應(yīng)用光學(xué)課件復(fù)習(xí)1匯總

應(yīng)用光學(xué)復(fù)習(xí)課程內(nèi)容第一章幾何光學(xué)基本原理第二章共軸球面系統(tǒng)的物像關(guān)系第三章眼睛和目視光學(xué)系統(tǒng)第四章平面鏡棱鏡系統(tǒng)第五章光學(xué)系統(tǒng)中成像光束的選擇第八章光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評價對成像的要求第一章幾何光學(xué)基本原理像與成像的概念光是怎么走的？－－光的傳播規(guī)律

光是什么？－－光的本性問題1.

光波與光線光的本質(zhì)是電磁波頻率和光速，波長的關(guān)系在透明介質(zhì)中，波長和光速同時改變，頻率不變

光線的概念能夠傳輸能量的幾何線，具有方向波面：波動在某一瞬間到達的各點組成的面光線是波面的法線波面是所有光線的垂直曲面2.幾何光學(xué)基本定律直線傳播定律反射定律折射定律3.折射率和光速：相對折射率：

一種介質(zhì)對另一種介質(zhì)的折射率絕對折射率介質(zhì)對真空或空氣的折射率4、發(fā)生全反射的條件（1）由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)（2）I1>I0入射角大于全反射角5、光學(xué)系統(tǒng)分類

透鏡：正透鏡、負透鏡問題：正透鏡是否一定成實像？負透鏡是否一定成虛像？像：實像、虛像物：實物、虛物問題：望遠鏡的目鏡成什么像？虛物實像虛物未經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)變換的會聚同心光束的心，稱為虛物．

虛像經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)變換后的發(fā)散同心光束的心，稱為虛像．實物實像實物未經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)變換的發(fā)散同心光束的心，稱為實物．

實像經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)變換后的會聚同心光束的心，稱為實像．會聚同心光束發(fā)散同心光束會聚同心光束會聚同心光束理想像與理想光學(xué)系統(tǒng)點成點像、線成線像、面成面像例:如圖所示，一圓柱形容器，底面直徑和高度相等，當(dāng)在S處沿容器邊緣的A點方向觀察空筒時，剛好看到筒底圓周上的B點。保持觀察點位置不變，將筒中注滿某種液體，可看到筒底的中心點，試求這種未知液體的折射率是多大？§2-1共軸球面系統(tǒng)中的光路計算公式§2-2符號規(guī)則§2-3球面近軸范圍內(nèi)的成像性質(zhì)和近軸光路計算公式§2-4近軸光學(xué)的基本公式和它的實際意義§2-5共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點——主平面§2-6單個折射球面的主平面和焦點§2-7共軸球面系統(tǒng)主平面和焦點§2-8用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像§2-9理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系式

第二章共軸球面系統(tǒng)的物像關(guān)系§2-10光學(xué)系統(tǒng)的放大率§2-11物像空間不變式§2-12物方焦距和像方焦距的關(guān)系§2-13節(jié)平面和節(jié)點§2-14無限遠物體理想像高的計算公式§2-15理想光學(xué)系統(tǒng)的組合§2-16理想光學(xué)系統(tǒng)中的光路計算公式§2-17單透鏡的主平面和焦點位置的計算公式概念符號規(guī)則焦點主平面、主點節(jié)平面、節(jié)點軸向放大率、垂軸放大率、角放大率求理想像作圖法成像公式本章研究共軸球面系統(tǒng)求像的問題1.已知光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),由物求像（1）只求某一共軛面的物像關(guān)系，可由該物平面上的軸上點出發(fā)，利用公式（2-6）￣（2-10）計算一條近軸光線。

轉(zhuǎn)面公式：

再由§2-4公式（2-15）求像高（2）由§2-4中近軸光學(xué)基本公式求像（2-12）（2-14）（2-15）（3）如要求若干共軛面上的物像關(guān)系，可先使用公式（2-20）和(2-7)~(2-10)計算兩條平行于光軸的光線，求出系統(tǒng)的焦點位置，再使用公式（2-21）計算出主平面位置，然后使用共軛點方程式——牛頓公式或高斯公式，求出各個像平面的位置和放大率。（2-20）（2-21）（4）由單透鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使用公式(2-63)~(2-65)求出該單透鏡的主平面和焦點位置，然后使用共軛點方程式——牛頓公式或高斯公式，求出各個像平面的位置和放大率。2.光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)（r,d）未知,而已知各子系統(tǒng)主平面和焦點位置，由物求像（1）利用§2-15的組合公式，求出組合系統(tǒng)的主平面和焦點位置，然后使用共軛點方程式——牛頓公式或高斯公式，求出各個像平面的位置和放大率。（2）對某一特定共軛面求像時，可利用§2-16的公式（2-57）、（2-58），【計算舉例】已知兩個光學(xué)系統(tǒng)的焦距分別為求此組合系統(tǒng)的主平面和焦點位置。（1）焦點位置的計算由公式（2-53）、（2-49）、（2-50）得

（2）焦距的計算根據(jù)公式（2-51）將已知條件和計算結(jié)果表示在圖2-42中。例題5.

有一光源通過輔助正透鏡和被測負透鏡成像，當(dāng)屏幕移動到距離負透鏡100毫米處時，獲得光源像，去掉負透鏡后，屏幕前移25毫米時，重新獲得光源像，求負透鏡焦距為多少？第三章眼睛和目視光學(xué)系統(tǒng)1.眼睛a.人眼的調(diào)節(jié)和適應(yīng)視度：

距離l以m為單位，且有正有負;SD以m-1為單位。如觀察前方2m處的目標(biāo)時，l=-2,SD=-0.5;如觀察無限遠目標(biāo)，l=∞,SD=0。b.遠點、近點、明視距離最大調(diào)節(jié)范圍＝近點視度－遠點視度c.眼睛的視角分辨率：把剛能分辨的兩物點對眼睛的張角（、）

對目視光學(xué)儀器的一般要求：1.擴大視角當(dāng)用一視放大率為10倍的儀器進行觀察時,它在網(wǎng)膜上所成的像高正好等于人眼直接觀察時像高的10倍。2.平行光出射目標(biāo)通過儀器后應(yīng)成像在無限遠,或者說要平行光出射,以便人眼在完全放松的自然狀態(tài)下,使無限遠目標(biāo)成像在網(wǎng)膜上。放大鏡、顯微鏡、望遠鏡都必須滿足這兩個要求。3.放大鏡視放大率：4.顯微鏡的工作原理-yF’物F目

y’

ω儀

目鏡物鏡f’物-f目Δ顯微鏡的組合焦距f所以，又有：視放大率：5.望遠鏡的工作原理a.視放大率公式b.伽利略望遠鏡、開普勒望遠鏡c.望遠鏡的垂軸放大率、軸向放大率都與共軛面位置無關(guān)。例：用望遠鏡觀察時,要鑒別5公里處200毫米的間距，應(yīng)選用多大倍率的望遠鏡？6.眼睛的缺陷與校正近視眼的特點：近視眼的像方焦點在視網(wǎng)膜前方，無限遠物不能成像在網(wǎng)膜上近視眼遠點距離所對應(yīng)的視度表示近視的程度。如遠點距離為-0.5m時,光學(xué)上稱近視為-2視度,和醫(yī)學(xué)上的近視-200度相對應(yīng)。近視眼的校正：采用負透鏡，焦距等于遠點距離遠視眼的特點：遠視眼的遠點在眼睛后方；近點距離比正常人眼增加遠視眼的校正：采用正透鏡，焦距等于遠點距離第四章平面鏡棱鏡系統(tǒng)單平面鏡對空間物體成像符合理想；物像關(guān)于平面鏡對稱；像的大小與物的大小相等；成鏡像，不相似當(dāng)平面鏡繞著和入射面垂直的軸線轉(zhuǎn)動α角時，入射角改變了α，而反射光線將改變2α，轉(zhuǎn)動方向和平面鏡的轉(zhuǎn)動方向相同。位于兩平面鏡公共垂直面內(nèi)的光線，不論它的入射方向如何，出射光線的轉(zhuǎn)角永遠等于兩平面鏡間夾角的二倍，旋轉(zhuǎn)方向與反射面按反射次序由P1轉(zhuǎn)動到P2的方向相同。例：欲看到人體的全身像，平面反射鏡尺寸至少多大？如何放置？鏡中的像放大倍率為多少？為什么？

第五章光學(xué)系統(tǒng)中成像光束的選擇概念孔徑光闌、視場光闌、漸暈出射瞳孔、入射瞳孔物方遠心光路：將孔徑光闌放置在像方焦平面處，入瞳在無限遠像方遠心光路：將孔徑光闌放置在物方焦平面處，出瞳在無限遠成像光束選擇例題:一個開普勒望遠鏡由焦距為240毫米，直徑為40毫米的物鏡和焦距為30毫米的目鏡組成，孔徑光闌位在物鏡框上，分劃板的直徑為20毫米。問物方視場角為多少？出瞳距離為多少？出瞳直徑為多少？

（1），所以即為物方視角。

（2），所以即為像方視角。（3）出瞳是孔徑光闌在系統(tǒng)像空間所成的像，對目鏡來說：由可得：解得（4）所以

1)色差:（1）軸向色差1.像差（2）垂軸色差2)