工程光学-浙大基础2009-4
浙大工程光学专业课真题-心得体会
专业课，这个是外校生最关心的了，其实浙大光学工程还好啦，只推荐了一本参考书，但是不要真相信只需那本书就搞定了（牛人除外），浙大专业课推荐的书是郁道银和谈恒英的《工程光学》，其实出题人在命题时几何光学并非是参考的这本，他们参考的是浙大出版的李晓彤编的《几何光学，像差，光学设计》，这本书本人觉得难，尤其是像差部分，也许是我们本科没有学太多关于像差的缘故吧，总之这本书的成像系统方面要好好看，尤其是课后题，显微镜，望远镜和放大镜这些原理要弄懂，至于像差方面，能记多少记多少吧，可依据真题看看，哪些是出现频率很高的，哪些是较低的，分清主次，各个击破，另外也是需要一本习题集的，这个很多，我用的是哈工大的光学习题课教程，没用过别的，也不好比较，感觉还行吧！物理光学的话，浙大宝典——梁铨廷的《物理光学理论与习题》是必备的了，很古老的一本书，上面有很多题和浙大真题类似，有些与工程光学那本书的课后题是一样的，这个要好好看！还有考研真经——历年真题了，这个可以去研招办买，好像是4元一年，还有挂号邮寄费！专业课方面激光考察的不多，有时就一个大题10分，有时会再加上几个选择或填空，最多20分吧！这个依据真题看吧，考察哪些看哪些，考纲里要求的都必须看看，好在要求的也不多，这个应该不成问题！大概就是这些资料了，我买的较多，还买了一本物理学大题典——光学卷，还有钟锡华的光学课本，浙大的应用光学课件最好也抽空看看，比较系统，这个在空间共享里有！发现很多人问到专业课复习方法，其实这个是因人而异的，我自己觉得光学这门课很抽象，我本科学的时候就学的不好，所以我从师兄那学的经验是多看书多做题，书本的话我考研时前前后后看了不下4遍，习题做了至少2遍，真题做了3遍！基础不好的起初刚开始看课本做题时会感到看不懂不会做，这个不怕，一定要克服恐惧心理，多看几遍书，同时做些许题帮助理解，慢慢的，就会感到光学题虽然多，但类型却很有限的！其实现在回想起来，感觉光学的东西不算多，物光的话就是干涉、衍射、偏振，几光就是那几个成像系统和主要的像差，还有作图！好了，说的够多了，专业课就这些吧！网址：/read.php?tid-33485.html我说说我的复试经历吧：复试我的有5个老师，其中至少有两个是教授，在光电系的博导名录里可以找到。
《工程光学》
工程光学1. 简介工程光学是研究光的传播和相互作用的学科，它涉及到光的产生、传输、检测和控制等方面。
工程光学不仅在光学领域有广泛的应用，而且在许多其他工程学科中也扮演着重要的角色。
本文将介绍工程光学的基本概念、原理和应用。
2. 光的性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光波的传播速度是光速，大约是每秒300,000公里。
光的波长和频率之间有着确定的关系，根据电磁波的传播速度等于波长乘以频率的公式，我们可以计算出光波的频率和波长。
光的颜色是与波长有关的，不同波长的光对应不同的颜色。
光的频率越高，波长越短，对应的颜色就越靠近紫色；光的频率越低，波长越长，对应的颜色就越靠近红色。
光的可见波长范围是从400纳米到700纳米，超过这个范围的波长称为紫外线或红外线。
3. 光的传播与折射光在真空中的传播速度是恒定的，但在不同介质中传播时会发生折射现象。
折射是光线由一种介质进入另一种介质时发生的偏折现象。
当光线由光密介质射入光疏介质时，光线向法线方向偏折；当光线由光疏介质射入光密介质时，光线背离法线方向偏折。
根据斯涅尔定律，光线在折射界面上的入射角和折射角之间有固定的关系。
这个关系可以用折射定律来表示，即$n_1\\sin\\theta_1=n_2\\sin\\theta_2$，其中n1和n2分别是两种介质的折射率，$\\theta_1$和$\\theta_2$分别是入射角和折射角。
4. 光的反射与透射光在与界面发生接触时，可以发生反射和透射两种现象。
反射是光线从界面上反弹回来的现象，透射是光线穿过界面继续传播的现象。
根据反射定律，光线的入射角等于反射角，即$\\theta_1=\\theta_2$。
反射和透射的比例取决于入射光的功率和界面两侧介质的折射率。
当入射光从光疏介质射入光密介质时，反射光比较少，大部分光透射到光密介质中；当入射光从光密介质射入光疏介质时，反射光较多，只有少部分光透射到光疏介质中。
5. 光的衍射与干涉衍射是光通过一个孔或绕过障碍物时发生的现象，它使光的传播方向发生变化，并在光屏上形成暗、亮交替的条纹。
工程光学习题答案(附试题样本)
测控09级复习资料工程光学基础教程(课后重点习题答案)测控09级二○一一年六月二日第一章习题1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。
2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。
解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm。
3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。
而全反射临界角求取方法为：(1)其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。
4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。
4工程光学教学PPT 作者 郁道银 第四章
2ap p2 远近点 2a Z 2 pZ1 远景深 Δ1 p1 p 2a Z1 pZ2 近景深 Δ 2 p p2 2a Z 2
2ap p1 2a Z1
人眼极限 分辨角
通常容许弥散圆可表示为： Z1 Z 2 Z p
P''1
P'1
B A
主光线 -U
P'' O1
P1 P P2 O2
P'
U'
Q1 Q2
P''2
孔径光阑
P'2
出射光瞳
入射光瞳
通过入瞳中心的光线称为主光线，也通过孔径光阑和 出射光瞳中心,是各个物点发出的成像光束的光束轴线。
孔径光阑
3、关于孔径光阑需要注意的几个问题
物平面发生 变更，有可 能是孔径光 阑将易主。
若物体位于无限远，此时仅比较各个像本身的大 小，其口径最小者即为入射光瞳。 确定孔径光阑的方法，也可以先确定出射光瞳。
对称于光阑的对称式系统：入射光瞳和出射光瞳的 大小和倒正都一样，入瞳和出瞳之间的倍率为+1，入 射光瞳面和出射光瞳面分别与光学系统的物方主平面 和像方主平面重合。
孔径光阑
3、关于孔径光阑需要注意的几个问题
视场光阑
限制物平面或物空间范围的光阑称视场光阑。
P''1
Q2’
入射窗
P1
视场光阑 Q1Q2 是 视 场 光 (出射窗) 阑。 U'
P' Q2 Q1
P'1
B
-
A
U
P''
O1
P P2
O2
Q1’
P''2
工程光学基础绪论
❖光学部分：由各类透镜、棱镜、平面镜、 光栅等光学元件组合而成
Chapter1 2011.3
设计一个光电仪器的步骤
❖1. 初步设计 ❖ 原理方案拟定，外形尺寸计算，各分
系统确定
❖2 . 光学设计（像差设计） ❖ 确定具体的结构参数，校正像差，达
到要求的成像质量
Chapter1 2011.3
光学的另一个重要的分支是由成像光学、全息术和光 学信息处理组成的。这一分支最早可追溯到1873年阿贝提 出的显微镜成像理论，和1906年波特为之完成的实验验证； 1935年泽尔尼克提出位相反衬观察法，并依此由蔡司工厂 制成相衬显微镜，为此他获得了1953年诺贝尔物理学奖； 1948年伽柏提出的现代全息照相术的前身——波阵面再现 原理，为此，伽柏获得了1971年诺贝尔物理学奖。
不考虑光的本性 研究光的传播规律和传播现象
特点： 不考虑光的本性，把光认为是光线
光线的概念：能够传输能量的几何线，具有方向
光线概念的缺陷
Chapter1 2011.3
采用光线概念的意义： 1.用光线的概念可以解释绝大多数光学现象
影子、日食、月食
Chapter1 2011.3
2.绝大多数光学仪器都是采用光线的概 念设计的
Chapter1 2011.3
A
AO: 入射光线 OB: 反射光线 OC: 折射光线 NN: 过投射点所做的分界面法线 I1: 入射光线和分界面法线的夹 角，入射角 R1: 反射光线和分界面法线的夹 角， 反射角 I2: 折射光线和分界面法线的夹 角，折射角
Chapter1 2011.3
N B
I1
1
中红外线 10
远红外线 102
工程光学知识点整理
工程光学课件总结班级：姓名：学号：目录第一章几何光学基本原理 (1)第一节光学发展历史 (1)第二节光线和光波 (1)第三节几何光学基本定律 (3)第四节光学系统的物象概念 (5)第二章共轴球面光学系统 (6)第一节符号规则 (6)第二节物体经过单个折射球面的成像 (7)第三节近轴区域的物像放大率 (10)第四节共轴球面系统成像 (11)第二章理想光学系统 (13)第一节理想光学系统的共线理论 (13)第二节无限远轴上物点与其对应像点F’---像方焦点 (14)第三节理想光学系统的物像关系 1，作图法求像 (17)第四节理想光学系统的多光组成像 (21)第五节实际光学系统的基点和基面 (25)第六节习题 (27)第四章平面系统 (27)第一节平面镜 (27)第二节反射棱镜 (28)第三节平行平面板 (30)第四节习题 (31)第五章光学系统的光束限制 (31)第一节概述 (31)第二节孔径光栅 (33)第三节视场光栅 (34)第四节景深 (35)第五节习题 (36)第八章典型光学系统 (36)第一节眼睛的光学成像特性 (36)第二节放大镜 (39)第三节显微镜系统 (40)第四节望远镜系统 (44)第五节目镜 (46)第六节摄影系统 (47)第七节投影系统 (49)第八节光学系统外形尺寸计算 (49)第九节光学测微原理 (52)第一章几何光学基本原理光和人类的生产活动和生活有着十分密切的关系，光学是人类最古老的科学之一。
对光的每一种描述都只是光的真实情况的一种近似。
研究光的科学被称为“光学”（optics），可以分为三个分支：几何光学物理光学量子光学第一节光学发展历史1，公元前300年，欧几里得论述了光的直线传播和反射定律。
2，公元前130年，托勒密列出了几种介质的入射角和反射角。
3，1100年，阿拉伯人发明了玻璃透镜。
4，13世纪，眼镜开始流行。
5，1595年，荷兰著名磨镜师姜森发明了第一个简陋的显微镜。
工程光学
工程光学第二章理想光学系统1、一个折射率为1.52的双凸薄透镜，其中一个折射面的曲率半径是另一个折射面的2倍，且其焦距为5cm，则这两个折射面的曲率半径分别是（7.8）cm和（-3.9）cm。
2、一个薄透镜折射率为1.5，光焦度500D。
将它浸入某液体，光焦度变成-1.00D，则此液体的折射率为（1.502）。
3、反远距型光组由（一个负透镜和一个正透镜）组成，其特点是（工作距大于组合焦距）。
4、远摄型光组由一个（正透镜）和一个（负透镜）组成，其主要特点是（焦距大于筒长），因此该组合系统常用在（长焦距镜头）的设计中。
第三章平面与平面系统1、反射棱镜在光学系统中的主要作用有（折叠光路）、（转折光路）和转像、倒像等，在光路中可等效为平行平板加（平面反射镜）。
2、某种波长的光入射到顶角为60°的折射棱镜，测得最小偏向角为42°15′，则该种玻璃对于入射波长的折射率为（1.557）。
3、唯一能完善成像的光学元器件是（平面反射镜），利用其旋转特性可制作光学杠杆进行放大测量；利用双光楔也可以实现（微小角度和微小位移）的测量，主要有（双光楔旋转测微）和（双光楔移动测微）两种形式。
4、用于制作光学元件的光学材料包括光学玻璃，（光学晶体）和（光学塑料）三类。
选用光学玻璃时的两个重要参数是（折射率）和（阿贝常数）。
5、一个右手坐标的虚物，经一个直角屋脊棱镜反射后，成（右手）坐标的（虚）像。
第四章光学系统中的光束限制1、限制轴上物点成像光束宽度的光阑是（孔径光阑），而（渐晕光阑）在其基础上进一步限制轴外物点的成像光束宽度。
2、为减少测量误差，测量仪器一般采用（物方远心）光路。
3、测量显微镜的孔径光阑放置在（物镜后焦平面上），视场光阑放置在（一次实像面处），如果用1/2″的CCD接收图像并用14″的监视器观察图像，要求系统放大倍率为140倍，则显微镜的放大倍率是（5倍）。
第五章光线的光路计算及像差理论1、实际像与（理想像）之间的差异称为像差，包括单色像差和色差两大类。
工程光学基础 习题参考答案-第二章_02
3、设一系统位于空气中， 设一系统位于空气中，垂轴放大 率 β = −10 × ， 由物面到像面的距离 （共轭距） 共轭距）为 7200mm，物镜两焦点 间距离为 1140mm。求该物镜焦距， 求该物镜焦距， 并绘出基点位置图。 并绘出基点位置图。 解： 由公式 β = − x' f = − （2-4） ， f' x
f 2 ' = −240mm
8、一短焦距物镜 一短焦距物镜， 焦距物镜，已知其焦距为 35mm，筒长 L=65mm，工作距离 l k ' = 50mm ，按 最简单结构的薄透镜系统考虑， 最简单结构的薄透镜系统考虑，求系统结构。 求系统结构。 解： （仿照 （仿照 P32 P32 例 2） 利用正切计算法，设 h1 = 100mm ，有公式：
1 1 1 d （2-33） = + − f ' f1 ' f 2 ' f1 ' f 2 '
f1 ' f 2 ' nr1 r2 f ' = − f = − ∆ = ( n − 1)[n( r − r ) + ( n − 1)d ] 2 1 1 Φ = f ' − dr2 l ' = H n( r2 − r1 ) + ( n − 1)d − dr1 l = H n( r2 − r1 ) + ( n − 1)d
xx' = ff ' = − f ' 2 ∴ x' = − f2 x
代入数据得：
x = −∞, x' = 0.5625mm x = −10m, x' = 0.703mm x = −6m, x' = 0.9375mm x = −4m, x' = 1.406mm x = −2m, x' = 2.813mm