应用光学入门关键知识

浙大应用光学知识点及课时安排_通过课时分出哪些是重点_doc97

浙江大学应用光学知识点 -------------------------------------------------------------------------------- 第一章几何光学基本定律与成像概念(3学时) 1. 发光点、波面、光线、光束 2. 光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律及其矢量形式 3. 全反射及临界角 4. 光程与极端光程定律（费马原理） 5. 光轴、顶点、共轴光学系统和非共轴光学系统 6. 实物（像）点、虚物（像）点、实物（像）空间、虚物（像）空间 7. 完善成像条件 第二章球面与球面系统(3学时) 1. 子午平面 2. 物（像）方截距、物（像）方倾斜角 3. 符号规则 4. 近轴光线与近轴区，高斯光学，共轭点，单个折射球面成像特征：对细小平面以细光束成完善像，像面弯曲 5. 阿贝不变量，单个折射球面的近轴物像位置关系 6. 折射球面的光焦度、焦点和焦距 7. 垂轴放大率、沿轴放大率、角放大率：物理意义及关系 8. 拉氏不变量 第三章平面与平面系统(5学时) 1. 平面镜的像，平面镜的偏转，双平面镜二次反射像特征及入、出射光线的夹角

2. 平行平板的近轴光成像特征 3. 常用反射棱镜及其展开、结构常数 4. 屋脊棱镜与棱镜组合系统，坐标判断 5. 角锥棱镜 6. 折射棱镜及其最小偏角，光楔 7. 光的色散 8. 光学材料及其技术参数 第四章理想光学系统(9学时) 1. 理想光学系统原始定义 2. 理想光学系统的焦点、焦平面、主点、主平面 3. 理想光学系统的节点 4. 理想光学系统的物像位置关系，牛顿公式和高斯公式 5. 理想光学系统物方焦距与像方焦距的关系 6. 理想光学系统的拉氏不变量 7. 理想光学系统的光焦度及其与焦距的关系 8. 理想光学系统的垂轴放大率、沿轴放大率和角放大率及其关系 9. 几个特殊位置的三种放大率 10. 理想光学系统的作图法 11. 理想光学系统的组合：作图法和计算法 12. 远距型和反远距型理想光学系统模型 13. 多光组组合，正切计算法，截距计算法 14. 各光组对总光焦度的贡献

应用光学实验报告

（操作性实验） 课程名称：应用光学 实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量 指导教师： 班级：学号：学生姓名： 一、实验目的 1.学会调节光学系统共轴。 2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。 3.研究透镜成像的规律。 4.学习测定光具组基点和焦距的方法 二、仪器用具 1、光源（包括LED，毛玻璃等） 2、干板架 3、目标板 4、待测透镜（Φ50.0，f75.0mm） 5、反射镜 6、二维调节透镜/反射镜支架 7、白屏 8、节点器（含两Φ40透镜，f 200和f 350） 三、基本原理

1.自准直法测焦距 如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象B A ''，像B A ''位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。 图1.2 自准直法测会聚透镜焦距原理图 2. 二次成像法测焦距 由透镜两次成像求焦距方法如下： 图1.3 透镜两次成像原理图 当物体与白屏的距离f l 4>时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如上图所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证明： l d l f 42 2-=' 上式表明：只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确． 3.主面和主点 若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样 L M

2019河北工业大学考研大纲-822 工程光学基础

河北工业大学2019年硕士研究生招生考试 自命题科目考试大纲 科目代码：822 科目名称：工程光学基础 适用专业：仪器科学与技术、仪器仪表工程（专业学位） 一、考试要求 工程光学基础适用于河北工业大学机械工程学院仪器科学与技术专业、仪器仪表工程（专业学位）专业硕士研究生招生专业课考试。主要考察对于工程光学基础的基本概念、方法及运用所学知识分析问题和解决问题的能力。 二、考试形式 试卷采用客观题型和主观题型相结合的形式，主要包括选择题、填空题、判断题、简答题、计算题、分析论述题、设计题等。考试时间为3小时，总分为150分。 三、考试内容 （一）几何光学基本定律与成像概念 1、几何光学的基本定律：折射定律、反射定律、全反射定律、马吕斯定律、费马原理等。 2、几何光学的基本概念：光波、折射率等。 （二）光线光路计算及近轴区成像 1、单个折射球面光线计算 能够利用公式进行实际光路中的光线轨迹运算。 2、近轴区单个折射球面及球面系统的成像物象位置关系计算 能够利用光线追迹计算结果初步判断光学系统的像差；能够利用近轴区的各种公式计算像的位置，像的大小并判断像的虚实。 （三）理想光学系统

1、理想光学系统的基本理论 能够利用共线成像理论求解基点和基面，并完成图解法求像。 2、理想光学系统的解析法求像 能够利用工作理想光学系统的各种计算公式计算理想光学系统的物象位置关系、计算像的大小、位置并判断像的虚实；能够利用节点的性质进行实际问题的分析。 3、光学系统的组合 利用两个理想光学组合等效系统的基点和基面的几何求解方法求解任何所需要的透镜。利用正切法将三个及以上系统的组合等效系统求解。 4、透镜 能够利用透镜的相关公式求解透镜的焦距和基点位置。 （四）平面与平面元件 1、平面元件简介 能够利用平面镜的成像特性解释各种有关平面镜的光学现象及成像特点。能够利用平面镜的旋转性、平移性、双面镜的成像特性进行系统设计。 2、平行平板 能够平行平板成像公式及成像特性解释有关光学现象并应用到实际之中。 3、反射棱镜及像方坐标系求解 能够利用反射棱镜像方坐标系及透镜在不同情况下的像方坐标系的求解方法求解系统的像方坐标系；能够利用棱镜的光学系统的成像方法进行光学系统分析。 4、折射棱镜及光楔 利用折射棱镜最小偏向角的原理解决实际光学问题；学生能够利用光楔的作用分析其在光学系统中的作用。

典型光学系统试验

\ 本科实验报告 课程名称：应用光学实验姓名：韩希 学部：信息学部系：信息工程专业：光电 学号：3110104741 指导教师：蒋凌颖 实验报告

课程名称： 应用光学实验 指导老师 成绩：__________________ 实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 同组学生姓名： 蒋宇超、陈晓斌 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。 二、实验内容和原理 (1)望远镜特性的测定 测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距错误!未找到引用源。；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角错误!未找到引用源。，像方视场角错误!未找到引用源。；测定望远镜的最小分辨角φ。 对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距错误!未找到引用源。和目镜焦距错误!未找到引用源。确定，其视觉放大率可表示为 (2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率 式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）； y ′——由测微目镜所刻得的像高。 (3)显微物镜数值孔径的测定 显微物镜的数值孔径为错误!未找到引用源。,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。若在空气中n=1,则错误!未找到引用源。。 数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值）， 专业： 光电信息工程 姓名： 韩希 学号： 3110104741 日期：2013年6月15日 地点：紫金港东四605

应用光学-北京理工大学

《应用光学》 课程编号：****** 课程名称：应用光学 学分：4 学时:64 (其中实验学时：8) 先修课程：大学物理 一、目的与任务 应用光学是电子科学与技术（光电子方向）、光信息科学与技术和测控技术与仪器等专业的技术基础课。它主要是要让学生学习几何光学、典型光学仪器原理、光度学等的基础理论和方法。 本课程的主要任务是学习几何光学的基本理论及其应用，学习近轴光学、光度学、平面镜棱镜系统的理论与计算方法，学习典型光学仪器的基本原理，培养学生设计光电仪器的初步设计能力。 二、教学内容及学时分配 理论教学部分（56学时） 第一章:几何光学基本原理(4学时) 1.光波和光线 2.几何光学基本定律 3.折射率和光速 4.光路可逆和全反射 5.光学系统类别和成像的概念 6.理想像和理想光学系统 第二章:共轴球面系统的物像关系(14学时) 1.共轴球面系统中的光路计算公式 2.符号规则 3.球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 4.近轴光学的基本公式和它的实际意义 5.共轴理想光学系统的基点——主平面和焦点 6.单个折射球面的主平面和焦点 7.共轴球面系统主平面和焦点位置的计算 8.用作图法求光学系统的理想像 9.理想光学系统的物像关系式 10.光学系统的放大率

11.物像空间不变式 12.物方焦距和像方焦距的关系 13.节平面和节点 14.无限物体理想像高的计算公式 15.理想光学系统的组合 16.理想光学系统中的光路计算公式 17.单透镜的主面和焦点位置的计算公式 第三章:眼睛的目视光学系统(7学时) 1.人眼的光学特性 2.放大镜和显微镜的工作原理 3.望远镜的工作原理 4.眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 5.空间深度感觉和双眼立体视觉 6.双眼观察仪器 第四章:平面镜棱镜系统(9学时) 1.平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 2.平面镜的成像性质 3.平面镜的旋转及其应用 4.棱镜和棱镜的展开 5.屋脊面和屋脊棱镜 6.平行玻璃板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 7.确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 8.共轴球面系统和平面镜棱镜系统的组合 第五章:光学系统中成像光束的选择(5学时) 1.光阑及其作用 2.望远系统中成像光束的选择 3.显微镜中的光束限制和远心光路 4.场镜的特性及其应用 5.空间物体成像的清晰深度——景深 第六章:辐射度学和光度学基础(10学时) 1.立体角的意义和它在光度学中的应用

应用光学实验报告

应 用 光 学 实 验 报 告 姓名：xxx 班级：xxx 学号：xx

1.了解学习使用zemax软件，并用zemax完成透镜实验。 2.了解学习使用tfcalc软件，并用tfcalc完成光学薄膜设计和分析实验。 实验内容 1.应用zemax设计一个F/4的镜片，焦距为100mm，在轴上可见光谱范围内，使用BK7玻璃。生成光学特性曲线，光程差曲线，点列图，并进行简单优化。 2.应用tfcalc设计一个光学薄膜，并进行分析。 实验过程 任务一 1.根据教程学习了解zemax。 2.首先，运行ZEMAX。为系统输入波长，在第一个“波长”行中输入486， 在第二行的波长列中输入587，最后在第三行输入656。 3.设置权重为1.0。 4.定义孔径。由于需要一个F/4镜头，所以需要一个25mm的孔径。 5.增加第四个表面。物体所在面为第0面，然后才是第1（STO是光阑面），第 2和第3面（标作IMA）。 6.选用玻璃BK7。并输入镜片厚度是4mm。 7.确定曲率半径，前面和后面的半径分别是100和-100，并输入一个100的值， 作为第2面的厚度。 8.应用光线特性曲线图进行判断。 9.优化设计。 10.应用点列图及OPD图衡量光学性能。 任务二 1.根据教程学习了解tfcalc。 2.运行tfcalc。 3.设置光薄膜层数。 4.设置每层所用的物质（如TIO2，SIO2等）。 5.运行获得分析曲线图。

任务一 图一光线特性曲线图 图二光线特性曲线图（纠正离焦后）

图三像差图 图四OPD图

图五多色光焦点漂移图 图六点列图

任务二 图七（选用6层薄膜，材料如图所示） 说明：采用六层薄膜，介质分别为SIO2,TIO2，SIO2,TIO2，SIO2,TIO2。 图八（设置“反射”所得） 说明：波长在400—700nm之间薄膜适合透射，在700—1200nm之间适合反射。

应用光学教案第一章

[考试要求] 本章要求考生了解几何光学的基本术语、基本定律、光路计算及完善成像 的条件。 [考试内容] 几何光学的基本定律、全反射现象的应用、完善成像的含义及条件、近轴光 学系统的光路计算和球面光学成像系统的物像位置关系。 ［作业］ P13：2、3、4、7、8、9、16、17、18、19、21 第一章 几何光学基本定律与成像概念 第一节 几何光学基本定律 一、 光波与光线 1、光波性质 性质：光是一种电磁波，是横波。 可见光波，波长范围 390nm —780nm 光波分为两种： 1)单色光波―指具有单一波长的光波； 2)复色光波―由几种单色光波混合而成。如：太阳光 2、光波的传播速度ν 1)与介质折射率 n 有关； 2)与波长λ有关系。 v = c / n c 为光在真空中的传播速度 c ＝3×10 8 m/s ；n 为介质折射率。 例题 1：已知对于某一波长λ而言，其在水中的介质折射率 n ＝4/3，求该波长的 光在水中的传播速度。 解： v = c / n ＝3×10 8 /4/3＝2.25×10 8 m/s 3、光线：没有直径、没有体积却携有能量并具有方向性的几何线。 4、光束：同一光源发出的光线的集合。 会聚光束：所有光线实际交于一点（或其延长线交于一点） 图 1-1 会聚光束 图 1-2 发散光束

?n sin I m = n ' sin I ' 根据折射定律， ? 发散光束：从实际点发出。（或其延长线通过一点） 说明：会聚光束可在屏上接收到亮点，发散光束不可在屏上接收到亮点，但却可 为人眼所观察。 5、波面（平面波、球面波、柱面波） 平面波：由平行光形成。平面波实际是球面波的特例，是 R ? 时的球面波。 球面波：由点光源产生。 柱面波：由线光源产生。 二、 几何光学的基本定律 即直线传播定律、独立传播定律、折射定律、反射定律。 1、 直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光沿直线传播（光线是直线）。 直线传播的例子是非常多的，如：日蚀，月蚀，影子等等。 2、 独立传播定律：从不同光源发出的光束，以不同的方向通过空间某点时，彼 此互不影响，各光束独立传播。 3、 反射定律： 反射光线和入射光线在同一平面、且分居法线两侧，入射角和 反射大小相等，符号相反。 4、 折射定律：入射光线、折射光线、通过投射点的法线三者位于同一平面， 且 sin I sin I ' ＝ n ' n 图 3 折反定律 5、 全反射： 1） 定义：从光密介质射入到光疏介质，并且当入射角大于某值时，在二种介质 的分界面上光全部返回到原介质中的现象。 刚刚发生全反射的入射角为临界角，用 I m 表示。 ? I ' = 90 ? sin I m = n ? I m = arcsin n ' n 2）全反射发生的条件：

应用光学各章知识点归纳

应用光学各章知识点归 纳 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第一章 几何光学基本定律与成像概念 波面：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。光的传播即为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。 波前：某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律： 1）直线传播定律：在各向同性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。 2）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。 3）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。 4）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比，即n n I I ''sin sin = 光路可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。 光程：光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质：单晶体（双折射现象） 马吕斯定律：光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。 费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。 全反射临界角：1 2arcsin n n C = 全反射条件： 1）光线从光密介质向光疏介质入射。 2）入射角大于临界角。 共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点：物/像光束的交点。 实物/实像点：实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点：由光线延长线构成的成像点。 共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。（A ，A ’的对称性） 完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。每一个物点都对应唯一的像点。 理想成像条件：物点和像点之间所有光线为等光程。

应用光学复习提纲-超详细复习过程

《应用光学》总复习提纲 第一章 ★1、光的反射定律、折射定律 I 1 = R 1 ；n 1 sinI 1 =n 2 sinI 2 2、绝对折射率 介质对真空的折射率。 通常把空气的绝对折射率取作1，而把介质对空气的折射率作为“绝对折射率”。 ★3、光路可逆定理 假定某一条光线，沿着一定的路线，由A传播到B。反过来，如果在B点沿着相反的方向投射一条光线，则此反向光线仍沿原路返回，从B传播到A。 ★4、全反射 光线入射到两种介质的分界面时，通常都会发生折射与反射。但在一定条件下，入射到介质上的光会全部反射回原来的介质中，没有折射光产生，这种现象称为光的全反射现象。 发生全反射的条件可归结为: （1）光线从光密介质射向光疏介质； （2）入射角大于临界角。 (什么是临界角？) ★5、正、负透镜的形状及其作用 正透镜：中心比边缘厚度大，起会聚作用。负透镜：中心比边缘厚度小，起发散作用。 ★7、物、像共轭 对于某一光学系统来说，某一位置上的物会在一个相应的位置成一个清晰的像，物与像是一一对应的，这种关系称为物与像的共轭。 例1：一束光由玻璃（n=1.5）进入水中(n=l.33)，若以45°角入射，试求折射角。 解：n1sinI1=n2sinI2 n1=1.5; n2=l.33; I1=45°代入上式得I2=52.6° 折射角为52.6° 第二章 ★1、符号规则； 2、大L公式和小l公式 ★3、单个折射球面物像位置公式

例：一凹球面反射镜浸没在水中，物在镜 前300mm 处，像在镜前90mm 处，求球面反射镜 的曲率半径。 n ′l ′－n l =n ′－n r l =-300mm ，l ′=-90mm 求得r=-138.46mm 由公式解：由于凹球镜浸没在水中，因此有n ′=-n=n 水 ★4 例：已知一个光学系统的结构参数：r = 36.48mm ； n=1；n ′=1.5163；l = -240mm ；y=20mm ；可求 出：l ′=151.838mm ，求垂轴放大率β与像的大小 y ′。11518380417215163240041722083448nl'..n'l .() y'y ..mm ββ?===-?-=?=-?=-解：解：★=1的一对共轭面即为主平面。其物平★4、像方焦点、像方焦距、 物方焦点、物方焦距 物点位于无限远时，它的像点位于F ′处，F ′称为“像方焦点”。 从像方主点H ’到像方焦点F ’之间的距离称为像方焦距。 物方焦点、物方焦距…… 5、单个折射球面的物方焦距公式 6、单个折射球面的像方焦距公式 7、物方焦距和像方焦距的关系 nr f n'n =--n'r f 'n'n =-f 'n f n '=-

应用光学实验

实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧 一. 引言 不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成，因此掌握一些常用的光学元器件的结构和性能，特点和使用方法，对安排试验光路系统时正确的选择光学元器件，正确的使用光学元器件有重要的作用 二．实验目的 掌握光学专业基本元件的功能；调整光路，主要包括共轴调节、调平行光和针孔滤波。 三．基本原理 (一)、光学实验仪器概述: 主要含： 激光光源，光学元件，观察屏或信息记录介质 1. 激光光源; 激光器即Laser(Light Amplification by stimulated emission of radiation)，原意是利用受激辐射实现光的放大．然而实际上的激光器,一般不是放大器,而是振荡器,即利用受激辐射实现光的振荡,或产生相干光。 . 960年,梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器.现在被广泛用于各个行业 激光的特性:(1)高度的相干性(2)光束按高斯分布 激光器的分类: (1)气体激光器——He-Ne激光器,Ar离子激光器 (2)液体激光器——染料激光器 (3)固体激光器———半导体激光器,红宝石激光器 本套实验方案的选择的激光器是气体型He-Ne内腔式激光器,波长为632.8nm的红光，功率2mW。个别实验中还会用到白光点光源。 2、用于光学实验的元件一般包括： 防震平台、分束镜、扩束镜、准直镜、反射镜、成像透镜、傅立叶变换透镜、多自由度微调器、可变光栏、观察屏等部件。如果是全息实验还需要快门、干版架、自动曝光和显定影定时器、记录干版等。

（本实验方案中，扩束镜采用针孔空间滤波器，准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜均采用双凸透镜） ⑴防震平台 光学实验需要一个稳定的工作平台。特别是对于全息图制作实验，由于是参考波和物光波干涉条纹的记录，如果在曝光过程中因为振动导致两光波有变化，就要影响干涉条纹的调制度。通常要求该光波的振动变化小于十分之一波长。影响稳定性的因素有震动、空气流和热变化等。震动的主要影响来自地基的震动，如果记录系统部件的机构有松动就会把震动放大，所以必须对工作台采取减震措施。专用全息气浮工作台是最好的减震台。简单的减震方法可用砂箱、微塑料、气垫（用汽车、飞机轮子的内胎）和重1000～2000kg的铸铁或花岗岩，并应安装一个隔离罩。如果不用隔离罩，记录全息图时室内不要通风，工作人员不要大声讲话和距工作台远一些。 ⑵光学元件 ①分束镜: 分束镜是光学实验系统的一个重要元件，它的作用是将激光束分为两束，在干涉仪系统组装的实验中可产生两束有一定夹角的相干波，在全息制作实验中可产生参考光和物体的物光光波。分束镜一般是在玻璃板上镀干涉膜。干涉膜有两种：多层介质膜和金属膜。分光比可以连续变化或分段变化。 ②扩束器(扩束镜): 因激光束的发散角很小，需要用一个扩束镜以加大光束的发散角。通常可用20倍、40倍的显微物镜或焦距很短的单片正透镜或负透镜。本实验方案中，扩束镜采用针孔空间滤波器。 ③双凸透镜: 准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜之功能均可使用不同内径和焦距的双凸透镜来实现。为了提高光的透射率，透镜面要镀增透膜。在选用透镜时，要选用没有缺陷和污脏的透镜.(因为它们会使观察或记录图像产生噪声) ④反射镜: 当光入射到普通反射镜的玻璃基版上时，要先经过折射再反射，反射光的损失很大。同时玻璃片基的两面会因多次反射引入杂散光。所以光学实验需用表面平整度高和涂有多层反射膜的高反射率反射镜。 ⑤其它: 还有一些辅助元件：如多自由度微调器，可三维控制镜架或者滤波器的位置和方向；可变光阑包括可调的狭缝和圆孔光阑、观察屏可用白纸或白屏；电子计时器用来控制曝光时间等。 3、光学信息的记录介质 主要用在全息类实验中。包括两大类,一类银盐感光材料，另一类非银盐感光材料，其中非银盐感光材料又包括，重铬酸盐明胶、光致聚合物等材料。银盐感光材料灵敏度高，但是衍射效率低。非银盐感光材料响应速度快，能及时的记录和显示，材料分辨率高，有些材料能多次反复使用，不用贵金银，免除了暗室的显影定影操作，加工过程简便快速，但灵敏度低。它们各有优缺点，而且不同的非银盐感光材料的性能也是不一样的。 (二)、共轴调节： 光学实验中经常要遇到用一个或多个透镜成像，为了获得较好的像，必须使各个透镜的主光轴重合（即共轴），并使物体位于透镜的主光轴附近。另外，为

应用光学各章知识点归纳

第一章 几何光学基本定律与成像概念 波面：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。光的传播即为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。 波前：某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律： 1）直线传播定律：在各向同性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。 2）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。 3）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。 4）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比，即 n n I I ' 'sin sin = 光路可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。 光程：光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质：单晶体（双折射现象） 马吕斯定律：光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。 费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。 全反射临界角：1 2 arcsin n n C = 全反射条件： 1）光线从光密介质向光疏介质入射。 2）入射角大于临界角。 共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点：物/像光束的交点。 实物/实像点：实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点：由光线延长线构成的成像点。 共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。（A ，A ’的对称性） 完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。每一个物点都对应唯一的像点。 理想成像条件：物点和像点之间所有光线为等光程。

2012应用光学期末复习提纲(1)

几何光学期末复习提纲 第一章几何光学基本定律与成像概念 1.几何光学与物理光学的区别？ 2.理解几何光学的基本概念：可见光的波长范围、单色光、复色光、光源；均匀介质、各向同性介质； 光线、法线、波面、光束等。 3.理解并掌握几何光学的四大基本定律：直线传播、独立传播定律的内容及限制；折射与反射、全反射 定律的内容及应用；光的可逆性原理的内容。 4.了解费马原理、马吕斯定律的内容。 5.理解并掌握光学系统成完善像的概念及条件（三种表述） 6.掌握光路计算的基本概念与符号规则。（在习题中体会其应用） 7.掌握光路计算的一般思路： (1)理解单个折射球面元件具有的普遍意义：平面——球面的特例，反射——折射的特例。 (2)宽光束——近轴系光束： a.理解物点发出的宽光束经单个折射球面成非完善像的概念，如存在球差； b.理解物点在近轴区内以细光束成完善像（高斯像）、物像共轭的概念，掌握近轴光路计算的公式： 近轴条件，阿贝不变式、拉赫不变量，三种放大率及成像特性分析。（包括单个折射球面和单个反射球面两种情况） (3)单个球面元件——共轴球面光学系统：理解二者的关系及相关概念，明确物体经光学系统成像是物 点发出的光线经光学系统逐面折、反射的结果；理解并掌握共轴球面系统在近轴区的过渡公式、拉赫不变量、成像放大率的公式。 第二章理想光学系统 8.理解理想光学系统、物像共轭的定义，理解共轴理想光学系统的成像性质，结合第（3）点体会理想 光学系统中三对基点（面）的提出，对成像位置的确定有何意义？ 9.基点和基面： (1) 理解各基点（面）的定义，其物像共轭点（面）分别是什么？ (2) 理解各基点（面）的性质，特别是物点位于其上时，成像性质，如垂轴放大率、角放大率有何特殊性？对应什么物理意义？理想光学系统两焦距之间的关系？ (3) 掌握其在图解法求像中的应用。（结合8中最后一问理解11中解析法求像的理论依据） (4) 特例：物像空间介质相同（折射率相同）时：一对节点与主点重合；物、像两方焦距的绝对值相等。 10.轴外点、轴上点的图解法求像的依据：理想光学系统基点基面的性质、典型光线。 11.解析法求像：牛顿公式、高斯公式(物象位置的起算点)及相应的成像放大率表达式，特别是垂轴放大·率 的应用。 12.掌握两光组组合的公式及应用：（例如：各光组是单个折射/反射球面，薄透镜等简单情况） (1) 各光组相对位置的表示：焦点间隔（光学间隔）、主面间隔；

北京理工大学820应用光学考试大纲

本资料由理硕教育整理，理硕教育是全国唯一专注于北理工考研辅导的学校，相对于其它机构理硕教育有得天独厚的优势。丰富的理工内部资料资源与人力资源确保每个学员都受益匪浅，确保理硕教育的学员初试通过率89%以上，复试通过率接近100%，理硕教育现开设初试专业课VIP一对一，初试专业课网络小班，假期集训营，复试VIP一对一辅导，复试网络小班，考前专业课网络小班，满足学员不同的需求。因为专一所以专业，理硕教育助您圆北理之梦。详情请查阅理硕教育官网 820应用光学 一、考试要求 1．设置本考试科目的目的在于考核报考考生掌握应用光学基础知识的范围，以及理解的深度； 2．考核的知识范围主要围绕几何光学的基本理论与应用、理想光学系统的成像性质、共轴球面光学系统的物象关系、近轴光学的理论与计算方法、眼睛的构造和特性、目视光学仪器的基本原理与计算方法、平面镜棱镜系统的成像特性分析应用及计算方法、各种光学系统中成像光束的选择方法、辐射度学和光度学的基础理论、各种情况下光学系统中的光能量计算方法、光学系统成像质量评价的各种指标和评价方法以及各种光学系统分辨率的表示和计算方法； 3．考生应注重基础理论知识的掌握，同时又能够灵活地应用所学知识解决应用问题； 4．答题概念准确，表述清楚，书写和作图规范，卷面整洁，回答问题一律写在答题纸上。 二、考试内容 1．几何光学基本原理。几何光学基本定律，光路可逆和全反射现象，成像概念，理想像和理想光学系统； 2．共轴球面系统的物像关系。符号规则，近轴区成像性质及相应公式，主平面和焦点，作图法求像，物像关系式，放大率，物像空间不变式，物像方焦距，节平面，理想像高，光学系统的组合，单透镜公式； 3．眼睛和目视光学系统。人眼的特性，放大镜、显微镜和望远镜，眼睛缺陷和视度调节，空间深度和立体视觉； 4．平面镜棱镜系统。平面镜的旋转，棱镜展开，屋脊棱镜，平板玻璃和棱镜外形尺寸计算，确定成像方向，球面和平面镜棱镜系统的组合；

《应用光学》课程导学

《应用光学》课程导学 一、课程构成及学分要求 《应用光学》课程主要由三部分构成：48（64）学时的理论教学（3或4学分）、16学时的实验教学（0.5学分）、为期二周的课程设计（2学分）。 二、学生应具备的前期基本知识 在学习本门课程之前学生应具备前期基本知识：物理光学、大学物理、高等数学、平面几何、立体几何等课程的相关知识。 三、学习方法 1．课前预习、课后复习； 2．独立认真完成课后作业； 3．课堂注意听讲，及时记录课堂笔记； 4．在教材基础上，参看多本辅助教材及习题集。 四、课程学习的主要目标 1．掌握经典的几何光学的理论内容； 2．了解部分像差理论的基本思想； 3．掌握典型的光学系统的基本原理及设计方法。 五、授课对象 课程适用于光电信息工程专业、测控技术与仪器专业、生物医学工程专业、信息对抗技术专业、探测制导与控制技术专业及其相近专业等，课程面向大学本科学生第五学期开设。 六、教学内容及组织形式 1、理论课程教学内容 《应用光学》课程理论教学内容共计48学时，其内容主要由三部分构成：几何光学、像差理论、光学系统。 （1）几何光学 应用光学既是一门理论学科又是一门应用性学科，其研究对像是光。从本质上讲光是电磁波，光的传播就是波面的传播。但仅用波面的观点来讨论光经透镜或光学系统时的传播规律和成像问题将会造成计算和处理上的很大困难。但如果把光源或物体看成是由许多点构成，并把这种点发出的光抽象成像几何线一样的光线，则只要按照光线的传播来研究点经光学系统的成像问题就会变得简单而实用。我们将这种撇开光的波动本质，仅以光的粒子性为基础来研究光的传播和成像问题的光学学科分支称为几何光学。几何光学仅仅是一种对真实情况的近似处理方法，尽管如此，按此方法所解决的有关光学系统的成像、计算、设计等方面

《光学》考试大纲.doc

陕西科技大学硕士研究生入学考试 《光学》考试大纲 《光学》考试大纲主要考查学生对有关应用光学和物理光学尤其是物理光学方面的基础理论、基本概念和基本知识的掌握情况，以及运用基本光学理论解决基本实际光学问题的能力。 考试内容与基本要求：考查范围包括应用光学和物理光学两部分。 应用光学部分 一、几何光学基础 1．掌握几何光学基本概念、基本定律，包括光的直线传播定律、反射、全反射、折射定律和费马原理等的内容和应用。 2．了解完善成像条件的概念。掌握应用光学中的符号规则，了解单个折射球面的光线光路计算公式。 3．理解单折射面成像和球面反射镜成像的垂轴放大率、轴向放大率、角放大率和拉赫不变量的定义和物理意义。 4．理解共轴球面系统的过渡公式、成像放大率公式。 二、理想光学系统 1．理解共轴理想光学系统的基点、基面及某些特殊点的性质、共轭关系和经过光线的性质。 2．掌握图解法求像的方法，会作图求像。 3．掌握解析法求像的方法及成像分析、牛顿公式、高斯公式。理解多光组理想光学系统成像以及理想光学系统两焦距之间的关系。 4．理解和掌握理想光学系统的垂轴放大率、轴向放大率、角放大率、节点的计算公式和意义。 5．理解和掌握理想光学系统的组合公式和正切计算法。 三、平面与平面系统 1．掌握平面镜的成像特点和性质，平面镜的旋转特性，光学杠杆原理和应用。 2．掌握平行平板的成像特性，等效光学系统。 3．掌握反射棱镜的种类、基本用途、成像方向判别、等效作用与展开。 4．掌握折射棱镜的最小偏向角公式及应用，光楔的偏向角公式及其应用。

四、光学系统中的光束限制 1．理解和掌握孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的概念和它们的确定。 2．理解和掌握视场光阑、入窗、出窗、视场角的概念和它们的确定。 3．了解渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的概念及其对成像的影响。 4．理解物方远心光路的工作原理。 五、光线的光路计算及像差理论 1．掌握各种像差的概念、分类、对成像质量的影响、基本像差分析和消像差方法。了解像差的定义、种类和消像差的基本原则。 六、典型光学系统 1．了解眼睛的结构、成像的调节能力和分辨率，眼睛的缺陷和纠正。 2．掌握放大镜、显微镜和望远镜的结构、成像特点以及视角放大率和分辨率等的计算。 3．了解摄影系统、投影系统的概念、结构、成像特点和计算。 物理光学两部分 七、光的电磁理论基础 1．掌握电磁波的平面波、球面波和柱面波解及其性质、数学表示等。 2．掌握光在电介质分界面的反射和折射定律、菲涅尔公式，反射率和透射率，反射和折射的相位、偏振特性，全反射特性。 3．理解光在金属表面的反射和透射特性。 4．掌握波的叠加原理和计算方法、了解相速度和群速度概念。 八、光的干涉和干涉系统 1．理解干涉现象的概念和干涉条件。 2．掌握杨氏双缝干涉性质、装置、公式、条纹特点及其现象的应用。 3．理解条纹可见度的定义、影响因素及其相关概念。 4．掌握平行平板和楔形平板的双光束干涉定域面、干涉装置、干涉条纹的性质和计算。 5．掌握迈克尔逊典型双光束干涉系统及其应用。 6．掌握平行平板的多光束干涉性质和计算，理解法布里－珀罗干涉仪、光学薄膜与干涉滤光片的工作原理、性质和应用。 九、光的衍射 1．理解光波的标量衍射的惠更斯-菲涅尔原理，掌握基尔霍夫衍射理论，菲涅尔近似和夫朗和费近似。

应用光学各章知识点归纳

第一章几何光学基本定律与成像概念 波面：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, 为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是 光束。 波前：某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律： 1）直线传播定律： 在各向冋性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有： 日月食，小孔成像等。 2）独立传播定律： 从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中 的某点时彼此不影响，各光线独立传播。 3） 反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线 的两侧，反射角等于入射角。 4） 折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线 的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率 （折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方 向反射（折 射）出媒质的性质。 光程：光在介质中传播的几何路程 S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质： 光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质：单晶体（双折射现象） 马吕斯定律：光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。 全反射临界角：C = arcsin 全反射条件： 1） 光线从光密介质向光疏介质入射。 2） 入射角大于临界角。 共轴光学系统： 光学系统中各个光学兀件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点：物/像光束的交点。 实物/实像点： 实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点： 由光线延长线构成的成像点。 共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。（ A , A'的对称性） 完善成像：任何一个物点发出的全部光线， 通过光学系统后，仍然聚交于同一点。每一个物 之比，即 sin I sin I n' n 简称波面。光的传播即 光路可逆：光沿着原来的反射 费马原理： 光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。 n 2 n i

眼视光学应用光学

刘陇黔和张益珍主编的《眼视光学应用光学》试图为眼视光学专业学生学习专业课程奠定相关光学基础。其内容包括：几何光学的基本原理、平面镜和棱镜系统、球面系统、理想光学系统、光度学和色度学基础知识、光学系统的光阑和景深、光学系统的像差和典型光学系统。通过对本教材的学习，可为生理光学、视光学器械学、眼镜光学、接触镜学等专业课程打下基础。 编辑本段目录 第一章几何光学的基本原理第一节几何光学的基本概念和基本定律一、发光点和光束二、几何光学的基本定律三、全反射四、光的可逆性原理第二节光波和惠更斯原理一、波面和波线二、惠更斯原理三、波的衍射第三节光程与费马原理一、光程二、费马原理第四节成像一、实像和虚像与实物和虚物二、物与像的共轭性三、物像之间的等光程性习题第二章平面镜和棱镜系统第一节平面镜系统一、平面镜成像二、双平面镜系统成像第二节平行平板系统第三节反射棱镜第四节折射棱镜习题第三章球面系统第一节单球面折射成像一、单球面折射的光路基本公式二、单球面近轴区域折射成像三、单球面折射的光焦度和焦距第二节单折射球面近轴区域的放大率一、横向放大率二、纵向放大率三、角放大率四、物像方不变式第三节共轴球面系统一、共轴球面系统的结构参量二、共轴球面系统过渡公式三、共轴球面系统的拉赫不变量四、共轴球面系统的放大率第四节球面反射镜一、反射镜的物像关系二、放大率习题第四章理想光学系统第一节理想光学系统的性质第二节共轴理想光学系统的基点和基面一、焦点和焦平面二、主点和主平面三、节点和节平面第三节理想光学系统的物像关系一、图解法求物像关系二、解析法求物像关系第四节理想光学系统的放大率一、横向放大率二、纵向放大率三、角放大率四、几对特殊共轭面的放大率第五节理想光学系统的光焦度一、光束的聚散度二、光焦度第六节理想光学系统的组合一、组合光学系统的参数二、组合光学系统的主点和焦点三、组合光学系统的焦点位置公式和焦距公式四、组合光学系统的主点位置公式五、组合光学系统处于空气中的光焦度第七节透镜的基点和焦距一、单折射球面的基点和焦距二、透镜的焦距和基点位置三、位于空气中的透镜的焦距和基点位置第八节厚透镜一、双凸透镜二、双凹透镜三、平凸透镜四、平凹透镜五、正弯月形透镜六、负弯月形透镜七、等厚透镜八、几种玻璃厚透镜的主点第九节薄透镜一、薄透镜的基点和焦距二、薄透镜成像公式三、薄透镜组习题第五章光度学和色度学基础知识第一节光度学的基本概念一、辐射通量二、光通量三、光照度四、光亮度第二节光照度的计算一、被直接照明的物面光照度二、光学系统中像平面的光照度第三节光学系统中的光能损失计算一、透射面的反射损失二、光学材料的吸收损失三、镀金属层反射面的吸收损失第四节色度学基本知识一、光源的颜色特性和物体的光谱特性二、颜色的分类和特性三、颜色的匹配四、格拉斯曼颜色混合定律习题第六章光学系统的光阑和景深第一节光学系统的光阑一、孔径光阑二、视场光阑三、渐晕光阑四、消杂光光阑五、光阑的位置第二节光学系统的景深和焦深一、光学系统的景深二、光学系统的焦深第三节远心光学系统一、物方远心光学系统二、像方远心光学系统习题第七章光学系统的像差第一

应用光学实验报告.docx

成绩 信息与通信工程学院实验报告 （操作性实验） 课程名称：应用光学 实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量指导教师： 班级：学号：学生姓名： 一、实验目的 1.学会调节光学系统共轴。 2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。 3.研究透镜成像的规律。 4.学习测定光具组基点和焦距的方法 二、仪器用具 1、光源（包括LED ,毛玻璃等） 2、干板架 3、目标板 4、待测透镜（①50.0 f75.0mm） 5、反射镜 6二维调节透镜/反射镜支架 7、白屏 8、节点器（含两①40透镜，f 200和f 350） 三、基本原理

1. 自准直法测焦距 如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处, 那么物体上 各点发出的光经过透镜后， 变成不同方向的平行光，经透镜后方的反 射镜M 把平行光反 射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实 象AB ,像AB'位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。 此时物与透镜之 间的距离就是透镜的焦距f ,它的大小可用刻度尺直接测量出来。 B(A) 1 图1.2自准直法测会聚透镜焦距原理图 2.二次成像法测焦距 由透镜两次成像求焦距方法如下： 当物体与白屏的距离I ?4f 时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体 与白屏之 间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像?如上图所示，透 镜两位置之间的 距离的绝对值为d ,运用物像的共扼对称性质，容易证明： 「I 2 -d 2 f 4I 上式表明：只要测出d 和I ,就可以算出f .由于是通过透镜两次成像而求 得的 f , 这种方法称为二次成像法或贝塞尔法?这种方法中不须考虑透镜本身 的厚度，因此用这 种方法测出的焦距一般较为准确. 3.主面和主点 二二 O B Xf