《工程光学基础》考试大纲
工程光学基础复习资料
第三节
一、符号规则（新笛卡尔符号规则）
光路计算与近轴光学系统
物方孔径角：入射光线与光轴的夹角 像方截距:顶点Ｏ到光线与光轴交点Ａ’ 的 距离 像方孔径角：出射光线与光轴的夹角 像方参量与对应的物方参量所用字母 相同，并以“ ’ ”区别 二、单个折射面的实际光线的光路计算 在这里分二种情况分别考虑：物在无限远及 物在有限远。以下的公式是根据简单的几何 三角关系得到的： 1、物在有限远：
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工程光学基础复习资料测控 122 班委会整理
第一章 几何光学基本定律与成像概念
本章重点： 几何光学的基本术语及基本定律、光路计算及完善成像的条件。
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。 我们平常看到的光波属于可见光波，波长范 围 380nm—760nm 大于 760mm 为红外光， 小于 380mm 为紫外光。 光波分为两种：单色光波及复色光波
一、理想光学系统（又称为高斯系统） 1、定义：能够对任意宽空间内的任意点， 以任意宽光束成完善像的光学系统。 2、意义：它是作为一个标准而存在的，是 为了对所设计的实际系统加以比较、评判而 存在的。
共轭点：物空间中的每一点都对应于像空间中相 应的点，且只对应一点，这两点共轭； 共轭面：物空间中每一个平面对应于像空间中相 应的平面，且是唯一的，这两个平面共轭；共线 成像： 理想光学系统中点对应点、 直线对应直线、 平面对应平面的成像变换。
s nl
n c / v,l vt
s ct
其数学表示形式为：若光经过 m 层均匀 介质，则总的光程可写为
若光经过的是非均匀介质， 即 n 是一个变量， 这时光程可表示为：
光纤保证发生全反射的条件：
工程光学基础-四川大学制造科学与工程学院
理论性较强、内容抽象，同时课程目标较多，学生学习理解较困难。因此， 达成目标的途径和措施也较多，主要有： 1. 授课时理论联系实际：课堂讲授时多以身边常见光学仪器或其它课程中
用到光学仪器为例，分析它们内部光学元件、光路以及能达到得分辨率， 对不同测试原理、测量方法进行分析对比，提高同学学习积极性，促使 学生能利用基本原理和方法进行推导和设计，将理论与实际分析、设计 联系起来； 2. 用实例引导学生掌握几何光学、物理光学相关概念、基本理论。上课时 注意引导学生课后主动学习课程内未提到或分析清楚地光学原理、光学 测量方法，利用学生感兴趣的案例帮助学生建立光学系统基本分析方法。 3. 大班授课，小班研讨：布置多个理论与实际相结合的课后研讨题，要求 学生分组讨论，形成分析报告或解决方案并以书面形式上交，同时开展 同学与老师、研究生助教的讨论，促使学生利用基本原理、方法解决课 本中没有的实际光学相关问题； 4. 多环节训练、督促检查，巩固学习成果。
限制作用及孔径光阑在光学系统中的位置。 3. 视场光阑、入窗、出窗的基本概念及之间关系。视场光阑对入射光线的
限制作用。 4. 渐晕、渐晕系数和渐晕光阑的基本概念。 5. 显微系统中的光束限制和物方远心光路。 6. 空间物体成像和景深。 要求学生：能分析光学系统中光阑存在的原因，能说明各光阑的作用及相互 关系。能利用远心光路提高显微测量的准确性。能分析影响景深的因素及在
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注：课内外时间约为 1:由教师和学生商定另外的时间和地点。
实际光学系统中增加和减小景深的途径。 第五章 典型光学系统（支撑课程目标 3） 1. 眼睛及其光学系统，包括人眼光学系统、人眼的调节、眼睛的感光与感
工程光学1-2
作业：一界面把n=1和n=1.5的介质分开，设此界面对无限远 像截距为100毫米处的点为等光程面，求此分界面的表达式。
思考题：1、反射定律给出的反射光束方向满足等光程性； 2、折射定律给出的折射光线方向满足等光程性；
பைடு நூலகம் 三、 物、像的虚实
实物点 由实际光线相交所形成的点
实像点 虚像点 由实际光线的延长线相交所形成的点 虚物点 物体（虚物）所在的空间称为物空间； 像（虚像）所在的空间称为像空间
第一章 几何光学基本定律与成像概念
第二节
成像的基本概念 与完善成像条件
一、 共轴光学系统与成像概念
由若干个透镜、棱镜、、平面镜等光学元 件构成的系统成为光学系统。若这些光学 元件的曲率中心同在一条直线上，则称为 共轴光学系统。
A 光学系统
A
光轴
第一章 几何光学基本定律与成像概念
一、 共轴光学系统与成像概念 完善成像： 如果一个点物经光学系统后能精确成一点像 或者说，一球面波经光学系统后仍为一球面 波，就称该系统可完善成像。 一个实物是许多点物的集合，一个像亦为 许多个像点的集合，能够成完善像点的光 学系统，亦能对实物完善成像。
第一章 几何光学基本定律与成像概念
三、 物、像的虚实 实物=实物点的集合 实像=实像点的集合 虚物=虚物点的集合 虚像=虚像点的集合
实物、虚像对应发散同心光束。 虚物、实像对应会聚同心光束。 A A'
A A'
A
A'
A' A
第一章 几何光学基本定律与成像概念
二、 完善成像条件：
A: 入射光为同心光束时，出射光亦为同 心光束。
B: 物点（任意）及其像点间任意二光线 其光程相等。
《工程光学基础》科目代码841考研大纲
《工程光学基础》（科目代码841）考研大纲注意：本考试大纲仅适用2021年浙江大学研究生入学考试1、考研建议参考书目郁道银、谈恒英主编《工程光学》第1～7，10～15章，机械工业出版社。
2、基本要求：1) 熟练掌握几何光学的基本定律，了解费马原理，掌握完善成像条件；2) 熟练掌握共轴球面系统、平面系统和理想光学系统成像的基本特征，掌握基点、焦距、放大率、物像关系、拉赫不变量等概念及相关计算并能熟练作图，掌握光组组合的计算与作图方法；掌握光的色散原理和光学材料的描述参数；3) 熟练掌握光学系统的孔径光阑及入瞳出瞳、视场光阑、渐晕光阑的概念、判断、作用和计算方法，光学系统景深及远心光学系统的基本特征；4) 熟练掌握光度学各物理量的意义和国际标准量纲体系，掌握光学系统传输光能的特征；5) 熟练掌握各种几何像差的概念和基本特征；6) 熟练掌握各种典型光学系统的成像原理、光束限制、放大倍率、分辨本领，掌握显微镜和投影系统及其照明系统、望远镜和转像系统的关系，能够解决典型光学系统的外形尺寸计算问题。
7) 熟练掌握光的电磁波表达形式和电磁场的复振幅描述；掌握光在介质分界面上的反射和折射，尤其是正入射的情况；掌握光波的叠加原理与方法、光波的傅里叶分析方法。
8) 熟练掌握光程差概念以及对条纹的影响及基本的等厚等倾干涉系统。
掌握条纹定域和非定域的概念及条纹可见度概念；典型的多光束干涉系统以及单层增透、减反膜的计算结论和实际应用。
9) 熟练掌握典型的夫朗和费衍射系统概念和计算；掌握普通光栅及闪耀光栅的原理和计算；衍射极限的概念及在典型光学系统设计中的运用；夫朗和费衍射与傅立叶变换的关系；菲涅耳波带片的概念和使用。
10)熟练掌握电磁场叠加以及空间频率的概念；掌握4F系统光学系统用于光学信息处理的概念和过程；相干光学系统和非相干光学系统对成像影响的结论和运用；空间滤波的概念及简单计算、全息概念及典型应用。
11)熟练掌握平面电磁波在晶体中的传播过程及寻常光线、非寻常光线各电磁分量之间的关系；掌握惠更斯作图法、斯涅耳作图法及应用；典型晶体器件的琼斯矩阵表示及其应用；典型类型偏振光的判断。
工程光学提纲
2015年应用光子学一、几何光学基本定律与成像1.成像的概念，完善成像的条件，实际光学系统不能完善成像的原因，近轴光的概念。
成像概念：球面波经过光学系统后仍为一球面波，对应的光束仍为同心光束，则该同心光束的中心为物点经光学系统后所成的完善像点。
物体上每个点经光学系统所成安完善像的集合就是该物体经光学系统所称的完善像。
完善成像条件：入射光束为球面波，出射光束也为球面波，即入射光束为同心光束时，出射光束他也为同心光束；物点与对应的像点之间的任意二条光路的光程相等。
（等光程成像）。
实际光学系统不能完善成像：完善成像只对特定的点才有意义，对一定大小的物体，不能对物体上没一点都满足等光程条件，不能成完善想；通常满足等光程原理的单个折反射面都是非球面，而非球面镜制造困难。
实际光学系统多用一系列球面组成的光学系统。
近轴光：物方孔径角U很小时，入射角，折射角，象方孔径角U’都很小，光线在光轴附近很小的区域，称为近轴区，近轴区的光线称为近轴光。
近轴成像是完善的。
（高斯象，高斯象面，共轭点）2.光线光路计算中的符号法则规定光线从左向右传播，沿轴线段：以O为原点，同向为+反向为—；垂轴线段：上+下—；光线与光轴夹角：光轴转向光线，顺+逆—。
所有参量都是含符号的量。
3.球面光学成像计算公式：物象位置、大小（放大率）多面成像中面的过渡关系，折射、反射同时存在时符号和方向的确定。
转面公式—前后相邻面之间的基本量的转化关系。
原则：前一折射面的象为后一面的物，前一面的象空间为后一面的物空间二、理想光系统1.共线成像理论：物、象线上的点，共轭点、线。
共线成像理论：对于理想光学系统，点对应共轭点，直线对一个共轭直线，平面对应共轭平面的成像为共线成像。
（作图法或解析法求解物象关系的基础。
）理想光学系统的基点、基面：主点、焦点、节点。
焦点：像方焦点：对应物点在物方光轴上无限远处；物方焦点：对应像点在像方光轴上无限远处。
不是共轭点。
物象方β=+1 的共轭平面为物象方主平面。
工程光学复习大纲
一、题型1.选择；2.填空；3.作图题4.计算题；二、复习大纲上篇几何光学第一章几何光学的基本原理1.几何光学的四大基本定律光的直线传播定律、独立传播定律、光的折反射定律、光的全反射定律2.两大推论：费马原理、马吕斯定律3.物像的基本概念和完善成像条件4.虚像与实像5.光路计算基本概念与符号规则子午面、截距、倾斜角6.近轴光路（高斯光学）计算公式阿贝不变量、光焦度7.单个折射球面的物像特点、横向放大率、轴向放大率和角度放大率8.单个反射球面的物像特点、横向放大率、轴向放大率和角度放大率第二章理想光学系统1.共线成像理论2.基点与基面焦点与焦面；主点与主面；节点与节面的定义与特点如何利用主点的性质确定出射光线3.理想光学系统的物像关系利用作图法求像点；（单折射面、单反射面、单薄透镜，已知二光组基点，求组合光组的基点）利用解析法求像点（高斯公式与牛顿公式）第三章平面与平面光学系统1.平面镜---成像特点2.双平面镜---二次反射像的特点、出射光线夹角3.平行平板---成像特点、像的位移、成非完善像、等效空气层4.反射棱镜---坐标的确定（包括屋脊棱镜、怎样展开成平行平板）5.折射棱镜---最小偏角、光楔、双光楔6.光的色散和材料---平均折射率、阿贝常数、部分色散和相对色散第四章光学系统中的光阑与光束限制1.光阑光阑的分类孔径光阑----怎样确定一个系统中的孔径光阑的位置（作图或计算），孔径光阑的作用，孔径光阑与入瞳、出瞳的关系主光线的定义视场光阑----作用，孔径光阑与入窗、出窗的关系，视场角、线视场渐晕光阑----作用照相系统、显微系统、望远系统中的光阑，由渐晕系数要求计算视场远心光路2.光学系统的景深对准平面、弥散斑、景深与焦距、光圈的关系第七章典型光学系统1. 眼睛远点、近点、调节能力，屈光度人眼的屈光度误差及其校正（近视、远视）2. 放大镜视放大率、光束限制3.显微系统成像原理、视放大率、分辨力、物镜数值孔径、有效放大率光束限制3.望远系统成像原理、视放大率、有效放大率、光束限制第八章现代光学系统1.高斯光束复振幅表达式2.高斯光束的传播高斯光束的截面半径、波面曲率半径和位相因子的特点束腰半径、瑞利长度、远场发散角、高斯光束传播的复参数表示3.高斯光束的透镜变换高斯光束的透镜变换公式、高斯光束的聚焦、准直方法第十一章光的电磁理论基础1.光波的波动性波长、速度、频率的计算2. 平面电磁波波动表达式（判断振动方向、频率、波长等）光程的概念3.光在电介质分界面上的反射和折射S光波、P光波的定义，在电介质界面的反射和折射特点垂直入射时的菲涅耳公式布鲁斯特角反射比和透射比4倏逝波的概念和特点5.光波的叠加波的叠加原理两个频率相同、振动方向相同的单色光波叠加驻波（频率同、振动方向同、传播方向相反）两个频率相同、振动方向垂直的单色光波叠加光学拍（小频率差、振动方向同、传播方向同、振幅同）相速度和群速度第十二章光的干涉和干涉系统1.干涉现象和干涉条件双光束干涉条纹强度光程差D的计算干涉条纹的间隔：2、干涉条纹的可见度可见度定义振幅比与可见度的关系光源宽度与可见度的关系（空间相干性）光源单色性与可见度的关系（时间相干性）。
光学工程考试大纲
命题学院：光电工程学院考试科目代码及名称： 902工程光学一、考试基本要求本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。
考生应独立完成考试内容，在回答试卷问题时，要求概念准确，逻辑清楚，必要的解题步骤不能省略，光路图应清晰正确。
二、考试内容和考试要求考试内容以郁道银主编《工程光学》（机械工业出版社）为主，包括应用光学和物理光学两部分，试题内容比例各占50%。
“应用光学”应掌握的重点知识包括：几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。
具体内容如下：第一章几何光学基本定律与成像概念1．掌握几何光学基本定律的内容、表达式和现象解释：1）光的直线传播定律2）光的独立传播定律3）反射定律和折射定律（全反射及其应用）4）光路的可逆性5）费马原理6）马吕斯定律。
2．了解完善成像条件的概念和相关表述。
3．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（近轴、远轴）。
4．、角放大率γ5．掌握共轴球面系统公式（包括过渡公式、成像放大率公式）。
第二章理想光学系统1．掌握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，其中包括：1）无限远的轴上（外）物点、其共轭像点及光线；2）无限远的轴上（外）像点的对应物点及光线的性质；3）物方主平面与像方主平面的性质；4）光学系统的节点及性质。
2．掌握图解法求像的方法，会作图求像。
3．掌握解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）。
4．和角放大率γ的定义、计算公式、物理意义及其与单个折射球面公式的异同，理想光学系统两焦距之间第三章平面与平面系统1．了解平面光学元件的种类和作用。
2．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.3．掌握平行平板的成像特性，近轴区内的轴向位移公式.4．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。
哈尔滨理工大学811工程光学2020年考研专业课初试大纲
哈尔滨理工大学811工程光学2020年考研专业课初试大纲
811工程光学
参考书目：
（1）《工程光学》第4版，郁道银，机械工业出版社，2015
（2）《工程光学基础教程》，郁道银，机械工业出版社，2007
（3）《工程光学复习指导与习题解答》，蔡怀宇，机械工业出版社，2009
一.考试目的与要求
考查学生是否具备光学工程等相关领域所必要的应用光学和物理光学的基本理论与分析设计方法。
测试考生掌握应用光学基本概念、基本分析方法的熟练程度和综合分析解决光学成像一般性问题的能力。
测试考生物理光学的基本概念、基本原理的掌握，测试考生波动光学的分析、设计和应用能力。
在回答试卷问题时，要求概念准确，逻辑清楚，必要的解题步骤不能省略。
光路图和相关图表应清晰正确。
二.试卷结构（满分150分）
内容比例：
应用光学和物理光学两部分，各75分。
试题类型包括：
填空题：20空每空2分，共40分；
作图题：4小题每题5分，共20分；
简述题：4小题每题5分，共20分；
计算题：7小题每题10分，共70分，每年的试题类型从中选几类。
三.考试内容与要求
1.应用光学部分。
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《工程光学基础》考试大纲
主要参考书目
1．工程光学基础教程，郁道银，谈恒英，机械工业出版社，2008 2．工程光学（第4版），郁道银，谈恒英，机械工业出版社，2016
考试内容和考试要求
一、几何光学基本定律与成像概念
考试内容：
1、几何光学基本定律
2、成像基本概念与完善成像
3、近轴光学系统
考试要求：
1、掌握光学基本定律及几何光学基本概念
2、掌握成像概念与完善成像条件
3、掌握近轴光线及成像特点、掌握光轴光线成像计算
二、理想光学系统
考试内容
1、理想光学系统的基点与基面
2、理想光学系统的物像关系
3、理想光绪系统的放大率
4、理想光学系统的组合
考试要求：
1、掌握理想光学系统的基点与基面概念
2、掌握理想光学系统的求物像关系（作图法与计算法）
3、掌握理想光绪系统的放大率概念与相关计算
4、理解理想光学系统的组合方法及计算
三、平面系统
考试内容
1、平面镜成像
2、平行平板
3、反射棱镜
4、折射棱镜与光楔
考试要求：
1、掌握平面镜成像规律
2、掌握平行平板成像规律
3、掌握反射棱镜成像与成像方向判断
4、了解折射棱镜与光楔传光特性
四、光学系统中的光阑和光束限制
考试内容
1、光阑
2、照相系统中的光阑
3、望远镜系统中成像光束的选择
4、显微镜系统中的光束限制与分析
考试要求：
1、掌握光阑的分类及作用
2、掌握照相系统中光束限制分析
3、掌握望远镜系统中成像光束分析方法
4、掌握显微镜系统中的光束限制与分析
五、光度学
考试内容
1、辐射量与光学量及其单位
2、光传播过程中光学量的变化规律
3、成像系统像面的光照度
考试要求：
1、掌握光学量及其单位
2、理解光传播过程中光学量的变化规律
3、理解成像系统像面的光照度的计算
六、典型光学系统
考试内容
1、眼睛及其光学系统
2、放大镜
3、显微镜系统
4、望远镜系统
5、目镜
6、其它光学系统
考试要求
1、掌握眼睛的成像系统
2、掌握放大镜成像规律
3、掌握显微镜结构与相关计算
4、掌握望远系统结构与相关计算
5、了解其它典型光学系统的结构与成像规律
五、光的干涉
考试内容
1、光波的叠加
2、光波干涉条件
3、杨氏干涉实验
4、平板的双光束干涉
5、典型干涉仪结构与工作原理
考试要求
1、理解光波叠加原理
2、掌握光波干涉条件
3、掌握杨氏干涉实验与相关计算
4、掌握平板干涉原理及相关计算
5、掌握典型干涉仪结构与相关计算
六、光的衍射
考试内容
1、光波的标量衍射理论
2、典型孔径的夫朗和费衍射
3、光学成像系统的衍射和分辨本领
4、多缝的夫朗和费衍射
5、衍射光栅
6、菲涅尔衍射
考试要求
1、理解光波标量衍射理论
2、掌握狭缝和圆孔的夫朗和费衍射及计算
3、理解光学成像系统的衍射和分辨本领
4、理解多缝的夫朗和费衍射
5、掌握光栅衍射原理及计算
6、理解菲涅尔衍射分析方法
七、光的偏振
考试内容
1、偏振光概述
2、晶体的双折射
3、晶体偏振器件
考试要求
1、掌握偏振光的概念及分类
2、掌握晶体双折射规律及概念
3、掌握晶体偏振器件传光原理
试卷结构：填空、简答与计算题。