郁道銀主編_工程光學(xué)知識點

1、1、波面：點光源發(fā)出的光波向四周傳播時，某一時刻其振動位相相同的點所構(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）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。）光的獨立傳播定律：不同光源發(fā)出的光在空間某點相遇時，彼此互不影響，各光束獨立傳 播。）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，入射到介質(zhì)上的光會被全部反射回原來的介質(zhì)中，而沒有折射光產(chǎn)生。sinIm=n 7n ,其中Im為臨界角。3、費馬原理光從一點傳播到另一點，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)中傳

2、播時，始終保持著與波面正交，并且入射波面與出射波面對 應(yīng)點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，出射波面也為球面波；2）、入射光束為同心光束時，出射光束也為同心光束；3）、物點Ai及其像點Ak之間任意二條光路的光程相等。6、單個折射面的成像公式（定義、公式、意義）nn _ n-nll 一 r112（反射球面，n=-n ） l l r1） 之布f 方攵人二釬戶一千一今去。國蒙白勺正俘U、人是，頭乂斗轉(zhuǎn)方文N ）本由I ； d方攵人產(chǎn)釬 “j方女人二*40 ot v = f3 上工步星安b J = n*uj1y, = nMy7、垂軸放大率成像特性：00,成正像，

3、虛實相反；B1,放大；| = 1）6 =2（n1） a cos小為叫光楔相對旋轉(zhuǎn)的角度。當(dāng)日=90時可用于測微小位移，單個棱鏡的偏向角6已知，棱鏡間距離 Az已知，則垂軸方向的微小位移 Ay=Az& = （n-1） a Az18、孔徑光闌：限制軸上物點孔徑角大小，并有選擇軸外物點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?？讖浇牵汗廨S上的物體點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、視場光闌：限制成像范圍的光闌。入窗/出窗：視場光闌經(jīng)前/后光學(xué)系統(tǒng)在物/像空間所成的像。視場角：主光線與光軸的夾角物方視

4、場角：在物空間，入窗邊緣對入瞳中心張的角像方視場角：在像空間，出窗邊緣對出瞳中心張的角。視場光闌、入窗、出窗三者成物像關(guān)系20、漸暈：由軸外點發(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：為了改善軸外點的成像，有意識的縮小某一二個透鏡直徑，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,視場角為的軸外光束在子午截面內(nèi)的光束寬度為 Deo,這 D與D之比稱為“漸暈系數(shù)”，用 Keo表示，即Keo =Dcd /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，軸外點主光線平行于光軸。作用：物即使不在設(shè)計位置，所成像調(diào)焦不準(zhǔn)，但彌散圓中

5、心間距不變，不會產(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、場鏡的定義、作用在一次實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。人眼極限分辨角彳60。25、顯微鏡系統(tǒng)：1）視覺放大率公式:=250f喏由250AT7T=再2）線視場公式：光學(xué)系統(tǒng)在物空間能成清晰像的范圍500織500fg 2 v =t an =-602 50顯微鏡的視覺放大率越大，其在物空間的線視場越小。3）數(shù)值孔徑、出瞳D出：NA=nsinuD出=500NA/ -4）

6、物鏡的分辨率：光學(xué)系統(tǒng)所成像符合理想時，光學(xué)系統(tǒng)能分辨的最小間隔a 0 50 5道威判據(jù)：仃=a =（斜入射時是道威判據(jù)）nsinu NA5）顯微鏡的有效放大率：5 OONA W1000NA7）目鏡的視度調(diào)節(jié):士 5外1OOO（8）生物顯微鏡D出=500NA/ -p _ D出_ D出D入D物漸暈系數(shù)K=50% ,目鏡的通光孔徑De =2hz =2tan。w 入=2* l入 li漸暈系數(shù)K=100%,目鏡的通光孔徑De=2（hz+Y）漸暈系數(shù)K=0,目鏡的通光孔徑De=2（hz-；）（9）測量顯微鏡D出=4D孔, r h-2h(l1-f1)tan -U =-D 孔= D 入=口物 D 孔l1l1

7、26、開普勒望遠(yuǎn)系統(tǒng)分辨率和放大率:_tg 二tg工作放大率:r=D物=2.3* r分辨率:6=60”/ =140/ D物漸暈系數(shù)K=50% ,目鏡的通光孔徑 De =2hz =2tano M入=2tanco*l出漸暈系數(shù)K=100%,目鏡的通光孔徑De=2（hz+四）2漸暈系數(shù)K=0,目鏡的通光孔徑De=2（hz-最大極限視場角tan。=、y為視場光闌的高度，tano=y2l 出2(l出 +fe)2(l 出 + fe+fo)目鏡承擔(dān)的視場角為2 .27、瑞利判據(jù):作為光學(xué)系定義一：一個點物衍射圖樣的中央極大與近旁另一點物衍射圖樣的第一極小重合, 統(tǒng)的分辨極限，認(rèn)為此時系統(tǒng)恰好可以分辨開兩個點

8、物，稱此分辨標(biāo)準(zhǔn)為瑞利判據(jù)。0.81時才能被定義二：兩個波長的亮條紋只有當(dāng)它們合強度曲線中央極小值低于兩邊極大值的 分辨開。28、平面波、球面波、柱面波的一般式：T TE = Aexp |i k Jwt)T匚 A c cE = exprE =v = fBwt了 exp .p k * r - wt29、球面波的傍軸近似:r = V,x2 +y2+d2 r為到點源(0,0,-d)的距離k z 22E = exp(ikd)expi (x y ) exp(-iwt) d2d30、相速度：等相面的傳播速度。w=vmk31、32、33、rssing -幻2)sin(- 4)t a $(一2)It a n1

9、( 飛)34、2 n2 n1-2 +n J群速度：振幅恒值點的移動速度。維納光駐波實驗：證實了光駐波的存在，光波中對乳膠起感光作用的主要是電矢量。反射系數(shù)：35、光波的疊加原理：當(dāng)光波在空間某區(qū)域相遇時，在相遇點產(chǎn)生的合振動是各個波單獨在該點 產(chǎn)生振動的矢量和。36、準(zhǔn)單色光：波長寬度為五與中心波長人之比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1的光波。37、干涉：在兩個（或多個）光波疊加的區(qū)域，某些點的振動始終加強，另一些點的振動始終減弱，形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強強弱分布的現(xiàn)象。38、在擴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：定域面可由照明場中對應(yīng)于芹0的光線通過干涉系統(tǒng)后在干涉場中的交點的軌跡來確定。39

10、、干涉濾光片在可見光區(qū)內(nèi)的中心波長：2nhcosO=m入。40、橫向相干寬度：當(dāng)光源寬度等于臨界寬度時，通過 si, s2兩點的光不能發(fā)生干涉，則稱此時 的si, s2兩點之間的距離為橫向相干寬度。41、空間相干性：若通過光波場橫方向上兩點的光在空間相遇時能夠發(fā)生干涉，則稱通過這兩點的光具有空間相干性?？臻g相干性源于光源的大小。42、時間相干性：若同一光源在相干時間 At內(nèi)不同時刻發(fā)出的光，經(jīng)過不同的路徑相遇時能夠產(chǎn) 生干涉，則稱光的這種相干性為時間相干性。43、相干時間：我們把光通過波列長度或相干長度所需的時間稱為相干時間。44、眼睛直接觀察楔板干涉場比用儀器觀察更容易觀察到干涉條紋人眼具有

11、自動調(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，限制了擴展光源的實際有效尺寸，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，將會背離原來的幾何傳播路徑，并呈現(xiàn)光強不均勻分布的 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。247、第i帶波帶片的半徑r； = if兒 48、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。2/黑-n49、單層膜 n = ronG 2nh=入 /2 P =n+n.n J50、雙層膜51、倏逝 波：沿著第二介質(zhì)表面流動的波。52、光拍現(xiàn)象：光強隨時間時大時小變化的現(xiàn)象。53、相干光束會聚角

12、：對應(yīng)干涉場上某一點 P的兩支相干光線的夾角。54、干涉孔徑角：對于干涉場某一點 P的兩支相干光線從光源發(fā)出時的張角。55、缺級現(xiàn)象：當(dāng)干涉因子的某級主極大值剛好與衍射因子的某級極小值重合，這些主極大值就 被調(diào)制為零，對應(yīng)級次的主極大就消失了，這種現(xiàn)象就是缺級。56、坡印亭矢量：它表示單位時間內(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的方向。57、相干長度：對于光譜寬度為五的光源而言，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)入射光是自然光，入射角滿足 4+62=時，反射光中只有S波，沒有P波,這樣的現(xiàn)象就叫全偏振現(xiàn)象。此時的入射角即為布儒斯特角ta

13、n4 =電/。59、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I隨兩器件透光軸的夾角6而變化，即I = I。cos2日稱該式表示的關(guān)系式為馬呂斯定律。60、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（九品。求得是h的最大間隔64、若F-P干涉儀兩鏡面間距改變Ah時，兩光波的干涉條紋就重合一次，則有,2.：-,.：m =1 = m1 - m2 = .:hT 265、衍

14、射光柵：能對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（sin i sinH） = m九67、光源的臨界寬度：條紋對比度剛好下降為0時的光源寬度。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時條紋對比度依然是很好的（9.0K）, 我們把此時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 S瓦=2df=fJn為楔板折射率，n為1n . h70、影響干涉場可見度的主要因素：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：晶體中存在一個特殊的方向，當(dāng)光在晶體中沿此方向傳播時不產(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的偏光，其一為尋常光，另一為非常光。非常光的振動方向垂直于尋常光振動方向，且與光軸的夾角不等于90。非常光的折射率值隨著其振動方向與光軸的夾角而變化。75、單軸晶體中