工程光学基础第1章光波、光线和成像(上)

1、工程光学基础信息工程学院闫俊红小故事n乔伸手使乔伸手使闹钟闹钟停闹，开停闹，开灯灯起床。下楼便开起床。下楼便开始煮咖啡，打开始煮咖啡，打开电视机电视机看看天气预报天气预报。他一。他一边倒咖啡，一边与厨房挂钟对表。然后走边倒咖啡，一边与厨房挂钟对表。然后走进进日光浴室日光浴室，坐下来，坐下来读报读报。 发光二极管显示；节电荧光灯；红外遥控；有线（光纤）电视传输；卫星天发光二极管显示；节电荧光灯；红外遥控；有线（光纤）电视传输；卫星天气图像；液晶显示；室温调节窗玻璃涂塑料；激光照排。气图像；液晶显示；室温调节窗玻璃涂塑料；激光照排。小故事小故事n 在楼上，孩子们已作好上学的准备。朱在楼上，孩子们已

2、作好上学的准备。朱莉正边穿莉正边穿衣服衣服边听喜爱的边听喜爱的歌曲歌曲。斯迪夫觉。斯迪夫觉得身体有点不适，他的母亲莎拉为他测得身体有点不适，他的母亲莎拉为他测体体温温。朱莉去上学，他只能呆在家里。朱莉去上学，他只能呆在家里。n激光唱盘；激光唱盘；mp3；激光裁剪；红外无接触；激光裁剪；红外无接触“耳道耳道”体温计。体温计。小故事小故事n 乔开着他的乔开着他的新车新车去上班，这车不啻是去上班，这车不啻是一个高技术的橱窗。他驾车一个高技术的橱窗。他驾车过桥过桥时，看时，看了一眼人行道边的急救了一眼人行道边的急救电话亭电话亭。他驶过。他驶过交通信号牌交通信号牌和和公路标志公路标志。一名警察正在。一名

3、警察正在用用测速器测速器扫描过往车辆。扫描过往车辆。n车辆红外安全系统（刹车故障监视），车辆红外安全系统（刹车故障监视），LEDLED，LCDLCD，光纤仪表显示，光纤仪表显示，LEDLED尾灯，桥尾灯，桥梁安全光纤监视仪；太阳能报警设备；光纤光缆电话；梁安全光纤监视仪；太阳能报警设备；光纤光缆电话；LEDLED交通指示灯；高速公交通指示灯；高速公路高反射率标志牌路高反射率标志牌, ,激光交通雷达。激光交通雷达。小故事小故事n 有几张电话记录和一份有几张电话记录和一份传真传真已在乔的办已在乔的办公室里。他打开公室里。他打开电脑电脑，用，用CD-ROMCD-ROM核对几核对几个有关的数据，把数据

4、个有关的数据，把数据打印打印出来供事后再出来供事后再细看。打印了最新的报表后，他到办公室细看。打印了最新的报表后，他到办公室去作去作报告报告。n光扫描仪与传真机；电脑芯片制造中的光刻技术；光数据存储；激光打印；打光扫描仪与传真机；电脑芯片制造中的光刻技术；光数据存储；激光打印；打印复印；投影仪；幻灯投影；激光点示器。印复印；投影仪；幻灯投影；激光点示器。小故事小故事n 此时朱莉正在去学校的路上。当她走此时朱莉正在去学校的路上。当她走过邻居的房子时，过邻居的房子时，住宅防盗住宅防盗灯亮起来。灯亮起来。在下一个街区，她途经一座新住宅楼的在下一个街区，她途经一座新住宅楼的建筑工地，然后走过一家建筑工

5、地，然后走过一家医院医院。在。在相距相距几个街区处，是她叔叔工作的几个街区处，是她叔叔工作的工厂工厂。n家庭安全红外移动物体传感器；激光测距和丈量仪；激光治疗与诊断仪器；激家庭安全红外移动物体传感器；激光测距和丈量仪；激光治疗与诊断仪器；激光焊接与切割；三维原型工件快速制作法。光焊接与切割；三维原型工件快速制作法。小故事小故事n 今天朱莉的第一堂课是生物。学生们今天朱莉的第一堂课是生物。学生们观察水样中的观察水样中的微生物微生物，水样是在前一天，水样是在前一天的自然之旅时采集来的。那天他们还进的自然之旅时采集来的。那天他们还进行了鸟类观察，拍了一些野生动植物的行了鸟类观察，拍了一些野生动植物的

6、照片照片和和录像带录像带。教师戴上她的。教师戴上她的眼镜眼镜仔细仔细批阅了朱莉的实习报告。批阅了朱莉的实习报告。n放大镜；显微镜；双筒望远镜；照相机；录像机；眼镜。放大镜；显微镜；双筒望远镜；照相机；录像机；眼镜。小故事小故事n 利用午餐时间，乔离开办公室去买些零利用午餐时间，乔离开办公室去买些零碎东西。在碎东西。在收款处收款处用用信用卡信用卡付款，他采购付款，他采购了一袋苹果、一瓶葡萄酒和一盒牛奶，每了一袋苹果、一瓶葡萄酒和一盒牛奶，每样东西上都标有样东西上都标有条形码条形码。n超市条形码扫描器；信用卡全息防伪术；质量控制用的图像识别；瓶子清洁监超市条形码扫描器；信用卡全息防伪术；质量控制用

7、的图像识别；瓶子清洁监测；标签与包装监测；条形码读出用于存货量统计。测；标签与包装监测；条形码读出用于存货量统计。小故事小故事n 斯迪夫在家里开斯迪夫在家里开大屏幕大屏幕彩电看影片。受彩电看影片。受到儿子生病的拖累，莎拉用到儿子生病的拖累，莎拉用笔记本电脑笔记本电脑与与办公室办公室网络网络取得联系。虽然她必须与生病取得联系。虽然她必须与生病的儿子一起呆在家里，现代技术使她照常的儿子一起呆在家里，现代技术使她照常做办公室的工作，而乔则不得不暂时干采做办公室的工作，而乔则不得不暂时干采购食品的活了。购食品的活了。n视盘与唱盘播放；电视显示；光纤局域网。视盘与唱盘播放；电视显示；光纤局域网。成像的基

8、本概念成像的基本概念1、同心光束与物像关系、同心光束与物像关系同心光束同心光束：光线本身或其延长线可以交于一点的光光线本身或其延长线可以交于一点的光束。（一束光线有一个共同的中心）束。（一束光线有一个共同的中心） 成像指经反射折射的光学成像。成像指经反射折射的光学成像。光具组：光具组：由若干反射或折射面组成的光学系统由若干反射或折射面组成的光学系统。 理想光具组：理想光具组：能够使通过系统的单心光束仍保持单能够使通过系统的单心光束仍保持单心性的光学系统。心性的光学系统。 光学系统理想成像的条件光学系统理想成像的条件 ：表述表述1同心性不变：同心性不变：由物点发出的单心光束通过光由物点发出的单心

9、光束通过光具组后应保持其单心性不变。具组后应保持其单心性不变。 表述表述2等光程性：等光程性：由物点发出的所有光线通过光由物点发出的所有光线通过光具组后均应以相等的光程到达像点。具组后均应以相等的光程到达像点。 This solar-thermal electric plant in the Mojave Desert uses long rows of parabolic mirrors to focus the suns rays on oil-filled pipes,which are located at the focal point of each mirror.完善像完善像共轭

10、点共轭点共轭光线共轭光线共轭光束共轭光束光学系统成像光学系统成像Q单心光束单心光束P1P2像散光束像散光束单心光束与像散光束单心光束与像散光束不满足理想成像条件时，也就是说，如果通过光具不满足理想成像条件时，也就是说，如果通过光具组后光束的同心性被破坏，则出射光束变组后光束的同心性被破坏，则出射光束变像散光束像散光束，像点变为像点变为弥散斑弥散斑。 像散光束：像散光束：空间彼此不能交于一点，但有一定关空间彼此不能交于一点，但有一定关系的光线的集合。系的光线的集合。 2、物像的分类、物像的分类物点：物点：发光点，或入射单心光束的顶点。发光点，或入射单心光束的顶点。 实物点：实物点：发散的入射光束

11、的顶点。发散的入射光束的顶点。 实物：实物：由实物点构成的物体。由实物点构成的物体。 虚物点：虚物点：会聚的入射光束的顶点，或入射光束延长会聚的入射光束的顶点，或入射光束延长线的交点。线的交点。 像点：像点：光具组（光具组（光学系统光学系统）出射的单心光束的顶点。）出射的单心光束的顶点。 实像点：实像点：会聚的单心出射光束的顶点。会聚的单心出射光束的顶点。 虚像点：虚像点：发散的单心出射光束的顶点。发散的单心出射光束的顶点。 物空间（物方）：物空间（物方）：物点所在的空间为物方空间。物点所在的空间为物方空间。像空间（像方）：像空间（像方）：像点所在的空间为像方空间。像点所在的空间为像方空间。QQ光光具具组组实物成实像实物成实像实物成虚像实物成虚像QQ光光具具组组实物成虚像实物成虚像虚物成实像虚物成实像n物空间物空间nn像空间像空间虚物成实像虚物成实像光光具具组组QQ虚物成虚像虚物成虚像光光具具组组QQ物与像物与像医学应用医学应用A bronchoscope 肺部肺部A colonoscope, shown in use in this X-ray