成像光束、成像范围的光学元件的边框。20. 孔径光阑：定义，及对轴上、轴外物点成像光束的限制作用；(1)孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳三者互为物象共轭关系，图解或解析法可求后二者的位置；(2)利用轴上物点的成像张角法判断孔径光阑的位置。（见习题）21. 视场光阑：定义与作用；视场光阑、入射窗与出射窗三者互为物象共轭关系。22. 渐晕光阑：理

7、解概念，以及其对轴外点成像光束的拦光作用。23. 理解光瞳衔接原则、主光线、物方远心光路、场镜等概念基本原理；24. 明确典型系统中对应的孔径光阑、视场光阑的位置。25. 光学系统的景深：（结合照相系统分析）(1)基本概念：平面上的空间像、景象平面/对准平面，景深的概念及成因；近/远景平面，近/远景深度；正确透视距离；人眼极限分辨角。(2)根据景深公式，理解景深与入瞳直径、孔径角的关系。第六章 像差理论注意结合课件中的小结，做一定的扩展，理解以下内容：26. 结合第一、二章完善像等理论，理解像差的概念，体会实际像有别于理想像的原因所在。27. 了解并区别几何像差、波像差二者分析像差的不同角度。

8、28. 几何像差：(1)单色像差：理解五种单色像差的成因、影响因素与现象；(2)色差：理解位置色差与倍率色差的成因、影响因素与现象。第七章 典型光学系统29. 眼睛：(1)了解眼睛的结构，特别是角膜、瞳孔、水晶体、视网膜、眼轴的作用，及成像过程。(2)建立简化眼模型：理解眼睛系统对应的光轴（眼轴）、主要成像界面（角膜）、基点基面的位置、孔径光阑（瞳孔）、像平面（视网膜）等对应关系。(3)眼睛的调节（水晶体）：远点、近点、调节能力、视度；明视距离；远视眼、近视眼及校正。(4)眼睛的适应能力（瞳孔）：明适应、暗适应。(5)眼睛的分辨率：理解视角，人眼的极限分辨角(1)。30. 掌握视觉放大率的概念

9、，理解目视光学仪器的基本工作原理，了解视觉放大率与线视场成反比的关系。31. 放大镜：理解其工作原理；掌握视觉放大率公式及简单计算：视觉放大率与焦距的近反比关系，眼睛通常调焦在无限远、明视距离处观测。32. 显微镜：(1) 结合第二章以及放大镜的知识，掌握显微镜的成像原理，物镜、目镜的光路特点及作用；掌握视觉放大率与物镜、目镜的倍率关系，视觉放大率与组合焦距的关系公式；(2)了解孔径光阑的位置，记住出瞳直径、物镜数值孔径和视觉放大率的关系式；(3)从瑞利判据或道威判据推导显微镜分辨率，理解利用物镜提高分辨率的方法；体会物镜数值孔径的重要意义；掌握应用（计算题）。(4)当与眼睛连用时，从人眼的极

10、限分辨角出发，利用显微镜的道威分辨率推导有效放大率：体会显微镜最小分辨距离、视觉放大率和人眼分辨能力的关系。33. 望远镜：(1) 结合第二章，理解开普勒望远镜系统的光路特点、成像特性及工作原理；掌握视觉放大率公式；(2)结合第四章，理解开普勒望远镜中对应孔径光阑、视场光阑的位置及特点；(3)比较开普勒望远镜和伽利略望远镜，分析二者光路上的不同，以及对应成像特性及应用的区别；(4)掌握望远镜的极限分辨角公式，理解分辨率与物镜（入瞳）直径之间的关系；体会望远镜的极限分辨角、视觉放大率和人眼极限分辨角的关系。激光光学系统34. 结合名义截面半径的概念，理解激光高斯光束截面内的振幅分布；35. 理解并掌握截面半径、束腰、波面曲