工程光學(xué)習(xí)題課1

1、工程光學(xué)A習(xí)題課基本概念與四大基本定律全反射及其應(yīng)用（ ）費馬原理（理解）成像概念與（ 物與像、物空間與像空間）第一章 幾何光學(xué)的基本定律和物像概念幾何光學(xué)的基本定律和物像概念全反射全反射全反射全反射：折射光線因大于等于90而消失，所有的光線反射到原介質(zhì)中的現(xiàn)象。光線發(fā)生全反射的條件：光線發(fā)生全反射的條件： 光線由光密光密介質(zhì)射向光疏光疏介質(zhì)； 入射角大于臨界角臨界角。二者缺一不可。 (1-3)實物、實像；虛物、虛像實物成實像實物成實像實物成虛像實物成虛像虛物成實像虛物成實像虛物成虛像虛物成虛像結(jié)束結(jié)束 返回返回物像概念小結(jié)：物像概念小結(jié)： 光線未通過系統(tǒng)（界面）前稱為物方光線物方光線，物方光

2、線連接著物體（實物或虛物），物體所在空間為物方空間，物方空間使用系統(tǒng)前方折射率。 光線通過系統(tǒng)（界面）后稱為像方光線像方光線，像方光線連接著物體的像（實像或虛像），像所在空間為像方空間，像方空間使用系統(tǒng)后方折射率。第二章第二章 共軸球面光學(xué)系統(tǒng)共軸球面光學(xué)系統(tǒng)一、基本概念二、符號規(guī)則（ ）三、單個球面的成像計算（ ）四、共軸球面的成像計算（ ）單折射面成像1、符號規(guī)則2、計算公式3、反射成像物點經(jīng)單個球面的光路計算LU，0InnIsinsinIIUU)sinsin1(UIrLrhI sinEIODCUAh rI2-3當(dāng)平行光入射時：已知R，已知L、U，求L 、U 1.2. 近軸光線計算 當(dāng)物體

3、靠近光軸且成像的光束很細(xì)時，所有的角度都可以近似 此時實際成像的光路計算用近軸公式來計算sinurrliinniiiuu)1 (uirlrhi 近軸公式說明：在近軸區(qū)域，近軸公式說明：在近軸區(qū)域，l只是只是l的函數(shù)，不隨孔徑的函數(shù)，不隨孔徑u變化，軸上變化，軸上物點在近軸區(qū)完善成像，這個像點稱物點在近軸區(qū)完善成像，這個像點稱高斯像點。高斯像點。1costan三個主要的近軸公式Qlrnlrn)11()11( rhnnnuun)(rnnlnln阿貝不變量阿貝不變量物像方參數(shù)計算的不變形式物、像孔徑角之間的關(guān)系物、像位置之間的關(guān)系距離（距離倒數(shù)）變化式距離（距離倒數(shù)）變化式孔徑變化式孔徑變化式rnn

4、lnln,光焦度 ,rnnrnnnln,rnnlnn,fnfn,nnff,1.3. 單個球面的近軸放大率垂軸放大率（橫向放大率）垂軸放大率（橫向放大率）軸向放大率（縱向放大率）軸向放大率（縱向放大率）角放大率角放大率拉赫不變量 在近軸區(qū)域成像時像方和物方參數(shù)乘積的一個不變式。像高的增大必然伴隨著像方孔徑角的減小。增大視場犧牲孔徑為代價。它是光學(xué)系統(tǒng)的重要指標(biāo)它是光學(xué)系統(tǒng)的重要指標(biāo)2. 單個反射球面的成像 根據(jù)焦距的定義，反射根據(jù)焦距的定義，反射球面鏡的焦距為：球面鏡的焦距為：2,rff 球面折射成像的相關(guān)公式球面折射成像的相關(guān)公式中，令中，令N=-N，可得反射球，可得反射球面成像公式如下：面成

5、像公式如下：共軸球面系統(tǒng)1、過渡公式2、放大率3、拉赫不變量第三章第三章 理想光學(xué)系統(tǒng)理想光學(xué)系統(tǒng) 共線成像理論 基點與基面 作圖法求像 解析法求像 高斯公式 牛頓公式 多光組組合 牛頓公式 高斯公式f fxx yyfxxf1lflfllfll,111llffyy 理想光學(xué)系統(tǒng)物方焦距與像方焦距的關(guān)系 （3-17） 當(dāng)物像方處于同一介質(zhì)時，高斯公式（3-38）有更簡單的表示 （3-18） nnff111fll實際近軸與理想系統(tǒng)的比較實際近軸與理想系統(tǒng)的比較P34 多光組組合112 dll334 dll112 xx223 xx334 xx12yy 23yy34yy 12uu 23uu 34uu

6、223dll過渡公式多光組系統(tǒng)的等效系統(tǒng)多光組系統(tǒng)的等效系統(tǒng) （正切計算法）給定平行光線的入射高度 H1，并有U1=0111fllfhlhlhfhtgutgu過渡公式, , 2312uuuu, , 22231112tgudhhtgudhh1ktguhf kkFtguhl3.4.3 雙光組組合雙光組組合 21fff21fff2121d雙光組的等效光組焦點焦點22ffxF11ffxF主點主點fxxFHfxxFH2FFxflFFxfl1HHxfl1fllFH 平面鏡（完善像）（單面，雙面鏡）反射棱鏡（坐標(biāo)系變化） 等效作用平行平面板（位移計算，等效空氣層） （例題計算孔徑高度） 折射棱鏡和光楔（公式

7、，應(yīng)用）第四章第四章 平面與平面系統(tǒng)平面與平面系統(tǒng))11 (ndl2sin2sinnm) 1( n等效空氣層的概念（等效空氣層的概念（H與與G點出射等效點出射等效） CEABPQLddFDA lGHA ndldd4.3.3 平行平板的等效空氣層利用等效空氣層計算棱鏡的最小口徑限制第五章 光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制 一 孔徑光闌 （入瞳，出瞳 判斷和計算） 二 視場光闌 三 漸暈和漸暈光闌（視場光闌判斷，漸暈系數(shù)，漸暈相關(guān)計算） 四 場鏡，焦深，景深的概念 五 物方遠(yuǎn)心，像方遠(yuǎn)心光路的應(yīng)用，基本原理【習(xí)題1-4】P7【習(xí)題5-5】P91【習(xí)題5-7】P91【練習(xí)1】一個直徑為400MM，折射率為1.5的玻璃球中有兩個小氣泡，一個位于球心，另一個位于1/2半徑處，沿兩氣泡的連線方向在球兩邊觀察，問看到的氣泡在何處？ABR1=200MMR2=200MM【練習(xí)2】一個物體位于半徑為R的凹面鏡前什么位置時，可以分別得到放大4倍的實像、放大4倍的虛像、縮小4倍的實像、縮小4倍的虛像?！揪毩?xí)3】 一個薄透鏡焦距為100MM，和另一個焦距為50MM的薄透鏡組