完整版郁道银主编工程光学知识点

(完整 word 版)郁道银主编工程光学(知识点) 第一章小结（几何光学基本定律与成像概念） 1 1 、光线、波面、光束概念。、光线、波面、光束概念。 光线：光线： 在几何光学中， 我们通常将发光点发出的光抽象为许许多多携带能量并带 有方向的几何线。 波面：波面： 发光点发出的光波向四周传播时， 某一时刻其振动位相相同的点所构成的 等相位面称为波阵面，简称波面。 光束：光束：与波面对应所有光线的集合称为光束。 2 2 、几何光学的基本定律（内容、表达式、现象解释）、几何光学的基本定律（内容、表达式、现象解释） 1 1 ）光的直线传播定律：）光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光是沿着直线传播的。 2 2 ）） 光的独立传播定律：光的独立传播定律： 不同光源发出的光在空间某点相遇时， 彼此互不影响， 各光束独立传播。 3 3 ）反射定律和折射定律（全反射及其应用）：）反射定律和折射定律（全反射及其应用）： 反射定律：1、位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、反射光线和入射光 线位于法线的两侧，且反射角和入射角绝对值相等，符号相反，即I’’=-I。 全反射：当满足1、光线从光密介质向光疏介质入射，2、入射角大于临界角时， 入射到介质上的光会被全部反射回原来的介质中，而没有折射光产生。 sinIm=n’/n，其中Im为临界角。 应用：1、用全反射棱镜代替平面反射镜以减少光能损失。（镀膜平面反射镜 只能反射90%左右的入射光能）2、光纤 折射定律：1、折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、折射角的 正弦和入射角的正弦之比与入射角大小无关，仅由两种介质的性质决定。 n’sinI’=nsinI。 应用：光纤 (完整 word 版)郁道银主编工程光学(知识点) 4 4 ）光路的可逆性）光路的可逆性 光从A点以AB方向沿一路径S传递，最后在D点以CD方向出射，若光从D点以 CD方向入射，必原路径S传递，在A点以AB方向出射，即光线传播是可逆的。 5 5 ）费马原理）费马原理 光从一点传播到另一点， 其间无论经历多少次折射和反射， 其光程为极值。 （光 是沿着光程为极值（极大、极小或常量）的路径传播的），也叫“光程极端定律”。 6 6 ）马吕斯定律）马吕斯定律 光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入 射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 折/反射定律、 费马原理和马吕斯定律三者中的任意一个均可以视为几何光学的 一个基本定律，而把另外两个作为该基本定律的推论。 3 3 、完善成像条件（、完善成像条件（3 3种表述种表述) ) 1）、入射波面为球面波时，出射波面也为球面波； 2）、入射光束为同心光束时，出射光束也为同心光束； 3）、物点A1及其像点Ak’之间任意二条光路的光程相等。 4 4 、应用光学中的符号规则（、应用光学中的符号规则（6 6 条）条） 1 1）沿轴线段）沿轴线段(L(L、、L L’、’、r r）：）：规定光线的传播方向自左至右为正方向，以折射 面顶点 O 为原点。 2 2）垂轴线段）垂轴线段(h)(h)：：以光轴为基准，在光轴以上为正，以下为负。 3 3）光线与光轴的夹角）光线与光轴的夹角(U(U、、U U’’) )：：光轴以锐角方向转向光线，顺时针为正，逆 时针为负。 4 4）光线与法线的夹角）光线与法线的夹角(I (I、、I I’’) )：：光线以锐角方向转向法线，顺时针为正，逆时 针为负。 (完整 word 版)郁道银主编工程光学(知识点) 5 5）光轴与法线的夹角）光轴与法线的夹角( (φφ) )：：光轴以锐角方向转向法线，顺时针为正，逆时针为 负。 6 6）） 相邻两折射面间隔相邻两折射面间隔(d)(d)：： 由前一面的顶点到后一面的顶点， 顺光线方向为正， 逆为负。 5 5 、单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）、单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴） 6 6 、单个折射面的成像公式（定义、公式、意义）、单个折射面的成像公式（定义、公式、意义） 垂轴放大率成像特性：垂轴放大率成像特性： β0,成正像，虚实相反；β1,放大；|β|1，缩小。 轴向放大率结论：轴向放大率结论： 折射球面的轴向放大率恒为正，轴向放大率与垂轴放大率不等。 角放大率：角放大率：表示折射球面将光束变宽变细的能力；只与共轭点的位置有关，与 光线的孔径角无关。 (完整 word 版)郁道银主编工程光学(知识点) 7 7 、球面反射镜成像公式、球面反射镜成像公式 8 8 、共轴球面系统公式（过渡公式、成像放大率公式）、共轴球面系统公式（过渡公式、成像放大率公式） 第二章小结 (理想光学系统) 1 1、什么是理想光学系统？、什么是理想光学系统？ 为了系统的讨论物像关系，挖掘出光学系统的基本参量，将物、像与系统件的 内在关系揭示出来，可暂时抛开光学系统的具体结构（r,d,n），将一般仅在光学系 统的近轴区存在的完善成像，拓展成在任意大的空间中一任意宽的光束都成完善像 的理想模型。简单的说就是物像空间满足“点对应点，直线对应直线，平面对应平简单的说就是物像空间满足“点对应点，直线对应直线，平面对应平 面”的光学系统。面”的光学系统。 2 2、共轴理想光学系统的成像性质是什么？（、共轴理想光学系统的成像性质是什么？（3 3大点）大点） 1）位于光轴上的物点对应的共轭像点也必然位于光轴上；位于过光轴的某一 个截面内的物点对应的共轭像点必位于该平面的共轭像面内；同时，过光轴的任意 截面成像性质都是相同的 2）垂直于光轴的平面物所成的共轭平面像的几何形状完全与物相似。 3）如果已知两共轭面的位置和放大率，或者一对共轭面的位置和放大率，以 及轴上两对共轭点的位置，则其他一切物点的像点都可以根据这些已知的共轭面和 共轭点来表示。 3 3、无限远的轴上（外）物点的共轭像点是什么？它发出的光线有何性质？、无限远的轴上（外）物点的共轭像点是什么？它发出的光线有何性质？ (完整 word 版)郁道银主编工程光学(知识点) 像方焦点；它发出的光线都与光轴平行。 4 4、无限远的轴上（外）像点的对应物点是什么？、无限远的轴上（外）像点的对应物点是什么？ 物方焦点。 5 5、物（像）方焦距的计算公式为何？、物（像）方焦距的计算公式为何？ f’=h/tanU’，h为平行光线的高度，U’为像方孔径角。 6 6、物方主平面与像方主平面的关系为何？、物方主平面与像方主平面的关系为何？ 互为共轭。 光学系统的基点及性质？有何用途？光学系统的基点及性质？有何用途？ 一对主点和主平面，一对焦点和焦平面，称为光学系统的基点和基面。 一束平行光线经过系统后交于像方焦平面上一点，物方焦平面上一点光源发射 出的光线经过系统后是一组平行光线。 可用直接表示光学系统，便于推断和计算光路。 7 7、图解法求像的方法？、图解法求像的方法？ （可选择的典型光线和可利用的性质（可选择的典型光线和可利用的性质 5 5条条+1+1条）条） 8 8、解析法求像方法为何？（牛顿公式、高斯公式）、解析法求像方法为何？（牛顿公式、高斯公式） 1 1）牛顿公式：）牛顿公式： 2 2）高斯公式：）高斯公式： 9 9、由多个光组