应用光学各章知识点归纳复习整理
应用光学总结
• 放大率特性曲线 • 共轴多光组组合光路计算
• 透镜与薄透镜
第四章
• 平面镜成像性质
单平面镜的成像性质
• 镜像、一致像 镜像、
双平面镜的成像性质 反射棱镜及其展开 • 平面镜与棱镜成像方向的方法 • 棱镜展开外形尺寸计算
第五章
• 光阑及其作用 • 孔径光阑、视场光阑 、渐晕光阑 、消杂光光阑 孔径光阑、 渐晕光阑 消杂光光阑
• 理想光学系统的组合与光路计算
• 双光组组合 • 焦点位置公式
f 2 f 2' x 'F = − ∆
f 1 f 1' xF = ∆
焦距公式
f 1' f 2 ' f' = − ∆
f1 f 2 f = ∆
f 1' f 2 ' f' = f 1' − f 2 − d
∆ = d − f 1' + f 2
M 250 Γ = = f' f'
显微系统
• 放大率公式
Γ = β × Γe
0.61λ 0.61λ σ= = n sin U max NA
• 最小分辨距 • 数值孔径 数值孔径NA • 有效放大率 • 线视场
500 NA < Γ < 1000 NA
照明系统： 照明系统：
• 照明系统的设计原则 • 临界、柯勒照明（远心光路） 临界、柯勒照明（远心光路）
• 可以得到下列三个重要公式
1 1 1 1 n( - ) = n' ( - ) = Q r l r l'
• 阿贝不变量，用Q表示。说明一折射球面 阿贝不变量， 表示。 表示 的物空间和像空间的Q值是相等的 的物空间和像空间的 值是相等的
初中光学知识点总结内容
初中光学知识点总结内容一、光的性质1. 光的传播方式：光可以通过真空、气体、液体和固体传播，光的传播速度在真空中最快，约为3×10^8 m/s，而在其他介质中速度会减慢。
2. 光的直线传播：光沿着直线传播，这一性质被称为光的直线传播定律。
3. 光的波动性质：光具有波动性质，它能够产生干涉、衍射和偏振现象。
4. 光的能量：光具有能量，它的能量与频率成正比，高频率的光具有更高的能量。
二、光的反射1. 反射定律：入射角等于反射角。
当光线从一种介质射向另一种介质时，会发生反射现象，根据反射定律可以计算反射角度。
2. 镜面反射和漫反射：镜面反射是指光线遇到平整的表面并进行反射，而漫反射是指光线遇到粗糙表面并进行反射。
3. 反射成像：平面镜可以产生虚像，凸面镜可以产生实像，凹面镜可以产生虚像。
三、光的折射1. 折射定律：入射角、折射角和折射率之间存在一定的关系，称为折射定律。
2. 折射率的定义和计算：不同介质的折射率不同，折射率越大，光在介质中传播速度越慢。
折射率的计算公式为n=C/V，其中C为光在真空中的速度，V为光在介质中的速度。
3. 折射成像：当光线通过凸透镜或凹透镜时，会产生折射成像，凸透镜可以产生实像和虚像，而凹透镜只能产生虚像。
四、色散1. 色散现象：不同颜色的光在折射过程中会呈现出不同的折射角，这种现象称为色散。
2. 色散成因：色散的主要成因是光的频率不同导致的折射率差异。
3. 色散对光的分解：当光线通过三棱镜或水晶等材料时，会发生色散，将白光分解成七彩光谱。
五、光学仪器1. 望远镜：望远镜是利用透镜或镜面的成像原理来放大远处物体的一种光学仪器。
2. 显微镜：显微镜是用来观察微小物体的光学仪器，由物镜和目镜组成。
3. 摄影机：摄影机是一种利用透镜成像的光学仪器，可以将物体的成像记录到感光胶片或传感器上。
4. 投影仪：投影仪是将图像通过光学方法放大并投射到屏幕或墙壁上的光学仪器。
通过对光学知识点的总结，我们可以清晰地了解光的性质、传播规律以及光学仪器的工作原理。
第4—6章知识点总结
第4—6章知识点总结第四章光的折射学问归纳光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般发生变化的现象。
光的折射规律：光从空气斜射入水或其他介质，折射光线与入射光线、法线在同一平面上；折射光线和入射光线分居法线两侧，折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不转变。
（折射光路也是可逆的）凸透镜：中间厚边缘薄的透镜，它对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜。
凸透镜成像：(1)物体在二倍焦距以外(u2f)，成倒立、缩小的实像(像距：fv2f)，如照相机；(2)物体在焦距和二倍焦距之间(fu2f),成倒立、放大的实像(像距：v2f)。
如幻灯机。
(3)物体在焦距之内（uf）,成正立、放大的虚像。
光路图：6.作光路图留意事项：(1).要借助工具作图；(2)是实际光线画实线，不是实际光线画虚线；(3)光线要带箭头，光线与光线之间要连接好，不要断开；(4)作光的反射或折射光路图时，应先在入射点作出法线(虚线)，然后依据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出光线；(5)光发生折射时，处于空气中的那个角较大；(6)平行主光轴的光线经凹透镜发散后的光线的反向延长线肯定相交在虚焦点上；(7)平面镜成像时，反射光线的反向延长线肯定经过镜后的像；(8)画透镜时，肯定要在透镜内画上斜线作阴影表示实心。
7.人的眼睛像一架奇妙的照相机，晶状体相当于照相机的镜头（凸透镜），视网膜相当于照相机内的胶片。
8.近视眼看不清远处的景物，需要配戴凹透镜；远视眼看不清近处的景物，需要配戴凸透镜。
9.望远镜能使远处的物体在近处成像，其中伽利略望远镜目镜是凹透镜，物镜是凸透镜；开普勒望远镜目镜物镜都是凸透镜（物镜焦距长，目镜焦距短）。
10.显微镜的目镜物镜也都是凸透镜（物镜焦距短，目镜焦距长）。
第五章物体的运动1.长度的测量是最基本的测量，最常用的工具是刻度尺。
2.长度的主单位是米，用符号：m表示，我们走两步的距离约是1米，课桌的高度约0.75米。
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23：掌握透射照明的方式
透射式照明法分中心照明和斜射照明两种形式： （1） 中心照明：这是最常用的透射式照明法，其特点是照明光束的中轴与显微镜的光轴同 在一条直线上。它又分为“临界照明”和“柯勒照明”两种。 A． 临界照明（Critical illumination）:这是普通的照明法。这种照明的特点是光源经聚光镜 后成像在被检物体上，光束狭而强，这是它的优点。但是光源的灯丝像与被检物 体的平面 重合，这样就造成被检物体的照明呈现出不均匀性，在有灯丝的部分则明亮；无灯丝的部分 则暗淡，不仅影响成像的质量，更不适合显微照相，这是临界照 明的主要缺陷。其补救的 方法是在光源的前方放置乳白和吸热滤色片，使照明变得较为均匀和避免光源的长时间的照 射而损伤被检物体。 B． 柯勒照明：柯勒是十九世纪末蔡司厂的工程师,为了纪念他在光学领域的突出贡献,后人 把他发明的二次成像叫做柯勒照明. 柯勒照明克服了临界照明的缺点，是研究用显微镜中的 理想照明法。这中照明法不仅观察效果佳，而且是成功地进行显微照相所必须的一种照明法。 光源的灯丝经聚 光镜及可变视场光阑后，灯丝像第一次落在聚光镜孔径的平面处，聚光镜 又将该处的后焦点平面处形成第二次的灯丝像。这样在被检物体的平面处没有灯丝像的形 成，不影响观察。此外照明变得均匀。观察时，可改变聚光镜孔径光阑的大小，使光源充满 不同物镜的入射光瞳，而使聚光镜的数值孔径与物镜的数值孔径匹配。同 时聚光镜又将视 场光阑成像在被检物体的平面处，改变视场光阑的大小可控制照明范围。此外，这种照明的 热焦点不在被检物体的平面处，即使长时间的照明，也不 致损伤被检物体。2004 年蔡司公 司又在传统柯勒式照明基础上推出了带有反光碗的全系统复消色差照明技术，消除照明色差， 增强光的还原性，进而提高分辨 率，同时照明均匀而光效高。
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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。
iii.顺时针为正，逆时针为负。
应用光学各章知识点归纳
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nn 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：12arcsinn 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。
中北大学应用光学知识点汇总
中北大学应用光学知识点汇总第一章几何光学基本定律第一节几何光学的基本概念1、研究光的意义: 90%信息由视觉获得,光波是视觉的载体2、光是什么？弹性粒子（牛顿）－弹性波（惠更斯）－电磁波（麦克斯韦）－波粒二象性 1905年：爱因斯坦提出光子假设3、光的本质是电磁波光的传播实际上是波动的传播4、物理光学：研究光的本性，并由此来研究各种光学现象（干涉、衍射等）几何光学：研究光的传播规律和传播现象，把光当做光线。
5、可见光：波长在400-760nm 范围红外波段：波长比可见光长紫外波段：波长比可见光短6、单色光：同一种波长复色光：由不同波长的光波混合而成7、频率和光速，波长的关系在透明介质中，波长和光速同时改变，频率不变8、实际被成像物体都是由无数发光点组成。
包括线光源和面光源。
9、在某一时刻，同一光源辐射场的位相相同的点构成的曲面。
波面的法线即为几何光学中所指的光线。
10、同心光束：由一点发出或交于一点的光束；对应的波面为球面第二节几何光学的基本定律1、光的直线传播定律：光在各项同性的均匀介质中沿着直线传播。
两个条件：均匀介质，无阻拦。
2、光的独立传播定律：以不同路径传播的两条光线同时在空间某点相遇时，彼此互不影响，独立传播。
相遇处的光强度只是简单的相加，总是增强的。
（对不同发光点的发出的光）3、反射定律：入射光线、反射光线和投射点法线三者在同一平面内。
入射角= —反射角（光线转向法线，顺时针方向旋转形成的角度为正，反之为负。
）4、折射定律：入射光线、折射光线和投射点法线三者在同一平面内。
入射角与折射角的正弦之比（一定压力和温度条件下为定值）与入射角无关，而与两个介质的性质有关。
sinθ1 * n1 =sinθ2 * n2 5、相对折射率：一种介质对另一种介质的折射率绝对折射率：介质对真空或空气的折射率6、全反射：光从光密介质射入到光疏介质n1>n2，并且当入射角大于全反射角I 0时，在二种介质的分界面上光全部返回到原介质中的现象。
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
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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。
第二章 高斯光学
子午线：通过物点和光轴的截面
物方截距L ：顶点O 到入射光线与光轴的交点的距离。
物方孔径角U ：入射光线与光轴的夹角
光线经过单个折射球面的实际光路计算公式:
给定单个折射球面的结构参量n ，n ’，r 时，由已知入射光线的坐标L 和U ，求出出射光线的坐标L ’和U ’。
U r L I sin r sin -=(2-1)
由折射定律得
I n n I sin '
'sin =(2-2) 方孔径角：''I U I U -+=(2-3) 像方截距：'
sin 'sin 'U I r r L +
=(2-4)
转面公式：11212'
d L L U U -==(2-5) 近轴光路计算公式：
当孔径角U 很小时，在（2-1）至（2-4）中，将角度的正弦值用相应弧度代替，则有
u r
r l i -=
(2-6)， i n n i '=(2-7)
'
'i i u u -+=(2-8)
)'
'('u i l r l +=(2-9) 阿贝不变量：将式2-6和2-7中i 和i ’代入式2-8和2-9得Q l
r n l r n =-=-)11()'11(', 其中Q 为阿贝不变量，对于单个折射球面，物空间与像空间的阿贝不变量Q 相等，随共轭点的位置而异。
近轴区球面光学成像系统： 垂轴放大率β：l
n nl y y '''==β取决于共轭面的位置，在一对共轭面上，β为常数，大小和物与像的位置有关，故物与像相似。
轴向放大率α：22'''l n nl dl dl a ==，与垂轴放大率关系:2'βn
n a = 角放大率γ：'
'l l u u ==γ ,为一对共轭光线与光轴的夹角之比值，和物体位置有关，与孔径角无关。
三个放大率之间关系：ββ
βαγ==''
2n n n n 拉赫不变量：'''y u n nuy J ==，在近轴区成像时，在物像共轭面内，物体大小y ，成像光束孔径角u 与物体所在介质的折射率n 的乘积为常数J 。
J 越大，光学系统传递的能量和信息量越多。
光学系统的基点和基面：
焦点：过焦点F 入射的任意光线，经过光学系统后，平行光轴射出。
f 面任意点发出的光线，经系统后为斜平行光线出射。
主平面：放大率为β=+1的一对共轭面，假定物空间任意一条光线和物方主平面交点为I ，它的共轭光线和像方主平面交于I ’点，。