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1、第一章小结（几何光学基本定律与成像概念）1 、光线、波面、光束概念。光线：在几何光学中，我们通常将发光点发出的光抽象为许许多多携带能量并带有方向的几何线。波面：发光点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。光束：与波面相应所有光线的集合称为光束。2 、几何光学的基本定律（内容、表达式、现象解释）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（全反射及其应用）：反射定律：1、位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、反
2、射光线和入射光线位于法线的两侧，且反射角和入射角绝对值相等，符号相反，即I=-I。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所有反射回本来的介质中，而没有折射光产生。sinIm=n/n，其中Im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。（镀膜平面反射镜只能反射90%左右的入射光能）2、光纤折射定律：1、折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、折射角的正弦和入射角的正弦之比与入射角大小无关，仅由两种介质的性质决定。nsinI=nsinI。应用：光纤4 ）光路的可逆性光从A点以AB方向沿一途径S传递，最后在D点以CD方向
3、出射，若光从D点以CD方向入射，必原途径S传递，在A点以AB方向出射，即光线传播是可逆的。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。（光是沿着光程为极值（极大、极小或常量）的途径传播的），也叫“光程极端定律”。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相应点之间的光程均为定值。折/反射定律、费马原理和马吕斯定律三者中的任意一个均可以视为几何光学的一个基本定律，而把此外两个作为该基本定律的推论。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
4、光束也为同心光束；3）、物点A1及其像点Ak之间任意二条光路的光程相等。4 、应用光学中的符号规则（6 条）1）沿轴线段(L、L、r）：规定光线的传播方向自左至右为正方向，以折射面顶点O为原点。2）垂轴线段(h)：以光轴为基准，在光轴以上为正，以下为负。3）光线与光轴的夹角(U、U)：光轴以锐角方向转向光线，顺时针为正，逆时针为负。4）光线与法线的夹角(I、I)：光线以锐角方向转向法线，顺时针为正，逆时针为负。5）光轴与法线的夹角()：光轴以锐角方向转向法线，顺时针为正，逆时针为负。6）相邻两折射面间隔(d)：由前一面的顶点到后一面的顶点，顺光线方向为正，逆为负。5 、单个折射球面的光线光路计
5、算公式（近轴、远轴）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：0,成正像，虚实相反；1,放大；|1，缩小。轴向放大率结论：折射球面的轴向放大率恒为正，轴向放大率与垂轴放大率不等。角放大率：表达折射球面将光束变宽变细的能力；只与共轭点的位置有关，与光线的孔径角无关。7 、球面反射镜成像公式8 、共轴球面系统公式（过渡公式、成像放大率公式） 第二章小结(抱负光学系统)1、什么是抱负光学系统？为了系统的讨论物像关系，挖掘出光学系统的基本参量，将物、像与系统件的内在关系揭示出来，可暂时抛开光学系统的具体结构（r,d,n），将一般仅在光学系统的近轴区存在的完善成像，拓展成在任意大
6、的空间中一任意宽的光束都成完善像的抱负模型。简朴的说就是物像空间满足“点相应点，直线相应直线，平面相应平面”的光学系统。2、共轴抱负光学系统的成像性质是什么？（3大点）1）位于光轴上的物点相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相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2）垂直于光轴的平面物所成的共轭平面像的几何形状完全与物相似。3）假如已知两共轭面的位置和放大率，或者一对共轭面的位置和放大率，以及轴上两对共轭点的位置，则其他一切物点的像点都可以根据这些已知的共轭面和共轭点来表达。3、无限远的轴上（外）物点的共轭像点是什么？它发出的光
7、线有何性质？像方焦点；它发出的光线都与光轴平行。4、无限远的轴上（外）像点的相应物点是什么？物方焦点。5、物（像）方焦距的计算公式为什么？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什么？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。一束平行光线通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通过系统后是一组平行光线。可用直接表达光学系统，便于推断和计算光路。7、图解法求像的方法？ （可选择的典型光线和可运用的性质 5条+1条）8、解析法求像方法为什么？（牛顿公式、高斯公式）1
8、）牛顿公式：2）高斯公式：9、由多个光组组成的抱负光学系统的成像公式？（过渡公式）10、抱负光学系统两焦距之间的关系？11、抱负光学系统的放大率？（定义、公式、用途、与单个折射面公式的区别和联系）12、抱负光学系统的组合公式为什么？正切计算法？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朴的光学元件，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
9、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。平面镜转动，反射光线转动。奇数次反射成镜像，偶数次反射成一致像。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，通过系统后成平行光束通过微小偏转的平面镜后反射，再通过系统汇聚在像方焦平面上，测得垂轴距离y，则y=ftan2=2f，测杆支点与光轴距离a，移动量x，=tan=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，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
10、。5、加平面镜、平行平板的成像计算。6、反射棱镜的种类（4种）、基本用途、棱镜的主截面、成像方向判别、等效作用与展开。简朴棱镜，改变出射角，增长光程屋脊棱镜，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、双像等成像方向的判断1） 、Oz坐标轴与光轴出射方向一致2） 、垂直于主界面的坐标轴Oy，若有奇数个屋脊面，则像方向与物方向相反；若有偶数个屋脊面，则方向相同3） 、平行于主界面的坐标轴Ox，（一个屋脊面当两个反射面）若有奇数个反射面，则像坐标系与物坐标系相反；若有偶数个反射面则相同4） 碰到透镜，Ox、Oy均转向。7
11、、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，可用于放大偏转量。为棱镜顶角，为偏向角。当光线的光路对称与折射棱镜时，偏向角最小。已知，测的最小偏向角，即可求得棱镜的折射率n8、光楔的偏向角公式及其应用（测小角度和微位移）=2(n-1)cos, 为两光楔相对旋转的角度。当=90时可用于测微小位移，单个棱镜的偏向角已知，棱镜间距离z已知，则垂轴方向的微小位移y=z = (n-1)z9、棱镜色散、色散曲线、白光光谱的概念。棱镜色散：同一透明介质对于不同波长的单色光具有不同的折射率，故复合光通过棱镜后能被分解成多种不同颜色的光。色散曲线：将介质的折射率随波长的变化用曲线表达。白光光谱：狭缝
12、发射出的白光通过透镜准直为平行光，平行光通过棱镜分解为各色光，通过透镜汇聚在焦平面上排列成各种颜色的狭缝像。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，品种齐全，一般能透过波长为0.352.5m的各色光，超过波段范围的光会被强烈吸取。光学晶体，透射波段比光学玻璃宽，应用日益广泛光学塑胶，价格便宜、密度小、重量轻、易于压制成型、成本低、生产效率高和不易破碎等诸多优点，重要缺陷是热膨胀系数和折射率的温度系数比光学玻璃大的多，受温度影响大成像质量不稳定。第四章小结( 光学系统中的光阑与光束限制)1、什么是光阑？限制成像光束和成像范围的遮光片称为光阑。2、什么是孔径光阑(作用)、入
13、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，入窗边沿对入瞳中心张的角像方视场角：在像空间，出窗边沿对出瞳中心张的角。视场光阑、如窗、出窗三者成物像关系4、什么是渐晕、渐晕光阑、渐晕系数？渐晕光阑和视场光阑的关系如何？渐晕：由轴外
14、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，故意识的缩小某一二个透镜直径，挡去一部提成像光线，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，视场角为的轴外光束在子午截面内的光束宽度为D，这D与D之比称为“渐晕系数”，用K表达，即K=D/D5、 系统中光阑的判断方法如何？根据定义出发，寻找限制入射光束宽度的光阑（孔径光阑），限制成像光束的光阑（视场光阑）a、 做出后光学系统即遮光片经前光学系统的像b、 将物点与所有“像”的边沿连起来，比较“孔径角”，最小的为入瞳，相应的物即为“孔径光阑”c、 从入瞳中心引出过“像”边沿的主光线，比较“视场角
15、”，最小的为入窗，相应的物即为“视场光阑”。6、 照相系统的基本结构如何？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如何？成像关系和光束限制情况? 8、显微系统的基本结构如何？成像关系和光束限制情况? 物方远心光路原理与作用.远心光路：孔径光阑在物镜像方焦平面上，入瞳位于无穷远处，轴外点主光线平行于光轴。作用：物即使不在设计位置，所成像调焦不准，但弥散圆中心间距不变，不会产生太大误差。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所有透过后面的系统。10、场镜的定义、作用、成像关系？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。由于场镜的物（即物镜的像）在镜上，所以像也在镜上。可消球差、正弦差、像散、位置色差、倍率色差。不能消场曲、畸变。
