完整版郁道银主编工程光学知识点

1、1、波面：点光源发出的光波向四周传播时,某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为 波阵面,简称波面.2、几何光学的四大根本定律1 光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中,光是沿着直线传播的.2 光的独立传播定律：不同光源发出的光在空间某点相遇时,彼此互不影响,各光束独立传 播.3 反射定律和折射定律全反射：全反射：当光线从光密介质向光疏介质入射,入射角大丁临界角时,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.sinIm=n7n,其中Im为临界角.3、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.4、马吕斯定律光线束在各向同性的均匀介质中传播

2、时,始终保持着与波面正交,并且入射波面与出射波面对 应点之间的光程均为定值.5、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Ai及其像点Ak'之间任意二条光路的光程相等.n' n _ n'-n6、单个折射面的成像公式定义、公式、意义1 1 2 一+- = 一 反射球面,n'=-n l' lr 1平钊1方文:人普乏 一于1 %半.囹"彖白勺 H 修,J、人桔女农玄宿力女=2车山 |,J 方文ce = Z * = "JI , JJI3 > :方文人:呻X =

3、 = j7 =re 7 fi /?4 ex v = p5 >亦亦=1苴耳=n,iu1y, = nviy、垂轴放大率成像特性：16|>1,放大；| 3<1,缩小. 那么为下一系统的企物.那么为下一系统的实物.A0,成正像,虚实相反；6<0,成倒像,虚实相同.注：前一个系统形成的实像,假设实际光线不可到达,假设实际光线可到达,、理想光学系统两焦距之间的关系、解析法求像方法为何牛顿公式、高斯公式1牛顿公式：众=件2高斯公式:111=l'lf'10、理想光学系统的组合公式为何正切计算法A J A光焦度：促二Pi +啊d饥牧佳了巨:焦点位卷：=广1-主平面位琶：

4、rM =-ffrAK _ f、f;比=丁牛J 25 正切计算公式：J 迳 u； = fgU3 = fgU2'丹 3f 7T"tan L 3hif'=tanU3'11、几种典型的光组组合及其特点组成、特点和应用1 远摄物镜2反远距型物镜12、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,可用丁做光杠杆平行平板是个无光焦度的光学元件,不使物体放大或缩小,0平行平板,反射棱镜,实现转折光路、转像和扫描等功能折射棱镜,改变光线的出射角,可用丁放大偏转量.通过色散进行分光13、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

5、物虚实相反.奇数次反射成镜像,偶数次反射成一致像.平面镜转动a,反射光线转动2 a.14、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,不使物体放大或缩小,只将像从物位置进行一个轴向平移. 近轴区能成完善像,非近轴区不能成完善像.轴向位移量：A/'=d(l 1/町 等效空气层厚度：d/n15、反射棱镜的种类(4种)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,出射光线平行丁入射光线,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16、折射棱镜的作用其最小偏向角公式及应用改变光线的出射角,可用丁放

6、大偏转量.sin=/?sin一、一 ? ? .,一- 、一 最小偏向角：a为梭镜顶角,a为偏向角.当光线的光路对称与折射梭镜时,偏向角最小. a,测的最小偏向角a,即可求得棱镜的折射率n.17、光楔的偏向角公式及其应用(测小角度和微位移)S = 1)a =2(n1) a cos 4为网光楔相对旋转的角度.当4 =90°时可用丁测微小位移,单个棱镜的偏向角a,棱镜问距离 里,那么垂轴方向的微小位移 y= A2 = (n-1) a Az18、孔径光阑：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

7、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：通过入瞳中央的光线.19、视场光阑：限制成像范围的光阑.入窗/出窗：视场光阑经前/后光学系统在物/像空间所成的像.视场角：主光线与光轴的火角物方视场角：在物空间,入窗边缘对入瞳中央张的角像方视场角：在像空间,出窗边缘对出瞳中央张的角.视场光阑、入窗、出窗三者成物像关系20、渐晕：由轴外点发出的充满入瞳的光线被其他光孔遮拦的现象渐晕光阑：为了改善轴外点的成像,有意识的缩小某一二个透镜直径,挡去一局部成像光线, 这种被缩小孔径的透镜或光阑被称为渐晕光阑.渐晕系数：轴向光束的口径为D,视场角为3的轴外光束在子午截面内的光束宽

8、度为 Ds,这 Ds与D之比称为“渐晕系数,用 Ks表示,即Ks =Ds /D21、 远心光路：孔径光阑在物镜像方焦平面上,入瞳位丁无穷远处,轴外点主光线平行丁光轴.作 用：物即使不在设计位置,所成像调焦不准,但弥散圆中央间距不变,不会产生太大误差.22、光瞳衔接原那么：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.23、场镜的定义、作用在一次实像面处所加的起收敛孔径角作用的透镜.收敛目镜物方孔径角,还能调节出瞳距离,增大光路,减小筒长.24、人眼：具有瞳孔调节和视度调节的水平.人眼极限分辨角25、显微镜系统：1视觉放大率公式:=250/ff借250A _二=

9、V 广二代7 0 l/ e2线视场公式：光学系统在物空间能成活晰像的范围5OO7gri/ SQQtgco1 2v =rtan =里 = 60''250显微镜的视觉放大率越大,其在物空间的线视场越小.3数值孔径、出瞳D出:NA=nsinuD出=500NA/ :4物镜的分辨率：光学系统所成像符合理想时,光学系统能分辨的最小间隔a 0 5,0 5 道威判据：.=司= 斜入射时是道威判据nsinu NA5显微镜的有效放大率：500NAWW1000NA7目镜的视度调节：Nf2 +5"八八冲' 100010008生物显微镜&_ D出_ D出D入D物D出=500NA

10、/ -渐晕系数K=50%,目镜的通光孔径De =2hz =2tan瞠l入=2七*1入Il '渐晕系数K=100%,目镜的通光孔径De=2hz+D渐晕系数K=0,目镜的通光孔径De=2hz-的29测量显微镜tan U =十D孔=M,："D入=E物D孔D出=?D孔26、开普勒望远系统分辨率和放大率:.tg,fo'D人1 jtg切fe'D出P目工作放大率：r=D物=2.3率r分辨率：4=60''/ =140''/ D物渐晕系数K=50% ,目镜的通光孔径De = 2hz = 2tano i入=2 tan Ml出渐晕系数K=100%,目

11、镜的通光孔径De=2hz+D2渐晕系数K=0,目镜的通光孔径De=2hz-的2最大极限视场角tan®=%y'为视场光阑的高度,tan'= 牙 =2. ,.=一:目镜承担的视场角为2,'27、瑞利判据：定义一：一个点物衍射图样的中央极大与近旁另一点物衍射图样的第一极小重合,作为光学系 统的分辨极限,认为此时系统恰好可以分辨开两个点物,称此分辨标准为瑞利判据.定义二：两个波长的亮条纹只有当它们合强度曲线中央极小值低丁两边极大值的0.81时才能被分辨开.28、平面波、球面波、柱面波的一般式：=v=2fB=亍了 A T 1 吉 X :厅 TE = Aexp i k 一

12、wtE = exp i. k 一 wt i E = -j=exp i k r 一wt 1L Zl r力 4甲L 刀29、 球面波的傍轴近似：r=Jx2+y2+d2r为到点源0,0,-d的距离T TE =exp(ikd)expi(x2 y2) exp(Twt)d2d30、 相速度：等相面的传播速度.w=v相k31、群速度：振幅包值点的移动速度.32、维纳光驻波实验：证实了光驻波的存在,光波中对乳胶起感光作用的主要是电欠量.33、反射系数：r _ 、血声一亏r _tan*=2s sin旨、2p t a n -2<234、反射比：P = n2 n1J2 *n?35、光波的叠加原理：当光波在空间

13、某区域相遇时,在相遇点产生的合振动是各个波单独在该点 产生振动的欠量和.36、 准单色光：波长宽度为兀与中央波长入之比远远小丁 1的光波.37、干预：在两个或多个光波叠加的区域,某些点的振动始终增强,另一些点的振动始终减 弱,形成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象.38、在扩展光源照明下楔形平板产生的干预条纹的定域面应如何确定：定域面可由照明场中对应丁 3=0的光线通过干预系统后在干预场中的交点的轨迹来确定.39、干预滤光片在可见光区内的中央波长： 2nhcos6 =m入.40、 横向相干宽度：当光源宽度等丁临界宽度时,通过 si, s2两点的光不能发生干预,那么称此时 的si, s2两点之间

14、的距离为横向相干宽度.41、空间相干性：假设通过光波场横方向上两点的光在空间相遇时能够发生干预,那么称通过这两点的光具有空间相干性.空间相干性源丁光源的大小.42、时间相干性：假设同一光源在相干时间 At内不同时刻发出的光,经过不同的路径相遇时能够产 生干预,那么称光的这种相干性为时间相干性.43、相干时间：我们把光通过波列长度或相干长度所需的时间称为相干时间.44、眼睛直接观察楔板干预场比用仪器观察更容易观察到干预条纹 人眼具有自动调节水平,能使最活晰的干预条纹成像在视网膜上； 人眼的瞳孔比一般地透镜的孔径小得多,限制了扩展光源的实际有效尺寸,加大了人眼观察 干预区域的定域深度.45、衍射：

15、当入射光波面受到限制后,将会背离原来的几何传播路径,并呈现光强不均匀分布的 现象.46、惠更斯-菲涅耳衍射理论的核心内容：子波相干叠加.247、第i带波带片的半径r；=if兀48、光学薄膜的作用：减小光能在光学元件外表上的反射损失. % n0nG n49、单层膜 n=dn0nG2nh=入 /2n些+n in )50、双层膜51、倏逝 波：沿着第二介质外表流动的波.52、光拍现象：光强随时间时大时小变化的现象.53、相干光束会聚角：对应干预场上某一点 P的两支相干光线的火角.54、干预孔径角：对丁干预场某一点 P的两支相干光线从光源发出时的张角.55、缺级现象：当干预因子的某级主极大值刚好与衍射

16、因子的某级极小值重合,这些主极大值就 被调制为零,对应级次的主极大就消失了,这种现象就是缺级.56、坡印亭欠量：它表示单位时间内,通过垂直丁传播方向的,单位面积的电磁能量的大小.它 的方向代表的是能量流动的方向.57、相干长度：对丁光谱宽度为人的光源而言,能够发生干预现象的最大光程差.58、 全偏振现象：当入射光是自然光,入射角满足 1+句=：时,反射光中只有S波,没有P波,这样的现象就叫全偏振现象.此时的入射角即为布儒斯特角tan2/n1 o59、马吕斯定律：从起偏器出射的光通过一检偏器,透过两偏振器后的光强I随两器件透光轴的火角B而变化,即1=1.8我 称该式表示的关系式为马吕斯定律.60

17、、双折射：一束光射向各向异性的介质中,分为两束的现象.61、光栅分光性能的主要指标：光栅的角、线色散,光栅的色分辨本领.62、 光栅的色分辨本领：指可分辨两个波长差很小的谱线的水平.求得是h的最小间隔63、 自由光谱范围：F-P干预仪或标准具能分辨的最大波长差 0槌.r.求得是h的最大间隔64、 假设F-P干预仪两镜面间距改变Ah时,两光波的干预条纹就重合一次,那么有2.：- .：m = 1 = m - m2 = h'1'265、衍射光栅：能对入射光波的振幅或相位进行空间周期性调制,或对振幅和相位同时进行空间 周期性调制的光学元件称为衍射光栅.66、入射角为i的光照明在光栅上,

18、d sin i主sin 8 = m九67、光源的临界宽度：条纹比照度刚好下降为 0时的光源宽度.68、 光源的许可宽度：当光源宽度不超过其临界宽度的 4/1时条纹比照度依然是很好的9.0<K, 我们把此时的光源宽度称为光源的许可宽度.69、 在等厚干预装置中,光源的许可宽度为 §葛=26/=二|坐n'为楔板折射率,n为1n, h70、影响干预场可见度的主要因素：两相干光束的振幅比,光源大小,光源的非单色性.71、晶体的主平面：光线在晶体中的传播方向与晶体光轴组成的平面称为该光线的主平面.72、晶体的主截面：晶体光轴和晶面法线组成的面为晶体的主截面.73、晶体的光轴：晶体中存在一个特殊的方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射现象.74、非常光：光入射到单轴晶体中,发生双折射而产生两种互相垂直振动的偏光,其一为寻常光,另一为非常光.非常光的振动方向垂直丁寻常光振动方向,且与光