应用光学复习-1
青岛大学《应用光学》讲义 第一章
1应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-1 光波和光线1. . 光的本质电磁波(10nm~1mm )核心区域可见光380nm~780nm 2应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-1 光波和光线可见光单色光复色光766.50706.52656.28589.29587.57486.13435.83434.05546.07404.66单位: nm 750700650600550500450400620590570475495450红橙黄绿青蓝紫颜色分界线典型谱线A ’b C Dd e F g G ’h 及波长可见光色谱带及典型谱线C ’643.9备注: 颜色的分界线有不同定义, 也与照度有关.3应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-1 光波和光线2.波动光学的简单回顾真空中光速82.99810m sc =×介质中光速cn=v 光波在不同介质中传播，频率不变。
ν频率与波长和光速的关系cνλ=波面、波前与波线*4应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-1 光波和光线3. 从波动光学到几何光学波线→光线λ→光线表示光波的传播方向, 在各向同性、均匀的介质中, 光线总垂直于波面. (马吕斯定律)*5应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-1 光波和光线波面和光束的类型球面波同心光束S会聚光束S发散光束平面波平行光束6应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-1 光波和光线非球面波像散光束7应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-2 几何光学基本定律1.直线传播定律光在均匀透明的介质中按直线传播.2.反射定律折射定律光在两种均匀介质分界面上的规律.8应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-2 几何光学基本定律I I ′R −角度正负的规定由光线转到法线：顺时针为正逆时针为负光路图中一律标正值. O 入射光线介质1介质2折射率n 折射率n ′N N ′折射光线反射光线sin sin n I n I ′′=I R=−入射光线、反射光线、折射光线与入射点处界面法线在同一平面内.反射可视为折射的特例：n n′=−9应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-4 光路可逆和全反射一、光路可逆二、全反射三、费马原理四、马吕斯定律10应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-5 基本定律的向量形式I I ′R −O 入射光线介质1介质2折射率n 折射率n ′N N ′折射光线反射光线单位矢量0Q 单位矢量′′Q 0′Q 单位矢量单位法线0N n n ′′×=×0000Q N Q N 即()00n n ′′−×=00Q Q N sin , sin , I I ′′×=×=∴0000Q N Q N ∵上式数值成立矢乘等式表明三个矢量和它们代表的三条光线共面.1.折射定律的向量形式11应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-5 基本定律的向量形式折射定律的向量形式n n ′′×=×0000Q N Q N 令, n n ′′′==00Q Q Q Q ′×=×00Q N Q N 得()0′−×=0Q Q N 即表明与方向一致:()′−Q Q 0N 偏向系数Γ′−=0Q Q N ()cos cos n I n I Γ′′′=−=−0Q Q N i ()2222222222222cos sin sin cos n I n n I n n I n n n In n ′′′′′=−′=−′=−+′=−+0N Q ∵i ()222n n Γ′∴=−+−00N Q N Qi i Γ′=+0Q Q N 12应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-5 基本定律的向量形式反射定律的向量形式cos cos n I n I Γ′′=−Γ′=+0Q Q N 2.直线传播定律的向量形式直线传播定律可视为折射定律的特例.n n ′=3.反射定律的向量形式′=Q Q反射定律可视为折射定律的特例.n n ′=−I I′=−()cos cos 2cos =2n I n I n I Γ∴=−−−=−−0N Qi ()2′=−00N Q N Q Q i ()222n n Γ′=−+−00N Q N Qi i13应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-6 光学系统类别和成像的概念光轴共轴系统非共轴(离轴)系统光学系统各元件表面曲率中心在一条直线上.完善成像(点成像为点)的条件入射光是同心光束(球面波)时，出射光也是同心光束(球面波).共轴光学系统等价描述：共轭物像点间所有光线光程相等.14应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-7 理想像和理想光学系统理想像对光学系统成像的要求清晰成像(视场内)所有物点都完善成像, 每一个物点都对应唯一的像点.理想光学系统的性质(1) 直线成像为直线.O O A QQA ’理想光学系统成理想像的光学系统.15应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-7 理想像和理想光学系统理想光学系统的性质(2) 平面成像为平面.平面P A A’B’C’B C 平面P’F E E’F’16应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-7 理想像和理想光学系统子午面共轴理想光学系统的性质(1) 由系统的对称性决定的性质:共轴光学系统O O’光轴上物点的共轭像点也在光轴上.A A’子午面过光轴的某一截面, 它的共轭像平面也必过光轴. 各子午面成像性质相同. 可用一个子午面代表一个共轴系统.共轭的子午面共面.17应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-7 理想像和理想光学系统共轴光学系统O A B O’A’B’垂直于光轴的物平面，它的像平面也必然垂直于光轴.18应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-7 理想像和理想光学系统共轴理想光学系统的性质(2) 垂直于光轴的平面物所成的共轭平面像,其几何形状完全与物相似.即垂直于光轴的同一平面上各部分放大率相同.共轴光学系统注意一般来说，共轴理想成像系统的物像空间中的物与像并不一定相似.O’P’Q’Q P O A B E’G H A’B’G’H’E19应用光学与设计第一章几何光学基本原理1-7 理想像和理想光学系统共轴理想光学系统的性质(3) 如果已知两对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确定.基面基点共轴光学系统O ’P ’P O D D ’A A ’B B ’共轴光学系统D D ’OA B Q P Q ’P ’O ’A ’B ’。
应用光学 期中复习
显微系统
物镜框
物镜的像方 测量显微镜 焦平面(物方 远心光路)
长光路显微镜： -1×转像透镜（加 长光路）； 场镜（压低光线）
**两光学系统联用：光瞳衔接原则。
三、景深
1、基本概念：
人眼的极限分辨角： 1 0.00029rad
平面上的空间像；景像平面、对准平面； 景深，近（远）景平面，近（远）景深度； 正确透视距离；人眼极限分辨角。
d lF f (1 ) f2
f (1 lF d ) f1
f1f 2 f
f1 f 2 f
lH d f f2
★ 物方主点： lH f ( xF ) ( f1 ) f (lF )
★ 像方主点： l f x ( f ) l ( f ) H 2 F F
2、相关公式：
z D p ★弥散斑直径的允许值： z 对准平面：z p
景像平面
4ap2 ★ 景深 1 2 4a 2 p 2 2
2a 2 p tanU
p 2 p 2 1 2 2a p 2a p
4 p tan U 4 tan 2 U 2
**主光线：通过入瞳中心的光线。
出瞳
Q1
孔径光阑
L1
入瞳
L2
Q1
Q1
B
A
Q
Q
Q2
Q
Q2
A
B
C
Q2
主光线必然通过孔径光阑中心及出瞳中心。
二、典型光学系统
孔径光阑 （物镜 光圈 照相系统 望远系统 物镜框 视场光阑 其它
的空气间隔中）
底片框
位于物镜、 目镜共焦面 的分划板 位于目镜物 方焦面的分 划板
应用光学复习
反射率和透射率
sin 2 (1 2 ) Rs rs2 sin 2 (1 2 ) tan 2 (1 2 ) R p rp2 tan 2 (1 2 )
n2 cos 2 2 sin 21 sin 2 2 Ts ts n1 cos1 sin 2 (1 2 ) n2 cos 2 2 sin 21 sin 2 2 Tp tp n1 cos1 sin 2 (1 2 )cos 2 (1 2 )
因此，光纤不能有效地传递光能。通常将n0sinφm称为光纤的数值孔径
(NA)，显然，数值孔径表示式为
2 NA n12 n2
n1 n2 2n n 1
2 1
n1 2
n1 n2 n1
例一：一束自然光以布儒斯特角由空气入射到 玻璃(n=1.52)上，试求反射率和透射率及反射光 和透射光的偏振度。
E E0e i ( t kz )
单色球面波 A1 i ( t kr ) E e r 复色波
E eE0 cos( t kz )
A1为离开点光源单位距离处的振幅值。
A1 e ikr E r
E E0 l cos(l t kl z )
l 1
N
频率谱 单色波
rp tp
E0 rp E0 ip E0 tp E0 ip
n2 cos1 n1 cos 2 tan(1 2 ) n2 cos1 n1 cos 2 tan(1 2 )
2n1 cos1 2cos1 sin 2 n2 cos1 n1 cos 2 sin(1 2 )cos(1 2 )
干涉图样相对于ΔR=0的情况，沿着y方向发生了平移。
应用光学课件复习1
（2）焦距的计算
f 2 f 2 ( 100 )(100 ) 200 Δ 50 f1 f1 ( 100 )(100 ) xF 200 Δ 50 x F
根据公式（2-51）
d f1 f 2 50 100 100 50
f1f 2 (100 )( 100 ) f 200 Δ 50
直线传播定律 反射定律 折射定律
3.折射率和光速：
相对折射率： 绝对折射率
sin I1 v1 n1, 2 sin I 2 v2
一种介质对另一种介质的折射率
介质对真空或空气的折射率
c n v
4、发生全反射的条件
（1）由光密介质进入光疏介质
n2 （2）I1>I0 入射角大于全反射角 sin I 0 n 1
第二章共轴球面系统的物像关系
§2-1 共轴球面系统中的光路计算公式 §2-2 符号规则 §2-3 球面近轴范围内的成像性质和近轴光 路计算公式 §2-4 近轴光学的基本公式和它的实际意义 §2-5 共轴理想光学系统的基点——主平面 §2-6 单个折射球面的主平面和焦点 §2-7 共轴球面系统主平面和焦点 §2-8 用作图法求光学系统的理想像 §2-9 理想光学系统的物像关系式
例题:一个开普勒望远镜由焦距为240毫米，直径为40毫米的物镜 和焦距为30毫米的目镜组成，孔径光阑位在物镜框上，分划板的 直径为20毫米。问物方视场角为多少？出瞳距离为多少？出瞳直 径为多少？
10 ，所以 arctg 1即为物方视角。 （1） tg 24 240
（2）
（3）出瞳是孔径光阑在系统像空间所成的像，对目镜来说：
6.眼睛的缺陷与校正
应用光学总复习
匹兹凡和：以正负光焦度分离来校正
★像质评价 几何像差（像差曲线）、波像差(最大剩余波像差为最小的离焦原则)、 点列图、分辨率、光学传递函数
1. 做完题检查结果是否有可能性 例如，摄影系统景深若干mm不可能，显微系统景深过大不可能 放映系统像面照度零点几勒克斯不可能，摄影光圈数0.08不可能 玻璃折射率低于1.4或高于2不可能 2. 注意公式的适用范围 摄影系统景深与显微镜系统景深公式不同； 2 f ' 1 适用于孔阑在 L (2 ) f ' 适用于接触薄系统 xp ' e 物镜后焦面上 望远镜正常放大率和显微镜有效放大率勿混淆 3. 利用物像关系熟悉经典光学系统的一些特点 显微镜：物镜满足齐焦条件，当L一定，高倍时，l 小，l’大，低倍反之 分辨率、出瞳、数值孔径、景深与倍率的关系（理解） 望远镜：若筒长一定，Γ大，则 fo’大，fe’小，D大 当D一定，Γ大，则D’小 相对主观亮度：当D一定时 (t / e ) 到 D’ De时，为定值 若D’ De，则 2
主光线 下光线 辅轴 子午轴外球差
T
弧矢轴外球差
宽光束像散△X’ 宽光束弧矢场曲Xs’ 1 2 3 1’ 2’ 3’ C
细光束子午场曲xt’ 宽光束子午场曲Xt’ T T0 B’(B3’ B)0’ D B2’ (S0)
A B
S B1’
A0 ’
五、光束限制——本部分应与经典光学系统相结合复习
★孔阑，入瞳，出瞳；视阑，入窗，出窗；孔径角、视场角及其作用 ★拦光，渐晕，渐晕光阑，渐晕区，无渐晕条件 ★系统可能存在二个渐晕光阑，一个拦下光线，一个拦上光线 ★对准平面，景像平面，远景平面，近景平面，景深 ★物方（像方）远心光路——物方（像方）主光线平行于光轴
应用光学总复习与习题解答
总复习第一章 几何光学的基本定律 返回内容提要有关光传播路径的定律是本章的主要问题。
折射定律(光学不变量)及其矢量形式反射定律(是折射定律当时的特殊情况)费马原理(极端光程定律)，由费马原理导出折射定律和反射定律(实、虚)物空间、像空间概念 完善成像条件(等光程条件)及特例第二章 球面与球面系统 返回内容提要球面系统仅对细小平面以细光束成完善像基本公式：阿贝不变量放大率及其关系：拉氏不变量反射球面的有关公式由可得。
第三章 平面与平面系统返回内容提要平面镜成镜像夹角为 α 的双平面镜的二次像特征 平行平板引起的轴向位移反射棱镜的展开，结构常数，棱镜转像系统折射棱镜的最小偏角，光楔与双光楔关键问题：坐标系判断，奇次反射成像像，偶次反射成一致像，并考虑屋脊的作用。
第四章 理想光学系统返回内容提要主点、主平面，焦点、焦平面，节点、节平面的概念高斯公式与牛顿公式：当时化为，并有三种放大率，，拉氏不变量，，厚透镜：看成两光组组合。
＋＋组合：间隔小时为正光焦度，增大后可变成望远镜，间隔更大时为负光焦度。
－－组合：总是负光焦度 ＋－组合：可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统，其中负弯月形透镜可在间隔增大时变 成望远镜，间隔更大时为正光焦度。
第五章 光学系统中的光束限制 返回内容提要本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习。
孔阑，入瞳，出瞳；视阑，入窗，出窗；孔径角、视场角及其作用 拦光，渐晕，渐晕光阑 系统可能存在二个渐晕光阑，一个拦下光线，一个拦上光线 对准平面，景像平面，远景平面，近景平面，景深 物方（像方）远心光路——物方（像方）主光线平行于光轴第六章 光能及其计算 返回内容提要本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。
辐射能通量，光通量，光谱光视效率，发光效率 发光强度，光照度，光出射度，光亮度的概念、单位及其关系 光束经反射、折射后亮度的变化，经光学系统的光能损失， 通过光学系统的光通量，像面照度总之,第七章 典型光学系统 返回内容提要本章需要熟练掌握各类典型光学系统的成像原理、放大倍率、光束限制、分辨本领以及显微镜与照明 系统、望远镜与转像系统的光瞳匹配关系，光学系统的外形尺寸计算。
应用光学复习 第一章
复习课件 第一章 祝同学们考 试顺利
2
波动说
• 其认为
Wave theory
• 代表人物 – 胡克（R. Hooke） – 惠更斯（C. Huygens）提出的。 – 光是一种波动，光的传播不是微粒的运动， 而是运动能量按波的形式迁移的过程。 – 波动说能更简单地解释光的反射、折射现象。 – 遗憾的是由于把光现象看成某种机械运动过程，认 为光是一种弹性波，因而必须臆想一种特殊的弹性介 质（以太ether）充满空间，这种介质应密度极小和弹 性模量极大。这些均无法实验验证。
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5.费马原理 • 几何光学的三个基本定律，说明了光从一点传
播到另一点的传播规律，而费马原理则从光程 的角度阐述光的传播规律
• 费马原理，不是建立在实验基础上的定律，也
不是从数学上导出的定理，而是一个最基本的 假设。
• 费马原理是几何光学中光传播的理论基础。很
多定律和对事物总图像的描述，均可由其得到 正确的结果，但不是一种计算工具。
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•
波前 wave front 波前：某一瞬间波动所到达的位置构成的曲面 波面：传播过程中振动相位相同的各点所连结成的曲面 在任何的时刻都只能有一个确定的波前；波面的数目则是 任意多的 球面波：波面为球面的波，点光源 平面波：无穷远光源 柱面波：线光源
10
• 光线：传输光能的有方向的几何线
2.几何光学的适用条件 • 光学系统的尺度远大于光波的波长 • 介质是均匀和各向同性的
• 几何光学(Geometrical Optics)又叫射线光 学，是光学的重要组成部分，也是光学的基础。 • 它采用几何方法研究光在均匀介质中的传播 及应用，不涉及光的本质问题。 • 其基础是光波长趋于零(λ<<a, a为物体尺度)。
应用光学知识点
应用光学知识点第一章几何光学基本定律与成像概念1、波面：某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面成为波阵面，简称波面。
光的传播即为光波波阵面的传播。
2、光束：与波面对应的所有光线的集合。
3、波面分类：a)平面波：对应相互平行的光线束（平行光束）b)球面波：对应相较于球面波球心的光束（同心光束）c)非球面波4、全反射发生条件：a)光线从光密介质向光疏介质入射b)入射角大于临界角5、光程：光在介质中传播的几何路程l与所在介质的折射率n的乘积s。
光程等于同一时间内光在真空中所走的几何路程。
6、费马原理：光从一点传播到另一点，期间无论经过多少次折射和反射，其光程为极值。
7、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。
8、完善像：a)一个被照明物体每个物点发出一个球面波，如果该球面波经过光学系统后仍为一球面波，那么对应光束仍为同心光束，则称该同心光束的中心为物点经过光学系统后的完善像点。
b)每个物点的完善像点的集合就是完善像。
c)物体所在空间称为物空间，像所在空间称为像空间。
10、完善成像条件：a)入射波面为球面波时，出射波面也为球面波。
b)或入射光为同心光束时，出射光也为同心光束。
c)或物点A1及其像点之间任意两条光路的光程相等。
11、物像虚实：几个光学系统组合在一起时，前一系统形成的虚像应看成当前系统的实物。
12、子午面：物点和光轴的截面。
13、决定光线位置的两个参量：a)物方截距：曲面顶点到光线与光轴交点A的距离，用L表示。
b)物方孔径角：入射光线与光轴的夹角，用U表示。
14、符号规则a)沿轴线段：以折射面顶点为原点，由顶点到光线与光轴交点或球心的方向于光线传播方向相同时取证，相反取负b)垂轴线段：以光轴为基准，在光轴上方为正，下方为负。
c)夹角：i.优先级：光轴》光线》法线。
ii.由优先级高的以锐角方向转向优先级低的。
应用光学期末复习题
正 （负或正） 值球差， 也称为球差校正
两点
对望远镜的张角表示；照相系统的分辨
表示； 显微镜的分辨率以物平面上能分辨的
三、作图题
1、画出光组的焦点 F 和 F ' ( n = n’ )。
2、求虚物 AB 的像。
B F’ H H’ F A
3、画出虚线框内应放置何种棱镜。
y’ z’ y x z
x’
4、求棱镜反射后像的坐标系方向、
y' nl' ，若β >0, 即 y 与 y’ 同号， y n' l
倒 立像。若β >0, 即 l 与 l’ 同号，表示物象在 相反 （相反或相同） 。反
（同侧或异侧） ，物像虚实 相同
之 l 与 l’ 异号，物像虚实 y |， 成 放大
（相同或相反） 。若|β | >1, 则| y’ | > | |y’ | < | y |， 成 缩小 （放
重合
，
f f 1， ff 17、以焦点为原点的物像位置公式 xx ，通常称为 l l
是以物方焦点为原点的物距。称为 式 称为像距。 18、空气中，光焦度可表示为 ，称为 高斯 焦物距
牛顿 公式，其中 x
；以主点为原点的物像位置公 像方 主点为原点的像距，
公式，其中 l’是
应用光学习题
本习题供学习、复习使用。精练这些习题及作业和课件上的例题 有助于掌握、理解应用光学课程的基本知识、理论和规律。应用光学 的基本问题包括在本习题内，但不仅限于本习题。本习题仅供课程学 习时参考。 习题中一些问题提供了解答，限于时间，其它则略去。
一、简答题
1、几何光学的基本定律及其内容是什么？ 答： 几何光学的基本定律是直线传播定律、 独立传播定律、 反射定律和折射定律。 直线传播定律：光线在均匀透明介质中按直线传播。 独立传播定律：不同光源的光在通过介质某点时互不影响。 反射定律：反射光线位于入射面内；反射角等于入射角； 折射定律：折射光线位于入射面内；入射角和折射角正弦之比，对两种一定的介 质来说，是一个和入射角无关的常数 n1 sin I1 n1 sin I 2 。
应用光学
第一章 几何光学的基本定律§ 1-1 发光点、波面、光线、光束 返回本章要点 发光点 ---- 本身发光或被照明的物点。
既无大小又无体积但能辐射能量的几何点。
对于光学系统来说， 把一个物体看成由许多物点组成，把这些物点都看成几何点 ( 发光点 ) 。
把不论多大的物体均看作许多 几何点组成。
研究每一个几何点的成像。
进而得到物体的成像规律。
当然这种点是不存在的，是简化了的概念。
一个实际的光源总有一定大小才能携带能量，但在计算时，一 个光源按其大小与作用距离相比很小便可认为是几何点。
今后如需回到光的本质的讨论将特别指出。
波面 --- 发光点在某一时刻发出的光形成波面 如果周围是各向同性均匀介质，将形成以发光点为中心的球面波或平面波 第二章 球面和球面系统§ 2-1 什么是球面系统？由球面组成的系统称为球面系统。
包括折射球面和反射球面反射面：n ' =-n.平面是半径为无穷大的球面，故讨论球面系统具有普遍意义折射系统折反系统§ 2-2 概念与符号规则•概念① 子午平面 —— 包含光轴的平面② 截距：物方截距 —— 物方光线与光轴的交点到顶点的距离像方截距 —— 像方光线与光轴的交点到顶点的距离③ 倾斜角：物方倾斜角 —— 物方光线与光轴的夹角像方倾斜角 —— 像方光线与光轴的夹角返回本章要点•符号规则返回本章要点因为分界面有左右、球面有凹凸、交点可能在光轴上或下，为使推导的公式具有普遍性，参量具有确切意 义，规定下列规则：a. 光线传播方向：从左向右b. 线段：沿轴线段 ( L,L',r ) 以顶点 O 为基准，左“ - ”右“ + ” 垂轴线段 ( h ) 以光轴为准，上“ + ”下“ - ” 间隔 d(O1O2) 以前一个面为基准，左“ - ”右“ + ” c. 角度：光轴与光线组成角度 ( U,U' ) 以光轴为起始边，以锐角方向转到光线，顺时针“ + ”逆时针“ - ”光线与法线组成角度 ( I,I' ) 以光线为起始边，以锐角方向转到法线，顺“ + ”逆“ - ”光轴与法线组成角度 ( φ ) 以光轴为起始边，以锐角方向转到法线，顺“ + ”逆“ - ”§ 2-3 折射球面返回本章要点•由折射球面的入射光线求出射光线已知： r, n, n',L, U 求： L', U'，由 以上几个公式可得出 L' 是 U 的 函数这一结论， 不同 U 的光线经 折射后不能相交于一点点－》斑，不完善成像•近轴光线经折射球面折射并成像.1 ．近轴光线：与光轴很靠近的光线，即 -U 很小 ， sin(-U) ≈ -U ，此时用小写：sin(-U)= - usinI=iL=l 返回本章要点近轴光线所在的区域叫近轴区2 ．对近轴光，已知入射光线求折射球面的出射光线：即由 l , u —> l ',u' , 以上公式组变为：当 u 改变时， l ' 不变！点 —— 》点，完善成像 此时 A ， A' 互为物像，称共轭点近轴光所成像称为高斯像，仅考虑近轴光的光学叫高斯光学返回本章要点近轴光线经折射球面计算的其他形式（为计算方便，根据不同情况可使用不同公式）利用：可导出返回本章要点4 ．（近轴区）折射球面的光焦度，焦点和焦距可见，当（ n'-n )/r 一定时， l ' 仅与 l 有关。
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第五章
1.光阑的基本概念
光学系统中限制成像光束的元件称为光阑
2.视场光阑
决定物平面上或物空间中成像范围大小的光阑
3.入窗、出窗及其求解方法
入窗：视场光阑经它前面的光学元件在系统的物空间所成的像，称为系统的入射窗，简称为入窗。
入窗限制了物方空间的成像范围，即物方视场
出窗：视场光阑通过它后面的光学元件在系统的像空间所成的像，称为系统的出射窗，简称为出窗。
出窗限制了像方空间的成像范围，即像方视场
孔径光阑为无限小时：
将系统除孔径光阑外的所有光阑都经前面的光学元件成像到系统的物空间去，其中对入瞳中心张角最小的那个光阑的像即为系统的入窗，与之共轭的即为视场光阑。
将系统中除孔径光阑外的所有光阑都经它后面的光学元件成像到系统的像空间去，对出瞳中心张角最小的那个即为出窗，与之共轭的即为视场光阑。
4.孔径光阑-------P89
孔径光阑：限制轴上物点成像光束立体角。
孔径光阑决定了轴上点发出的平面光束的立体角，所以又叫做有效光阑。
5.入瞳
入瞳：又称入射光瞳，是系统的孔径光阑通过在它前面的光学系统在物空间的像。
入瞳限制了轴上点物方孔径角的大小。
即它决定了能进入系统的最大光束孔径，它也是物面上各点发出的成像光束进入系统的公共入口。
6.出瞳
出瞳：也称出射光瞳，是系统的孔径光阑经它后面的光学元件在像空间成的像。
出瞳决定了轴上像点的像方孔径角的大小。
即它决定了成像光束在像空间的最大孔径，它是系统成像光束的公共出口。
7.三种经典光学系统的光阑
（1）照相系统的光阑
孔径光阑的位置对选择光束的作用
就限制轴上点的光束宽度而言，孔径光阑位于A或者A'的
位置，情况并无差别。
对轴外点的成像光束来说，孔径光阑的位置不同，参与成像
的轴外光束不一样，轴外光束通过透镜L的部位也不一样，
需要透过全部成像光束的透镜口径大小也就不一样。
光阑位置的变动可以影响轴外点的像质。
从这个意义上来说，孔径光阑的位置是由轴外光束的要求决定的。
实际光学系统中
为了缩小光学零件的外形尺寸，实际光学系统的视场边缘一
般都有一定的渐晕。
有渐晕时，斜光束的宽度不单由孔径光阑的口径确定，而且
还与其余光学零件或光阑的口径有关
（2）望远系统
a)双目望远镜
为了保证斜光束的通过，它所要求的各个光学零件的尺
寸不仅和光束口径有关，而且和所选取的成像光束的位
置有关。
分划镜框就起到了照相机中底片框的作用，限制了系统
的视场，它就是系统的“视场光阑”
无论是轴上像点或者是轴外像点，成像光束的口径都是
由物镜框确定的。
物镜框就是系统的“孔径光阑”。
b)周视瞄准镜
为了确定系统中其它光学零件的尺寸，必须选择轴外点
成像光束的位置，也就是确定入瞳或孔径光阑的位置。
取道威棱镜的通光口径等于轴向光束的口径，则道威棱
镜就起着孔径光阑的作用。
孔径光阑像的位置不确定的情形下，可以直接根据光束
位置来确定出瞳位置。
周视瞄准镜，斜光束宽度小于轴向光束口径，存在渐晕。
系统的出瞳距离就等于出射主光线和光轴交点到系统最
后一面的距离。
一般按视场中央没有渐晕的部分来确定系统的孔径光阐
和出瞳的位置；
当系统的成像光束位置(即孔径光阑位置)和渐晕大小确
定以后，就可以计算出各个光学零件的尺寸了。
（3）显微系统
一般在目镜的物方焦平面上都设置有分划镜，这个分划镜的
边框就是系统的视场光阑，它限制了系统的成像范围。
即使
没有分划镜，也会在这个位置上安装一个圆形光阑来用作系
统的视场光阑。
一般情况下，系统中成像光束的口径是由物镜框来限制的，
物镜框就是系统的孔径光阑，
显微镜中的视场光阑是要特别设计的。
8.远心光路及其作用
1)物方远心光路
将光阑放在像方焦平面上的系统，其物方主光线总是与光轴平
行，它们汇聚与物方无限远处的入瞳中心，称为物方远心光路。
2)物方远心光路
在物镜的物方焦平面上设置一个孔径光阑，此时进入物镜的光
束的主光线都通过光阑中心所在的物方焦点，则在像方这些光
线都平行于光轴，其汇聚点在像方无限远处，故称之为像方远
心光路。
作用：物方：以消除由于物平面位置不准确所引起的测量误差像方：以消除由于像平面和标尺分化刻线面不重合而造
成的测量误差
9.渐晕
实际光学系统中，透镜的实际口径比光线投射高度的2倍要小，这样轴外点光束中阴影的部分就被透镜的边框阻挡而不能参与成像，轴外点成像光束宽度较之轴上点成像光束宽度要小，因此像面最外面的部分就比像面中心部分要暗，这种现象就是渐晕
第六章
10.立体角的定义
一个任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角，用Ω表示。
11.颜色的特征
色调、明度、饱和度
12.三原色的概念
能够匹配所有颜色的三种颜色，称做三原色。
13.光度学与光辐射度学
1)光度学
研究可见光的测试、计量和计算的学科称为“光度学”
发光强度是光度学中的—个最基本的量，它和辐射度学中的辐
射强度相对应。
光亮度表示发光面上单位投影面积在单位立体角内所发出的
光通量。
2)辐射度学
研究电磁波辐射的测试、计量和计算的学科称为“辐射度学”
辐射体在不同方向上的辐射特性用“辐射强度”表示。
辐射源单位面积发出的辐射通量用辐射出射度表示，其单位是
瓦每平方米。
被辐射照射的表面单位受照面积所接受的辐射通量，定义为受
照面的辐射照度。
辐射亮度：有限大小的辐射源辐射通量的空间分布。
14.辐射通量
一个辐射体辐射的强弱，可以用单位时间内该辐射体所辐射的总能量表示，称为“辐射通量”
15.光通量
人眼视觉强度来度量的辐射通量，称为“光通量”。
16.彩色空间的种类和使用场合
RGB 用于彩色监视器和彩色视频摄像(这东西有四种) CMY 工业印刷
第八章
17.子午面
轴外物点的主光线与光学系统主轴所构成的平面
18.弧矢面
通过主光线并与子午面垂直的光路截面。
19.色差的概念及其产生原因
复色光成像时的像差，简称为色差。
是由介质的折射率随光波波
长而变所引起的。
20.不晕点
能成完善像并能够满足正弦条件的一对轴上共轭点称为不晕点或齐明点。
21.检验光学系统成像质量的方法
瑞利判断、中心点亮度、分辨率法、点列图法
几何学方法：几何像差、波像差、点列图、几何光学传递函数等物理光学的方法：包括点扩散函数、相对中心光强、物理光学传递函数等。
22.瑞利判据
瑞利认为“实际波面与参考球面波之间的最大波像差不超过λ/4时，此波面可看作是无缺陷的”，此判断称之为瑞利判断。
23.像差的概念
实际光学系统的成像相对于理想成像的结果的偏差，称为像差。
24.五种单色像差
球差、慧差、像散、像场弯曲和畸变。
球差是轴上像差，慧差、像散、像场弯曲和畸变是轴外像差。
25.像差对系统成像的影响：：像差分为色像差和单色像差，色像差即为色差，有位置色差和放大率色差两种；单色像差能使成像模糊或变形
第九章
25.视角放大率
像对眼的视角正切与眼直接观察物体时视角正切之比称为视角放大率
26.显微镜光学系统的基本结构及作用
物镜：相当于投影仪的镜头，物体通过物镜成倒立、放大的实像目镜：作用相当于放大镜，它把物镜所成的像放大后成像在人眼的远点，以便于观察
27.望远系统的基本结构及特性
目镜、物镜
视角放大率、视场角、出瞳直径、出瞳距离、分辨率、视差角
28.显微镜的分辨本领及提高方法
显微镜所能分辨的两个物点之间的最小距离称为显微镜的分辨率
提高显微镜的分辨本领的方法：减小波长、增加数值孔径
29.眼睛的性质
水晶体、视网膜和瞳孔
30.眼睛的调节与适应
视度调节：眼睛自动改变焦距的这个过程称为眼睛的视度调节瞳孔调节：眼睛为了适应周围环境的光照度而特有的调节功能
31.眼睛的缺陷及其矫正方法
近视眼需要加个负透镜来矫正
远视眼需要用一个正透镜来矫正
散光需要用柱面透镜来矫正
作业题
1.测量用显微镜的光阑放在物镜的像方焦面上，为了消除由于像平
面位置的误差所引起的测量误差
一般显微镜光阑放在物镜镜框上
2.轴外点的单色像差：彗差、像散、场曲、畸变
色差：倍率色差,位置色差。