工程光學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)

1、第一章 第一節(jié) 基本原理幾何光學(xué)四個基本定律1）直線傳播2）獨立傳播3）折射定律 ；全反射：光密進(jìn)入光疏，臨界角4）反射定律 ，等效于時的折射定律光線傳播的可逆性光程：幾何路徑與介質(zhì)折射率的乘積，費馬原理：光從一點傳播到另一點，光程導(dǎo)數(shù)為零（極大、極小、或常數(shù)）。第二節(jié) 成像完善成像：同心光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后仍為同心光束；點物成點像。該光學(xué)系統(tǒng)稱為理想光學(xué)系統(tǒng)。物、像、虛、實進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)前為物方，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后為像方；物方同心光束的匯聚點在物方則為實，否則為虛；像方虛實同理。第三節(jié) 光路計算與近軸折射球面基本概念：球心、曲率半徑、光軸、球面頂點、子午面、（弧矢面、主光線、上光線、下光線、輔軸）、兩

2、種介質(zhì)折射率子午面內(nèi)光線位置：截距、孔徑角單個球面（能夠進(jìn)行光線計算，尤其是近軸條件下的光線計算）：近軸光線（）（1-19）（1-22）單個折射球面物像位置關(guān)系：第四節(jié) 球面光學(xué)系統(tǒng)單個折射球面垂軸放大率：；某一對共軛平面上像的大小與物的大小的比值。沿軸放大率：；沿光軸方向像點移動量與物點移動量的比值。角放大率：；某一對共軛光線像方孔徑角與物方孔徑角的比值。三者關(guān)系：共軸球面系統(tǒng)：過渡公式 - 能夠利用過渡公式和單個球面光線計算公式進(jìn)行光路計算（如課后題16）第二章 理想光學(xué)系統(tǒng) 第一節(jié) 理想光學(xué)系統(tǒng)與共線成像理論理想光學(xué)系統(tǒng)：點物點像；同心光束同心光束；球面波球面波共軸理想光學(xué)系統(tǒng)：1）對稱

3、性-子午面表示整個光學(xué)系統(tǒng)；2）軸上物點軸上像點；3）物直線（物面）垂直光軸像直線（像面）垂直光軸；4）一對垂直光軸的共軛面具有相同的垂軸放大率。物點像點1） 兩對共軛面的位置和放大率2） 一對共軛面的位置和放大率，及軸上兩對共軛點的位置第二節(jié) 基點與基面焦點：無窮遠(yuǎn)點的共軛點；主平面：垂軸放大率為+1的一對共軛面；節(jié)點：角放大率為+1的一對共軛點。根據(jù)一對主平面和一對焦點可以確定任意物點的共軛像點位置。第三、四節(jié) 物像關(guān)系與放大率圖解法根據(jù)一對主平面和一對焦點可以確定任意物點的共軛像點位置。解析法牛頓公式高斯公式第五節(jié) 理想光學(xué)系統(tǒng)組合放大率：兩個光組組合：是由到的距離：是由到的距離：組合系

4、統(tǒng)像方焦距：組合系統(tǒng)物方焦距正切計算法：經(jīng)過第i個光學(xué)系統(tǒng)：第i個到第i+1個：組合系統(tǒng)的焦距：組合系統(tǒng)像方主點到最后一個光組的像方主點的距離：第六節(jié) 透鏡單個折射球面（近軸近似條件）焦點：；主點：物方主平面、像方主平面重合，位于球面頂點的切面第三章 平面與平面系統(tǒng)平面鏡物像關(guān)系；旋轉(zhuǎn)特性：；為光線偏轉(zhuǎn)角度，為平面反射鏡偏轉(zhuǎn)角度雙平面鏡：；為兩個平面鏡夾角棱鏡 - 全反射棱鏡折射棱鏡與光楔最小偏向角滿足：第四章 光闌與光束限制光闌：限制成像光束和成像范圍的器件孔徑光闌，入射光瞳，出射光瞳視場光闌，入射窗，出射窗視場與視場角光闌判斷方式：向前成像，對軸上一點光束最寬的是入瞳，對應(yīng)的是孔徑光闌，然

5、后其余的對入瞳的張角最小的為入窗，對應(yīng)的為視場光闌，其余的光闌有可能為漸暈光闌。漸暈現(xiàn)象：軸外點成像光束寬度小于軸上點成像光束寬度漸暈系數(shù)：（光束寬度的比值）物方遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌位于像方焦平面，應(yīng)用于測量大小像方遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌位于物方焦平面，應(yīng)用于測量距離場鏡：可用于縮小后續(xù)系統(tǒng)的光學(xué)元件尺寸景深的概念；景深和焦深計算公式的推導(dǎo)第六章 像差理論七種幾何像差：球差、彗差、場曲、像散、畸變、位置色差、倍率色差每一種像差的含義；初級像差與孔徑、視場的關(guān)系。若用u表示孔徑大小，y表示視場大小，則：初級球差，即與孔徑有關(guān)初級慧差，即與孔徑、視場都有關(guān)初級場曲，即與視場有關(guān)初級像散，即與視場有關(guān)初級

6、畸變，即與視場有關(guān)單個折射球面的三對齊明點：1） 球面頂點2） 曲率中心3） ；齊明透鏡（P114例1例2）等暈成像；不暈成像。像差特征曲線：根據(jù)曲線得到像差大小寬光束子午慧差（與連線中點對于的橫坐標(biāo)值）：；寬光束場曲（與連線斜率的倒數(shù)）：；細(xì)光束場曲：處切線斜率的倒數(shù)。第七章 典型光學(xué)系統(tǒng)眼睛結(jié)構(gòu)對應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)中的孔徑光闌：眼瞳非正常眼特點；非正常矯正：近視-負(fù)透鏡；遠(yuǎn)視-正透鏡；散光-柱面鏡明視距離D=250mm人眼光譜范圍：400700nm，最敏感555nm放大鏡 - 視覺放大率：放大鏡標(biāo)注的視覺放大率，物體位于放大鏡前焦面，眼睛調(diào)焦無窮遠(yuǎn) 不同漸暈系數(shù)時，物方視場、像方視場角的計算方法

7、（P139圖7-9）顯微鏡：物鏡、目鏡組成顯微鏡視覺放大率：其中為物鏡的垂軸放大率，為目鏡的視覺放大率，為整個顯微系統(tǒng)的等效像方焦距；數(shù)值孔徑：；顯微鏡分辨率：瑞利判據(jù)；道威判據(jù)；望遠(yuǎn)鏡 - 視覺放大率：，其中為物鏡焦距，為目鏡焦距；開普勒望遠(yuǎn)鏡：兩個正透鏡組成，成倒像，系統(tǒng)長，有中間實像面伽利略望遠(yuǎn)鏡：一正一負(fù)，成正像，系統(tǒng)短，無中間實像面第十一章 光的電磁理論基礎(chǔ)第一節(jié) 平面電磁波基本量：頻率、波長、振幅、初相位，平面電磁波的表示：電磁波性質(zhì)：；同相第二節(jié) 電介質(zhì)表面的反射與折射s波、p波的概念反射光與透射光的傳輸方向（反射定律折射定律）：；振幅反射比透射比（菲涅耳公式）：；能量反射比透射

8、比：全偏振現(xiàn)象：，此時反射光全為s光，為起偏角或布儒斯特角第四節(jié) 吸收散射郎伯定律：四種散射：瑞利、米氏、拉曼、布里淵第五節(jié) 光波疊加光的疊加原理頻率相同，振動方向相同，傳播方向相反駐波頻率相同，振動方向垂直線偏振、橢圓偏振第十二章 干涉光波干涉條件：1）振動方向相同；2）頻率相同；3）初始相位差恒定兩種方法：分波面、分振幅分波面：楊氏雙縫分振幅：等傾干涉、等厚干涉定域條紋；非定域條紋。楊氏雙縫：亮條紋；暗條紋；條紋間隔；其中D為觀察屏到雙縫的距離，d為雙縫間距條紋可見度，擴(kuò)展光源 - 空間相干性可見度；其中b為光源尺寸，d為雙縫間隔，l為光源距雙縫的距離光源臨界寬度；（利用太陽光觀測雙縫干涉

9、、邁克爾遜測星干涉儀）非單色光 - 時間相干性可見度相干長度；相干時間等傾干涉（平行平板）特點：點光源或擴(kuò)展光源照明；使用擴(kuò)展光源，條紋對比度不下降；定域干涉同級條紋：角間距：等厚干涉（楔形板）：平行光垂直照明亮紋對應(yīng)的厚度：；暗紋對應(yīng)的厚度：相鄰條紋對應(yīng)的厚度變化；楔角，其中e為相鄰條紋間隔 斐索干涉儀：測細(xì)絲直徑，測平板的平面度邁克爾遜干涉儀：等傾、等厚等傾：減小等效平板厚度h，條紋向中心收縮N個，厚度變化等厚：減小等效平板厚度h，條紋向較厚方向移動N個，厚度變化第十三章 衍射惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳-基爾霍夫衍射公式巴比涅原理：兩個互補(bǔ)屏單獨產(chǎn)生的衍射場的復(fù)振幅之和等于沒有屏?xí)r的復(fù)振幅菲涅耳衍射公式：夫瑯和費近似條件：夫瑯和費衍射公式：觀測夫瑯禾費衍射的方式：夫瑯禾費近似；透鏡后焦面菲涅耳波帶片（菲涅耳透鏡）：遮住全