工程光學(xué) 知識(shí)點(diǎn)

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1、郁道銀主編工程光學(xué) 第一章小結(jié)（幾何光學(xué)基本定律與成像概念） 1 ）光的直線傳播定律： 2 ）光的獨(dú)立傳播定律： 3 ）反射定律和折射定律（全反射及其應(yīng)用）： 反射定律：即 I''=-I 。 折射定律：n ' sinl'二nsinl。 全反射：當(dāng)滿足1、光線從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射，2、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(lái)的介質(zhì)中，而沒(méi)有折射光產(chǎn)生。sinIm =n'/n，其中Im為臨界角。 應(yīng)用：1、用全反射棱鏡代替平面反射鏡以減少光能損失。2、光纖 4 ）光路的可逆性 5 ）費(fèi)馬原理 光從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)，其間無(wú)論經(jīng)歷多少次折射和反射，其光程為極值。

2、 6）馬呂斯定律 光線束在各向同性的均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，始終保持著與波面的正交性，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。 3 、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)A1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） 1） 垂軸放大率 聲十魯 判斷像的正倒、虛實(shí)及縮放。 2） 軸向放大率心焉=詞 3） 角放大率 廠才冷=** 4 ：' ct y = p 5）拉赫不變量J=nhu!y1=nuy 垂軸放大率成像特

3、性： B>o,成正像，虛實(shí)相反；B1,放大;|B|<1，縮小。 第二章小結(jié) 1 、什么是理想光學(xué)系統(tǒng)？ 任意大的空間中一任意寬的光束都成完善像的理想模型。 2、共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的成像性質(zhì)是什么？ （3大點(diǎn)） 1 ）位于光軸上的物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的共軛像點(diǎn)也必然位于光軸上；位于過(guò)光軸的某一個(gè)截 面內(nèi)的物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的共軛像點(diǎn)必位于該平面的共軛像面內(nèi)；同時(shí)，過(guò)光軸的任意截面 成像性質(zhì)都是相同的 4、 無(wú)限遠(yuǎn)的軸上（外）像點(diǎn)的對(duì)應(yīng)物點(diǎn)是什么？物方焦點(diǎn)。 5、 物（像）方焦距的計(jì)算公式為何？ F二h/tanU'，h為平行光線的高度，U'為像 方孔徑角。 6、 物方主

4、平面與像方主平面的關(guān)系為何？互為共軛。 光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)及性質(zhì)？有何用途？一對(duì)主點(diǎn)和主平面，一對(duì)焦點(diǎn)和焦平面，稱為 光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面。 一束平行光線經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后交于像方焦平面上一點(diǎn)，物方焦平面上一點(diǎn)光源發(fā)射出的 光線經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后是一組平行光線。 13 、幾種典型的光組組合及其特點(diǎn)（組成、特點(diǎn)和應(yīng)用）？ 1 、平面光學(xué)元件的種類？作用？（ 4 種） 平面反射鏡，唯一能成完善像的最簡(jiǎn)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(wú)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)折轉(zhuǎn)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。 2 、平面鏡的成

5、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。 3、光學(xué)杠桿原理和應(yīng)用？（測(cè)小角度和微位移） 從透鏡物方焦點(diǎn)發(fā)出光線束，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后成平行光束經(jīng)過(guò)微小偏轉(zhuǎn)6的平面鏡后反 射，再經(jīng)過(guò)系統(tǒng)匯聚在像方焦平面上，測(cè)得垂軸距離y，則y二f'tan26 =26f'，測(cè)桿 支點(diǎn)與光軸距離a，移動(dòng)量x， 0=tan0=x/a,so,y=（2f/a）x=Kx ，K為放大倍數(shù)。 4 、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(wú)光焦度的光學(xué)元件，只將像從物位置進(jìn)行一個(gè)軸向平移。 簡(jiǎn)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

6、，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 10、常用的光學(xué)材料有幾類？各有何特點(diǎn)？ 光學(xué)玻璃，制造工藝成熟，一般能透過(guò)波長(zhǎng)為0.35?2.5 pm的各色光 光學(xué)晶體，透射波段比光學(xué)玻璃寬，應(yīng)用日益廣泛 光學(xué)塑膠，密度小、重量輕、不易破碎等諸多優(yōu)點(diǎn) 第四章小結(jié)（ 光學(xué)系統(tǒng)中的光闌與光束限制） 2、 什么是孔徑光闌（作用）、入瞳、出瞳、孔徑角？它們的關(guān)系如何？ 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

7、。 孔徑光闌、入瞳和出瞳三者是物像關(guān)系。 主光線： 通過(guò)入瞳中心的光線。 3、 什么是視場(chǎng)光闌（作用）、入窗、出窗、視場(chǎng)角？它們的關(guān)系如何？ 限制成像范圍的光闌。 類似于入/ 出瞳。 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、如窗、出窗三者成物像關(guān)系 6、 照相系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況? （看第七章） 7 、望遠(yuǎn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況? 8 、顯微系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況 ? 物方遠(yuǎn)心光路原理與作 用. 9 、光瞳銜接原則

8、是什么? 為什么要遵守該原則? 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(guò)后面的系統(tǒng) 11 、什么是景深、遠(yuǎn)景景深、近景景深？景深公式和影響因素？ 景深：能在景象平面上獲得清晰像的物方空間深度范圍稱為景深 景深與入瞳孔徑有關(guān)，孔徑角越小，景深越大。（拍照時(shí)，調(diào)小光圈能獲得大的空 間深度的清晰像） 第六章小結(jié)（光線的光路計(jì)算及像差理論） 3 、各種像差的定義、影響因素、性質(zhì)、消像差方法？ 名稱 薨響因盍 性質(zhì) 危害 校正 晅差 孔徑 對(duì)稱性 正負(fù)組合.遵綠 孔徑、特妹位置 正弦差 孔徑 與孔徑光闌有關(guān) 知橢性 孑L袍光闌位買、 特殊

9、位苴 薑差 孔臣觀場(chǎng) 姜于孔徑的偲畫(huà)數(shù)、 關(guān)于觀場(chǎng)的奇函數(shù)、! 彗星狀彌散斑 對(duì)琢式站構(gòu) 視場(chǎng)〔細(xì)光束） 特殊位貫不存在 小R位直成驚厝 況不同 特硃位羞、孔鬧 中心 場(chǎng)曲 視場(chǎng)［細(xì)光束） 觀場(chǎng)甬為山值為0 中心與邊綾不能 屁時(shí)蓿慚 邊緣視馥 視場(chǎng) 垂軸像差，衣正負(fù) 像失真 對(duì)稱式結(jié)構(gòu)、邊 緣視場(chǎng) 電差 位貫 彩色彌散斑 正貫組合、EHD7 孔徑 倍率 視場(chǎng) 迫綠視址 第七章（典型光學(xué)系統(tǒng)）小結(jié) 1、正常眼、近視眼和遠(yuǎn)視眼的定義和特征是什么？應(yīng)如何校正非正常眼？調(diào)節(jié)能 力的計(jì)算公式是什么（7-1） ?人眼的分辨率二？ 眼睛

10、的遠(yuǎn)點(diǎn)在無(wú)限遠(yuǎn)處，即光學(xué)系統(tǒng)的后焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜上，稱為正常眼； 遠(yuǎn)點(diǎn)位于眼前有限距離，后焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜前，稱為近視眼，需佩戴一負(fù)透鏡； 遠(yuǎn)點(diǎn)位于眼后有限距離，后焦點(diǎn)位于視網(wǎng)膜后，稱為遠(yuǎn)視眼，需佩戴一正透鏡。 透鏡的焦距為f'，眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)lr ,使佩戴后眼睛的發(fā)散度R=1/lr- 1/f'。 遠(yuǎn)點(diǎn)距離lr,近點(diǎn)距離lp，遠(yuǎn)/近點(diǎn)發(fā)散度R=1/lr,P=1/lp ，單位為屈光度 (D )，眼睛的調(diào)節(jié)能力A=R-P。R表示近視眼或遠(yuǎn)視眼的程度，稱為視度。 人眼具有瞳孔調(diào)節(jié)和視度調(diào)節(jié)的能力。 人眼能分辨的物點(diǎn)間最小視角稱作視角鑒別率E，8^60 〃 2、什么是視覺(jué)放大率？表達(dá)式及其意義？它與光

11、學(xué)系統(tǒng)的角放大率有何異同？ 匚 /' tgc() tga) 一 、總 表示對(duì)人眼張角的放大倍率， 角放大率是一對(duì)共軛點(diǎn)及其共軛光線所張孔徑角的正切比，而視覺(jué)放大率是物體經(jīng) 過(guò)光學(xué)系統(tǒng)所成的像與它本身對(duì)眼睛張角的正切比。 4、顯微鏡系統(tǒng)： 6、望遠(yuǎn)系統(tǒng)（開(kāi)普勒） 5 ）開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)正透鏡組成，成倒像，需在光學(xué)系統(tǒng)間加一轉(zhuǎn)像系統(tǒng)（透 鏡或棱鏡），物鏡后焦平面上加分劃板（視場(chǎng)光闌）；伽利略望遠(yuǎn)鏡（物鏡是視場(chǎng) 光闌，瞳孔是孔徑光闌）由一正一負(fù)兩透鏡組成，成正像，由于其視覺(jué)放大率不大 故僅用于劇院觀劇使用。 7、攝影系統(tǒng)： 4 ）光圈的定義及其與孔徑光闌、分辨率、像面照度、景深的關(guān)系： 光圈數(shù)：F = f/D,光圈T,FJ, 孔徑2aT ,分辨率T ,像面照度T，景深J 8、投影系統(tǒng)： 3 ）其照明系統(tǒng)的銜接條件（2條） 1 ）照明系統(tǒng)的拉赫不變量J1要大于投影成像系統(tǒng)的拉赫不變量J2。 2） 保證兩個(gè)系統(tǒng)的光瞳銜接和成像關(guān)系。 第九章小結(jié)（ 光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)和像差公差） 1 、 常用像質(zhì)評(píng)價(jià)方法有幾種？ 瑞利判斷、中心點(diǎn)亮度、分辨率、星點(diǎn)檢測(cè)法、光學(xué)傳遞函數(shù)評(píng)價(jià)