工程光学 知识点
《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：
SUM
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：
工程光学第五章知识点
工程光学第五章知识点第五章光学系统的光束限制第一节概述1，问题提出●光学系统应满足前述的物像共轭位置和成像放大率要求●应满足一定的成像范围●应满足像平面上有一定的光能量和分辨本领●这就是如何合理限制光束的问题●每个光学零件都有一定的大小，能够进入系统成像的光束总是有一定限度的。
决定每个光学零件尺寸的是系统中成像光束的位置和大小，因此在设计光学系统时，都必须考虑如何选择成像光束的位置和大小的问题。
这就是本章所要讨论的内容。
●例如：人的眼睛中的虹膜能随着外界光线的强弱改变瞳孔的直径。
进入眼睛的光能量将随着瞳孔直径的改变而改变。
当外界景物过亮时，瞳孔就缩小，以减少进入眼睛的光能量，避免过度刺激视神经细胞；当外界景物较暗时，虹膜自动收缩，瞳孔直径加大，使进入眼睛的光能量增加，所以瞳孔其实就是一种孔径光阑。
●通常，光学系统中用一些中心开孔的薄金属片来合理的限制成像光束的宽度、位置和成像范围。
这些限制成像光束和成像范围的薄金属片称为光阑。
光阑主要分两类：孔径光阑和视场光阑。
此外还有消杂光阑、渐晕光阑。
下面先一一做简单介绍，再重点讲解孔径光阑和视场光阑。
2.孔径光栅●孔径光阑限制轴上点光束的孔径角（对于无限远物体，限制入射高度）●对有限远处的物体用孔径角U来表示孔径大小，对于无限远物体则用入射高度（孔径高度）h来表示照相机上的“光圈”就是可变的孔径光阑●人眼的瞳孔也是可变的孔径光阑，对于目视光学系统如显微镜、望远镜等必须把瞳孔作为一个光阑来考虑●视场光阑限制成像范围●对有限远处的物体用物高y（或像高y'）来表示视场（线视场），对无限远处的物体用视场角ω来表示●●照相机中的底片框就是视场光阑●照相机的标准镜头的视场角（2ω）为40~45°，而广角镜头的视场角（2ω）在65°以上3.渐晕光栅●渐晕：轴外点光束被部分拦截●光束被部分拦截使得相应像点的照度下降●渐晕光阑可拦截成像质量较差的轴外点光束4.消杂光光栅●杂散光：通过光学系统投射到像平面上不参与成像的有害的光●杂散光产生的原因：主要是由于非成像光线通过光学系统在镜筒的内壁表面反射，或是在光学零件的各表面之间多次反射和折射，最终投射到像面上●通常在光组中加入消杂光光阑以阻拦杂散光，并把光学零件的非工作面、镜筒的内壁、光学零件的支承件涂黑来吸收杂散光第二节孔径光栅●限制轴上物点孔径角u的大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度，并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑叫做孔径光阑。
工程光学介绍课件
04
继续教育：加强继续教育和 培训，提高工程光学人才的 综合素质和技能水平
谢谢
3
相机：用于记录影像 的仪器，如数码相机、 手机相机等
望远镜：用于观察遥远 天体的仪器，如天文观 测、卫星通信等
2
投影仪：用于显示图像 的仪器，如电影放映、 会议演示等
4
光学测量系统
应用领域：工业、医疗、科研等
01
领域 功能：测量物体的几何形状、尺
02
寸、位置等参数 技术原理：利用光学原理，如激
03
于导航、教育和娱乐
上，用于游戏、电影和训练
4
工程光学的未来 展望
光学技术的创新
超材料：具有特殊 光学性质的人造材 料，如光子晶体、 超透镜等
01
纳米光学：利用纳 米尺度的光学现象， 如表面等离子体、 量子点等
02
04
集成光学：将光学 元件集成在芯片上， 如光子集成电路、 光通信系统等
03
生物光学：研究生 物系统中的光学现 象，如生物成像、 生物传感器等
05
光的衍射：光 在传播过程中 遇到障碍物时
发生衍射
06
光的偏振：光 在传播过程中 具有偏振特性
07
光的吸收与散 射：光在传播 过程中被吸收
或散射
08
光的色散：光 在传播过程中 发生色散，形
成彩色光谱
工程光学的应用领域
01
光学仪器：如显微镜、 望远镜、照相机等
02
光学通信：如光纤通信、 激光通信等
工程光学的应用拓展
虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术：工程光学在虚拟现实 和增强现实技术中发挥着重要作用，如光学元件的设计和制造。
自动驾驶汽车：工程光学在自动驾驶汽车领域具有广泛的应用， 如激光雷达（LiDAR）、摄像头和传感器等。
工程光学(知识讲座)
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。
工程光学第三章知识点
理想光学系统第三章 理想光学系统第一节 理想光学系统的共线理论● 理想光学系统：在任意大的空间内、以任意宽的光束都能成完善像的光学系统 ● 理想光学系统理论又称“高斯光学”，理想光学系统所成的完善像又称“高斯像” ●描述理想光学系统必须满足的物像关系的理论称为“共线理论”共线理论（1）物空间的每一点对应像空间的相应一点，且只对应一点（点对应点）（2）物空间的每一条直线对应像空间的相应直线，且只对应一条直线（直线对应直线） （3）物空间的每一平面对应像空间的相应平面，且只对应一个平面（平面对应平面）● 这种对应关系称为“共轭”，相应的点构成一对共轭点，直线构成一对共轭直线，平面构成一对共轭平面● 推论：物空间某点位于一条直线上，则像空间中该点的共轭点必定也位于这条直线的共轭直线上（点在线上对应点在线上）● 共轴球面系统用结构参数（r 、d 、n ）描述系统 ● 理想光学系统用“基点”和“基面”来描述系统 ● 基点基面就是理想光学系统的特征参数第二节 无限远轴上物点与其对应像点F ’---像方焦点● 设有一理想光学系统● 有一条平行于光轴的光线A1E1入射到这个系统● 在像空间必有一条直线与之共轭，即PkF’，交光轴于F’点●在物空间中平行于光轴入射的光线都将汇聚在F’点上，F’点称为“像方焦点”共轴球面系统焦点、焦平面、主平面示意图焦点、焦平面、主平面示意图● 过F’点作垂直于光轴的平面，称为“像方焦平面” ● 像方焦平面与物方无限远处垂直于光轴的物平面共轭● 物方的任何平行光线若不与光轴平行，表示无限远处的轴外点，将汇聚在像方焦平面上的一点2，无限远的轴上像点和它所对应的物方共轭点F ——物方焦点● 像方平行于光轴的光线，表示像方光轴上的无限远点● 在物方光轴上必定有一点F 与之共轭，F 点称为物方焦点，过F 点的垂轴平面称为物方焦平面 ● 物方焦点F 与像方焦点F’不是一对共轭点3，垂轴放大率β=+1的一对共轭面——主平面● 在光学系统中存在着垂轴放大率β=+1的一对共轭平面，这一对共轭面称为“主平面”即物方主平面和像方主平面● 共轭垂轴平面QH 和Q’H’满足β=+1（因为高度h 相等） ● QH 为物方主平面，Q’ H’为像方主平面 ● H 为物方主点，H’为像方主点 ● 物方主平面QH 与像方主平面Q’H’共轭 ● 物方主点H 与像方主点H’共轭● 对于理想光学系统，不论其实际结构如何，只要知道了主点和焦点的位置，其特性就完全被决定了 4，光学系统焦距● 像方焦距：像方主点H ’到像方焦点F ’的距离f ’ ● 物方焦距：物方主点H 到物方焦点F 的距离f●焦距均以各自的主点为原点，与光线传播方向一致为正，相反为负 光学系统的焦距计算式tan tan h f U h f U '='=焦距包含了光学系统主点和焦点的相对位置，是描述光学系统性质的重要参数 像方焦距f ’>0的光组称为正光组，f ’<0的光组称为负光组无限远轴外物点的共轭像点焦点、焦平面、主平面示意图当光学系统的物方与像方处于同一介质中时，物方焦距与像方焦距数值相等，符号相反f = -f ’单折射球面的主平面和焦点共轴球面系统的成像性质可以用一对主平面和两焦点表示，为此目的，先研究单个折射球面的主平面和焦点位置。
工程光学笔记总结
工程光学笔记总结一、几何光学基本定律与成像概念。
1. 直线传播定律。
- 光在均匀介质中沿直线传播。
例如小孔成像现象，就是光直线传播的体现。
- 应用：针孔相机的原理就是基于光的直线传播，光线通过小孔在成像面上形成倒立的实像。
2. 独立传播定律。
- 不同光线在空间相遇后互不干扰，各自沿原方向传播。
- 例如多束光在空间交叉时，每束光的传播路径不会因为其他光线的存在而改变。
3. 反射定律。
- 反射光线位于入射光线和法线所决定的平面内；反射光线和入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角，即i = i'。
- 在平面镜成像中，像与物关于镜面对称，这是反射定律的重要应用。
4. 折射定律。
- n_1sinθ_1=n_2sinθ_2，其中n_1、n_2分别是两种介质的折射率，θ_1是入射角，θ_2是折射角。
- 全反射现象：当光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角θ_c=arcsin(n_2)/(n_1)时，发生全反射。
光纤通信就是利用了全反射原理，光在光纤内部通过不断全反射来传输信号。
5. 成像概念。
- 物点发出的光线经光学系统后，重新会聚于一点（实像）或光线的反向延长线会聚于一点（虚像）。
- 像的大小、正倒、虚实等性质取决于光学系统的特性和物像之间的相对位置。
二、理想光学系统。
1. 基点和基面。
- 焦点（F,F'）：平行于光轴的光线经光学系统后会聚（或其反向延长线会聚）的点。
- 主点（H,H'）：物方主点和像方主点，通过主点的光线方向不变。
- 节点（N,N'）：通过节点的光线，其出射光线与入射光线平行。
- 焦平面：过焦点且垂直于光轴的平面。
- 主平面：过主点且垂直于光轴的平面。
2. 成像公式。
- 高斯成像公式(1)/(l')+(1)/(l)=(1)/(f)，其中l为物距，l'为像距，f为焦距。
- 牛顿成像公式xx' = f f'，其中x为物点到物方焦点的距离，x'为像点到像方焦点的距离。
工程师中的光学与光电子学知识点梳理
工程师中的光学与光电子学知识点梳理在工程师中的光学与光电子学知识点梳理工程师是一项高度专业化的职业，他们需要掌握多种学科的知识。
其中，光学与光电子学作为重要的领域之一，对于工程师来说具有重要的意义。
本文将围绕工程师中的光学与光电子学知识点展开梳理。
一、光学基础知识1. 光的本质和性质光既可以被视为粒子，又可以被视为电磁波。
这是波粒二象性的基本概念。
此外，光还具有干涉、衍射、偏振等特性。
2. 光的传播光的传播遵循直线传播原理，光在不同介质中的传播速度与介质的折射率有关。
光的折射现象是光学中的基础概念之一。
3. 光的反射和折射光的反射和折射是光学中的两个重要现象。
反射是光线与界面发生反向传播的现象，折射是光线从一种介质到另一种介质时改变传播方向的现象。
4. 光的色散光的色散是指光在经过介质时，由于不同频率的光波速度不同，使得光被分解成不同颜色的现象。
色散现象在光学元件的设计和应用中起着重要作用。
二、光学元件与仪器1. 透镜与光学成像透镜是一种能够将光线汇聚或发散的光学元件。
凸透镜能够使平行光线汇聚于焦点，凹透镜能够使平行光线发散。
凸透镜和凹透镜结合使用可以实现光学成像。
2. 光的正交性和偏振器件光波的振动方向与传播方向垂直，这种性质被称为光的正交性。
偏振器件可以将非偏振光转化为偏振光，对光的振动方向进行选择性传递。
3. 光纤通信与光纤传感光纤通信是指利用光纤作为传输介质来进行通信的技术。
光纤传感是指利用光纤来实现对光信号、温度、压力等参数的传感。
4. 光学仪器光学仪器是工程师在设计和实验中常用的工具。
如显微镜、望远镜、光谱仪等。
这些仪器的设计与应用需要掌握光学的基本原理。
三、光电子学的基础知识1. 光电效应光电效应是指当光照射到金属表面时，产生电子被从金属中释放出来的现象。
光电效应是光电子学研究的基础。
2. 光电二极管光电二极管是一种能够将光信号转化为电信号的元器件。
它由P型和N型半导体材料构成，光照射在PN结上时，会引起光生载流子，从而产生电流。
工程光学Ι复习要点--基本概念汇总
工程光学Ι复习要点--基本概念汇总工程光学Ι复习要点基本概念汇总一、四大定律；光路可逆；全反射；二、光轴；符号规则；如射角；孔径角；视场角；物距；像距；物高；像高；近轴光线；近轴区域；共轭关系；垂轴放大率；轴向方法率；角放大率；拉赫不变量；三、基点基面（焦点、主点、节点、焦面、主面）；焦距；光焦度；牛顿公式；高斯公式；焦物距；焦像距；等效光组（组合光组）；四、平面镜；双面镜；反射棱镜；折射棱镜；光楔；主截面；屋脊棱镜；等效空气层；偏向角；色散；五、孔径光阑；入瞳；出瞳；视场光阑；入窗；出窗；孔径角；孔径高度；视场角；视场高度（物高、像高）；渐晕；渐晕系数（线渐晕）；渐晕光阑；场镜；景深；焦深；理想像；清晰像；六、像差；球差；彗差；像散场曲；畸变；位置色差；倍率色差；二级光谱；色球差；像差曲线；子午面；弧矢面；七、近视；远视；近点；远点；屈光度；分辨力；视放大率；有效放大率；数值孔径；相对孔径；光圈数（F数）；出瞳距；系统工作原理汇总远摄系统；反远距系统；望远系统；焦距测量系统；物方远心光路；像方远心光路；景深产生的原理；焦深产生的原理；人眼成像系统（正常、近视、远视）；近视眼校正系统；远视眼校正系统；放大镜工作原理；显微镜工作原理；望远镜工作原理；目镜视度调节原理；临界照明；克拉照明；照相系统的调焦原理方法汇总全反射；单球面成像；共轴球面成像；反射球面成像（反射镜成像）；理想光组成像；薄透镜成像；组合光组、厚透镜成像及焦距主面计算；透镜组成像；平行平板成像；光楔的偏向角计算；孔径光阑的判断；入瞳、出瞳的计算；入窗、出窗的计算；视场大小的判断和计算；渐晕光阑的计算；棱镜大小的计算；景深、焦深的计算；视放大率的计算（放大镜、显微镜、望远镜）；有效放大率的计算；出瞳距的计算；通光口径的计算（物镜、目镜、分划板、棱镜、场镜）作图汇总作图求像；棱镜展开；棱镜坐标的判断；各种系统工作原理的光路图；。
工程光学基础教程第一章
工程光学基础教程第一章工程光学是一门研究光学现象和光学器件在工程领域中应用的学科。
它涵盖了光学基础知识、光学器件和系统设计、光学测量和测试、光学传感和图像处理等方面的内容。
本文将以工程光学基础教程的第一章为主题，讨论工程光学的基本概念和原理。
第一章介绍了光的物理性质和光的波动理论。
光是一种电磁波，具有波动性和粒子性的特点。
光波动的基本特性包括波长、频率、振幅和相位。
光的波动可以通过实验来验证，例如干涉、衍射和折射等实验。
干涉是指两束光波相遇时发生的干涉现象。
干涉可以分为同相干和非相干干涉两种情况。
同相干干涉是指两束光波的相位差为整数倍的情况下发生的干涉。
非相干干涉是指两束光波的相位差不是整数倍的情况下发生的干涉。
衍射是指光通过一个小孔或经过不规则边缘时发生的衍射现象。
衍射可以用赫兹普龙原理来描述，即波的传播过程中每个波前都可以看作是一系列波源发出的球面波。
折射是指光从一种介质传播到另一种介质时发生的折射现象。
光的折射是由介质的折射率引起的，折射率是光在介质中传播速度与真空中传播速度的比值。
光的粒子性可以通过光的能量传播和光的吸收来解释。
光的能量在空间中传播时遵循能量守恒定律和动量守恒定律。
光的吸收是指光被物质吸收并转换为其他形式的能量，例如热能。
本章还介绍了光的能量和功率的计算方法。
光的能量可以通过光的强度和面积来计算，光的功率可以通过光的能量和时间来计算。
光的强度可以用辐射亮度和辐射通量来描述。
此外，本章还介绍了坐标系和光的传播方向。
坐标系是研究物体位置和光传播方向的基本工具。
光的传播方向可以用传播矢量和波矢量来描述，传播矢量指示光的传播方向，波矢量指示光的传播速度和方向。
综上所述，工程光学基础教程的第一章主要介绍了光的物理性质和光的波动理论。
通过学习这些基本概念和原理，我们可以更好地理解和应用工程光学知识。
工程光学是一门应用广泛的学科，对于光学器件和系统的设计、光学测量和测试、光学传感和图像处理等方面都有很大的意义和价值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
郁道银主编 工程光学
第一章小结（几何光学基本定律与成像概念）
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）：
反射定律：即 I’’=-I 。
折射定律： n’sinI’=nsinI 。
全反射：当满足 1 、光线从光密介质向光疏介质入射， 2 、入射角大于临界角时，
入射到介质上的光会被全部反射回原来的介质中，而没有折射光产生。 sinI m
=n’/n ，其中 I m 为临界角。
应用： 1 、用全反射棱镜代替平面反射镜以减少光能损失。2 、光纤
4 ）光路的可逆性
5 ）费马原理
光从一点传播到另一点，其间无论经历多少次折射和反射，其光程为极值。
6 ）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。
3 、完善成像条件（ 3 种表述 )
1 ）、入射波面为球面波时，出射波面也为球面波；
2 ）、入射光束为同心光束时，出射光束也为同心光束；
3 ）、物点 A 1 及其像点 A k ’ 之间任意二条光路的光程相等。
6 、单个折射面的成像公式（定义、公式、意义）
垂轴放大率成像特性：
β>0, 成正像，虚实相反； β<0, 成倒像，虚实相同
|β|>1, 放大； |β|<1 ，缩小。
第二章小结
1 、什么是理想光学系统？
任意大的空间中一任意宽的光束都成完善像的理想模型。
2 、共轴理想光学系统的成像性质是什么？（ 3 大点）
1 ）位于光轴上的物点对应的共轭像点也必然位于光轴上；位于过光轴的某一个截
面内的物点对应的共轭像点必位于该平面的共轭像面内；同时，过光轴的任意截面
成像性质都是相同的
4 、无限远的轴上（外）像点的对应物点是什么？物方焦点。
5 、物（像）方焦距的计算公式为何？f’=h/tanU’ ， h 为平行光线的高度， U’ 为像
方孔径角。
6 、物方主平面与像方主平面的关系为何？互为共轭。
光学系统的基点及性质？有何用途？一对主点和主平面，一对焦点和焦平面，称为
光学系统的基点和基面。
一束平行光线经过系统后交于像方焦平面上一点，物方焦平面上一点光源发射出的
光线经过系统后是一组平行光线。
13 、几种典型的光组组合及其特点（组成、特点和应用）？
第 三 章 小 结 ( 平面与平面系统 )
1 、平面光学元件的种类？作用？（ 4 种）
平面反射镜， 唯一能成完善像的最简单的光学元件，可用于做光杠杆
平行平板， 平行平板是个无光焦度的光学元件，不使物体放大或缩小，
反射棱镜， 实现折转光路、转像和扫描等功能。
折射棱镜， 改变光线的出射角，可用于放大偏转量。
2 、平面镜的成像特点和性质？平面镜的旋转特性？
每一点都能成完善像，并且像与物虚实相反。
3 、光学杠杆原理和应用？（测小角度和微位移）
从透镜物方焦点发出光线束，经过系统后成平行光束经过微小偏转 θ 的平面镜后反
射，再经过系统汇聚在像方焦平面上，测得垂轴距离 y ，则 y=f’tan2 θ=2θf’ ，测杆
支点与光轴距离 a ，移动量 x ， θ=tanθ=x/a, so, y=(2f’/a)x=Kx ， K 为放大倍数。
4 、平行平板的成像特性？（ 3 点）近轴区内的轴向位移公式？
平行平板是个无光焦度的光学元件，只将像从物位置进行一个轴向平移。
简单棱镜， 改变出射角，增加光程
屋脊棱镜， 得到与物体一致的像
立方角锥棱镜， 出射光线平行于入射光线像与物仅发生一个平行平移
复合棱镜， 实现特殊功能，如分光、分色、转像、双像等
10 、常用的光学材料有几类？各有何特点？
光学玻璃， 制造工艺成熟，一般能透过波长为 0.35~2.5 μ m 的各色光
光学晶体， 透射波段比光学玻璃宽，应用日益广泛
光学塑胶，密度小、重量轻、不易破碎等诸多优点
第四章小结 ( 光学系统中的光阑与光束限制 )
2 、什么是孔径光阑 ( 作用 ) 、入瞳、出瞳、孔径角？它们的关系如何？
限制轴上物点孔径角大小，并有选择轴外物点成像光束作用的光阑。
入瞳 / 出瞳： 孔径光阑经前 / 后光学系统在物 / 像空间所成的像。
孔径角： 光轴上的物体点与透镜的有效直径所形成的角度。
孔径光阑、入瞳和出瞳三者是物像关系。
主光线： 通过入瞳中心的光线。
3 、什么是视场光阑 ( 作用 ) 、入窗、出窗、视场角？它们的关系如何？
限制成像范围的光阑。
类似于入 / 出瞳。
视场角： 主光线与光轴的夹角
物方视场角： 在物空间，入窗边缘对入瞳中心张的角
像方视场角： 在像空间，出窗边缘对出瞳中心张的角。
视场光阑、如窗、出窗三者成物像关系
6、 照相系统的基本结构怎样？成像关系和光束限制情况 ? （看第七章）
7 、望远系统的基本结构怎样？成像关系和光束限制情况 ?
8 、显微系统的基本结构怎样？成像关系和光束限制情况 ? 物方远心光路原理与作
用 .
9 、光瞳衔接原则是什么 ? 为什么要遵守该原则 ?
前面系统的出瞳和后面系统的入瞳重合，使前面得入射光线能全部透过后面的系统。
11 、什么是景深、远景景深、近景景深？景深公式和影响因素？
景深 ：能在景象平面上获得清晰像的物方空间深度范围称为景深
景深与入瞳孔径有关，孔径角越小，景深越大。（拍照时，调小光圈能获得大的空
间深度的清晰像）
第六章小结（光线的光路计算及像差理论）
3 、各种像差的定义、影响因素、性质、消像差方法？
第七章（典型光学系统）小结
1 、正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征是什么？应如何校正非正常眼？调节能
力的计算公式是什么 (7-1) ？人眼的分辨率 =?
眼睛的远点在无限远处，即光学系统的后焦点在视网膜上，称为正常眼；
远点位于眼前有限距离，后焦点在视网膜前，称为近视眼，需佩戴一负透镜；
远点位于眼后有限距离，后焦点位于视网膜后，称为远视眼，需佩戴一正透镜。
透镜的焦距为 f’ ，眼睛的远点 l r ，使佩戴后眼睛的发散度 R=1/l r - 1/f’ 。
远点距离 l r , 近点距离 l p ，远 / 近点发散度 R=1/l r, P=1/l p ，单位为屈光度
（ D ），眼睛的调节能力 A=R-P 。 R 表示近视眼或远视眼的程度，称为视度。
人眼具有瞳孔调节和视度调节的能力。
人眼能分辨的物点间最小视角称作视角鉴别率 ε ， ε ≈ 60 ″
2 、什么是视觉放大率？表达式及其意义？它与光学系统的角放大率有何异同？
表示对人眼张角的放大倍率，
角放大率是一对共轭点及其共轭光线所张孔径角的正切比，而视觉放大率是物体经
过光学系统所成的像与它本身对眼睛张角的正切比。
4 、 显微镜系统：
6 、望远系统（开普勒）
5 ）开普勒望远镜由两个正透镜组成，成倒像，需在光学系统间加一转像系统（透
镜或棱镜），物镜后焦平面上加分划板（视场光阑）；伽利略望远镜（物镜是视场
光阑，瞳孔是孔径光阑）由一正一负两透镜组成，成正像，由于其视觉放大率不大，
故仅用于剧院观剧使用。
7 、摄影系统：
4 ）光圈的定义及其与孔径光阑、分辨率、像面照度、景深的关系：
光圈数： F ＝ f’/D, 光圈 ↑, F ↓ , 孔径 2a ↑ ， 分辨率 ↑ ， 像面照度 ↑ ，景深 ↓
8 、投影系统：
3 ）其照明系统的衔接条件（ 2 条）
1 ）照明系统的拉赫不变量 J 1 要大于投影成像系统的拉赫不变量 J 2 。
2) 保证两个系统的光瞳衔接和成像关系。
第九章小结 ( 光学系统的像质评价和像差公差 )
1 、 常用像质评价方法有几种？
瑞利判断、中心点亮度、分辨率、星点检测法、光学传递函数评价