(完整word版)郁道銀主編_工程光學(xué)(知識(shí)點(diǎn))

1、1、波面：點(diǎn)光源發(fā)出的光波向四周傳播時(shí)，某一時(shí)刻其振動(dòng)位相相同的點(diǎn)所構(gòu)成的等相位面稱為波陣面，簡稱波面。2、幾何光學(xué)的四大基本定律1 ）光的直線傳播定律：在各向同性的均勻介質(zhì)中，光是沿著直線傳播的。2 ）光的獨(dú)立傳播定律：不同光源發(fā)出的光在空間某點(diǎn)相遇時(shí)，彼此互不影響，各光束獨(dú)立傳播。3 ）反射定律和折射定律（全反射）：全反射：當(dāng)光線從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射，入射角大于臨界角時(shí)，入射到介質(zhì)上的光會(huì)被全部反射回原來的介質(zhì)中，而沒有折射光產(chǎn)生。sinlm=n/n，其中Im為臨界角。3、費(fèi)馬原理光從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)，其間無論經(jīng)歷多少次折射和反射，其光程為極值。4、馬呂斯定律光線束在各向同性的均勻介質(zhì)

2、中傳播時(shí)，始終保持著與波面正交，并且入射波面與出射波面對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的光程均為定值。5、完善成像條件（3種表述）1）、入射波面為球面波時(shí)，出射波面也為球面波；2）、入射光束為同心光束時(shí)，出射光束也為同心光束；3）、物點(diǎn)A及其像點(diǎn)Ak之間任意二條光路的光程相等。6、單個(gè)折射面的成像公式（定義、公式、意義）nnn-nTir112+：=（反射球面，n=-n）llr）r石傘方立丿7淬氣a=羽斷傢白勺正侄I.嵐屣理達(dá)忌綃訐力婕Nrd力迂人附3珀皿人沖匚4ocy=P5扌立井赤干空盤7、垂軸放大率成像特性：Bo，成正像，虛實(shí)相反；B1,放大；IBI1，縮小。注：前一個(gè)系統(tǒng)形成的實(shí)像，若實(shí)際光線不可到達(dá)，則為下一

3、系統(tǒng)的虛物。若實(shí)際光線可到達(dá)，則為下一系統(tǒng)的實(shí)物。8、理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距之間的關(guān)系f二-n/n9、解析法求像方法為何？（牛頓公式、高斯公式）1）牛頓公式：2）高斯公式:1-1-1廠廠f10、理想光學(xué)系統(tǒng)的組合公式為何？正切計(jì)算法1）焦距;f；f；一皿AA2）走焦度：&=fW(JT=_/(1+T-)Afl4 ）主平面位莊：為=-,5）正切計(jì)算公式:fSlJ=2=”h271爲(wèi)=俎-d.tgUi德2=FgU3握U2免=嘰-$理u；fgU=rgU.+-J3匸=tanUyh_tanU311、幾種典型的光組組合及其特點(diǎn)（組成、特點(diǎn)和應(yīng)用）？1）遠(yuǎn)攝物鏡rJ-j仆1r2）反遠(yuǎn)距型物鏡12、平面光學(xué)元件的種類

4、？作用？（4種）平面反射鏡，唯一能成完善像的最簡單的光學(xué)元件，可用于做光杠桿平行平板，平行平板是個(gè)無光焦度的光學(xué)元件，不使物體放大或縮小，反射棱鏡，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折光路、轉(zhuǎn)像和掃描等功能。折射棱鏡，改變光線的出射角，可用于放大偏轉(zhuǎn)量。通過色散進(jìn)行分光13、平面鏡的成像特點(diǎn)和性質(zhì)？平面鏡的旋轉(zhuǎn)特性？每一點(diǎn)都能成完善像，并且像與物虛實(shí)相反。奇數(shù)次反射成鏡像，偶數(shù)次反射成一致像。V=T0二1平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)a反射光線轉(zhuǎn)動(dòng)2a。14、平行平板的成像特性？（3點(diǎn)）近軸區(qū)內(nèi)的軸向位移公式？平行平板是個(gè)無光焦度的光學(xué)元件，不使物體放大或縮小，只將像從物位置進(jìn)行一個(gè)軸向平移。近軸區(qū)能成完善像，非近軸區(qū)不能成完善像。軸向位移

5、量：等效空氣層厚度：d/n15、反射棱鏡的種類（4種）簡單棱鏡，改變出射角，增加光程屋脊棱鏡，得到與物體一致的像立方角錐棱鏡，出射光線平行于入射光線，像與物僅發(fā)生一個(gè)平行平移復(fù)合棱鏡，實(shí)現(xiàn)特殊功能，如分光、分色、轉(zhuǎn)像、雙像等16、折射棱鏡的作用?其最小偏向角公式及應(yīng)用改變光線的出射角，可用于放大偏轉(zhuǎn)量。.ccsmnsml最小偏向角：一-a為棱鏡頂角，8為偏向角。當(dāng)光線的光路對(duì)稱與折射棱鏡時(shí)，偏向角最小。已知a，測(cè)的最小偏向角，即可求得棱鏡的折射率n。17、光楔的偏向角公式及其應(yīng)用（測(cè)小角度和微位移）5=心一1）8=2（n-1）acos申為兩光楔相對(duì)旋轉(zhuǎn)的角度。當(dāng)申=90。時(shí)可用于測(cè)微小位移，單

6、個(gè)棱鏡的偏向角8已知，棱鏡間距離Az已知，則垂軸方向的微小位移Ay二Az8=（n-1）aAz18、孔徑光闌：限制軸上物點(diǎn)孔徑角大小，并有選擇軸外物點(diǎn)成像光束作用的光闌。入瞳/出瞳：孔徑光闌經(jīng)前/后光學(xué)系統(tǒng)在物/像空間所成的像。孔徑角：光軸上的物體點(diǎn)與透鏡的有效直徑所形成的角度?？讖焦怅@、入瞳和出瞳三者是物像關(guān)系。主光線：通過入瞳中心的光線。19、視場(chǎng)光闌：限制成像范圍的光闌。入窗/出窗：視場(chǎng)光闌經(jīng)前/后光學(xué)系統(tǒng)在物/像空間所成的像。視場(chǎng)角：主光線與光軸的夾角物方視場(chǎng)角：在物空間，入窗邊緣對(duì)入瞳中心張的角像方視場(chǎng)角：在像空間，出窗邊緣對(duì)出瞳中心張的角。視場(chǎng)光闌、入窗、出窗三者成物像關(guān)系20、漸暈

7、：由軸外點(diǎn)發(fā)出的充滿入瞳的光線被其他光孔遮攔的現(xiàn)象漸暈光闌：為了改善軸外點(diǎn)的成像，有意識(shí)的縮小某一二個(gè)透鏡直徑，擋去一部分成像光線，這種被縮小孔徑的透鏡或光闌被稱為漸暈光闌。漸暈系數(shù)：軸向光束的口徑為D,視場(chǎng)角為3的軸外光束在子午截面內(nèi)的光束寬度為D,這Dw與D之比稱為“漸暈系數(shù)”，用K表示，即K3=Dw/D21、遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌在物鏡像方焦平面上，入瞳位于無窮遠(yuǎn)處，軸外點(diǎn)主光線平行于光軸。作用：物即使不在設(shè)計(jì)位置，所成像調(diào)焦不準(zhǔn)，但彌散圓中心間距不變，不會(huì)產(chǎn)生太大誤差。22、光瞳銜接原則：前面系統(tǒng)的出瞳和后面系統(tǒng)的入瞳重合，使前面得入射光線能全部透過后面的系統(tǒng)。23、場(chǎng)鏡的定義、作用在一次

8、實(shí)像面處所加的起收斂孔徑角作用的透鏡。收斂目鏡物方孔徑角，還能調(diào)節(jié)出瞳距離，增大光路，減小筒長。24、人眼：具有瞳孔調(diào)節(jié)和視度調(diào)節(jié)的能力。人眼極限分辨角60。25、顯微鏡系統(tǒng)：1）視覺放大率公式:r=250/fr2）線視場(chǎng)公式：光學(xué)系統(tǒng)在物空間能成清晰像的范圍tanw=-250O=60顯微鏡的視覺放大率越大，其在物空間的線視場(chǎng)越小。3）數(shù)值孔徑、出瞳D出:NA二nsinuD=500NA/r出4）物鏡的分辨率：光學(xué)系統(tǒng)所成像符合理想時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)能分辨的最小間隔道威判據(jù):0.5九nsinu0.5九NA（斜入射時(shí)是道威判據(jù)）5）顯微鏡的有效放大率:500NAWr1000NA7）目鏡的視度調(diào)節(jié)：100

9、01000（8）生物顯微鏡DDB=出=出目DD入物D=500NA/r出漸暈系數(shù)K=50%,目鏡的通光孔徑D=2h=2tanw*l=2為*lez入l入1漸暈系數(shù)K=100%，目鏡的通光孔徑D=2（h+D出）ez2漸暈系數(shù)K=0，目鏡的通光孔徑De（9）測(cè)量顯微鏡D=2h(li-叩孔口htan-U=-1i26、開普勒望遠(yuǎn)系統(tǒng)分辨率和放大率:r=tgtg工作放大率：r=d=2.3*r物分辨率：申=60/r=1407D物漸暈系數(shù)K=50%,目鏡的通光孔徑D=2h=2tan*l=2tan*lez入出漸暈系數(shù)K=100%,目鏡的通光孔徑D二2(h+D出)ez2漸暈系數(shù)K=0,目鏡的通光孔徑D二2(h-D出

10、)ez2最大極限視場(chǎng)角y為視場(chǎng)光闌的高度,Dtan目21出D物2(/+f+f)岀e目鏡承擔(dān)的視場(chǎng)角為227、瑞利判據(jù)：定義一：一個(gè)點(diǎn)物衍射圖樣的中央極大與近旁另一點(diǎn)物衍射圖樣的第一極小重合,作為光學(xué)系統(tǒng)的分辨極限,認(rèn)為此時(shí)系統(tǒng)恰好可以分辨開兩個(gè)點(diǎn)物,稱此分辨標(biāo)準(zhǔn)為瑞利判據(jù)。定義二：兩個(gè)波長的亮條紋只有當(dāng)它們合強(qiáng)度曲線中央極小值低于兩邊極大值的0.81時(shí)才能被分辨開。28、平面波、球面波、柱面波的一般式：B-v“exprIkr一wtk丿exP：r29、球面波的傍軸近似：r=Jx2+y2+d2r為到點(diǎn)源(0,0,-d)的距離rrAkE一exp(ikd)expi(x2+y2)exp(iwt)d2d3

11、0、相速度：等相面的傳播速度。wvk相31、群速度：振幅恒值點(diǎn)的移動(dòng)速度。32、維納光駐波實(shí)驗(yàn)：證實(shí)了光駐波的存在,光波中對(duì)乳膠起感光作用的主要是電矢量33、反射系數(shù)：sin(0-0)tan(0-0)r12r12ssin(0+0)ptan(0+0)1212反射比：34、35、nnPT1kn+n21光波的疊加原理：當(dāng)光波在空間某區(qū)域相遇時(shí),在相遇點(diǎn)產(chǎn)生的合振動(dòng)是各個(gè)波單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生振動(dòng)的矢量和。36、準(zhǔn)單色光：波長寬度為AX與中心波長入之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1的光波。37、干涉：在兩個(gè)（或多個(gè)）光波疊加的區(qū)域，某些點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱，形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強(qiáng)強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象。38、在擴(kuò)

12、展光源照明下楔形平板產(chǎn)生的干涉條紋的定域面應(yīng)如何確定：定域面可由照明場(chǎng)中對(duì)應(yīng)于覽0的光線通過干涉系統(tǒng)后在干涉場(chǎng)中的交點(diǎn)的軌跡來確定。39、干涉濾光片在可見光區(qū)內(nèi)的中心波長：2nhcos二m入。40、橫向相干寬度：當(dāng)光源寬度等于臨界寬度時(shí)，通過s1，s2兩點(diǎn)的光不能發(fā)生干涉，則稱此時(shí)的s1，s2兩點(diǎn)之間的距離為橫向相干寬度。41、空間相干性：若通過光波場(chǎng)橫方向上兩點(diǎn)的光在空間相遇時(shí)能夠發(fā)生干涉，則稱通過這兩點(diǎn)的光具有空間相干性?？臻g相干性源于光源的大小。42、時(shí)間相干性：若同一光源在相干時(shí)間At內(nèi)不同時(shí)刻發(fā)出的光，經(jīng)過不同的路徑相遇時(shí)能夠產(chǎn)生干涉，則稱光的這種相干性為時(shí)間相干性。43、相干時(shí)間：

13、我們把光通過波列長度或相干長度所需的時(shí)間稱為相干時(shí)間。44、眼睛直接觀察楔板干涉場(chǎng)比用儀器觀察更容易觀察到干涉條紋 人眼具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，能使最清晰的干涉條紋成像在視網(wǎng)膜上； 人眼的瞳孔比一般地透鏡的孔徑小得多，限制了擴(kuò)展光源的實(shí)際有效尺寸，加大了人眼觀察干涉區(qū)域的定域深度。45、衍射：當(dāng)入射光波面受到限制后，將會(huì)背離原來的幾何傳播路徑，并呈現(xiàn)光強(qiáng)不均勻分布的現(xiàn)象。46、惠更斯-菲涅耳衍射理論的核心內(nèi)容：子波相干疊加。47、第i帶波帶片的半徑r2二ifki48、光學(xué)薄膜的作用：減小光能在光學(xué)元件表面上的反射損失。ognnnno-G+n(nn49、單層膜n=、nn2nh=入/2p=kn丿I50、

14、雙層膜inn=Gn2nio51、倏逝波：沿著第二介質(zhì)表面流動(dòng)的波。52、光拍現(xiàn)象：光強(qiáng)隨時(shí)間時(shí)大時(shí)小變化的現(xiàn)象。53、相干光束會(huì)聚角：對(duì)應(yīng)干涉場(chǎng)上某一點(diǎn)P的兩支相干光線的夾角。54、干涉孔徑角：對(duì)于干涉場(chǎng)某一點(diǎn)P的兩支相干光線從光源發(fā)出時(shí)的張角。55、缺級(jí)現(xiàn)象：當(dāng)干涉因子的某級(jí)主極大值剛好與衍射因子的某級(jí)極小值重合，這些主極大值就被調(diào)制為零，對(duì)應(yīng)級(jí)次的主極大就消失了，這種現(xiàn)象就是缺級(jí)。56、坡印亭矢量：它表示單位時(shí)間內(nèi)，通過垂直于傳播方向的，單位面積的電磁能量的大小。它的方向代表的是能量流動(dòng)的方向。57、相干長度：對(duì)于光譜寬度為A九的光源而言，能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象的最大光程差。58、全偏振現(xiàn)象：當(dāng)

15、入射光是自然光，入射角滿足9+9=-時(shí)，反射光中只有S波，沒有P波，122這樣的現(xiàn)象就叫全偏振現(xiàn)象。此時(shí)的入射角即為布儒斯特角tan9=n/n12159、馬呂斯定律：從起偏器出射的光通過一檢偏器，透過兩偏振器后的光強(qiáng)I隨兩器件透光軸的夾角9而變化，即I=IC0S29稱該式表示的關(guān)系式為馬呂斯定律。o60、雙折射：一束光射向各向異性的介質(zhì)中，分為兩束的現(xiàn)象。61、光柵分光性能的主要指標(biāo)：光柵的角、線色散，光柵的色分辨本領(lǐng)。62、光柵的色分辨本領(lǐng)：指可分辨兩個(gè)波長差很小的譜線的能力。求得是h的最小間隔63、自由光譜范圍：F-P干涉儀或標(biāo)準(zhǔn)具能分辨的最大波長差(AX)。求得是h的最大間隔S.R64、

16、若F-P干涉儀兩鏡面間距改變Ah時(shí)，兩光波的干涉條紋就重合一次，則有人.2A九人7Am二1二m一m二Ah12九九1265、衍射光柵：能對(duì)入射光波的振幅或相位進(jìn)行空間周期性調(diào)制，或?qū)φ穹拖辔煌瑫r(shí)進(jìn)行空間周期性調(diào)制的光學(xué)元件稱為衍射光柵。66、入射角為i的光照明在光柵上，d(sini土sin0)二m九67、光源的臨界寬度：條紋對(duì)比度剛好下降為0時(shí)的光源寬度。68、光源的許可寬度：當(dāng)光源寬度不超過其臨界寬度的4/1時(shí)條紋對(duì)比度依然是很好的(9.0vK),我們把此時(shí)的光源寬度稱為光源的許可寬度。69、在等厚干涉裝置中，光源的許可寬度為SS二20f=n為楔板折射率，n為112/h70、影響干涉場(chǎng)可見度的主要因素：兩相干光束的振幅比，光源大小，光源的非單色性。71、晶體的主平面：光線在晶體中的傳播方向與晶體光軸組成的平面稱為該光線的主平面。72、晶體的主截面：晶體光軸和晶面法線組成的面為晶體的主截面。73、晶體的光軸：晶體中存在一個(gè)特殊的方向，當(dāng)光在晶體中沿此方向傳播時(shí)不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。74、非常光：光入射到單軸晶體中，發(fā)生雙折射而產(chǎn)生兩種互相垂直振動(dòng)的偏光，其一為尋常光另一為非常光。非常光的振動(dòng)方向垂直于尋常光振動(dòng)方向，且與光軸的夾角不等于90。非常光的折射率值隨著其振動(dòng)方向