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(fèi)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(shí)物、實(shí)像；虛物、虛像實(shí)物成實(shí)像實(shí)物成實(shí)像實(shí)物成虛像實(shí)物成虛像虛物成實(shí)像虛物成實(shí)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(shí)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(shí)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(jì)算（ ）四、共軸球面的成像計(jì)算（ ）單折射面成像1、符號規(guī)則2、計(jì)算公式3、反射成像物點(diǎn)經(jīng)單個球面的光路計(jì)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(jì)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(shí)際成像的光路計(jì)算用近軸公式來計(jì)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(diǎn)在近軸區(qū)完善成像，這個像點(diǎn)稱物點(diǎn)在近軸區(qū)完善成像，這個像點(diǎn)稱高斯像點(diǎn)。高斯像點(diǎn)。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(jì)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(jià)。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(diǎn)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(shí)際近軸與理想系統(tǒng)的比較實(shí)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(jì)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(diǎn)焦點(diǎn)22ffxF11ffxF主點(diǎn)主點(diǎn)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(jì)算，等效空氣層） （例題計(jì)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(diǎn)出射等效點(diǎn)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(jì)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(jì)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(jì)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(shí)像、放大4倍的虛像、縮小4倍的實(shí)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