应用光学复习提纲超详细Word格式文档下载.docx

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★5、正、负透镜的形状及其作用

正透镜：

中心比边缘厚度大，起会聚作用。

负透镜：

中心比边缘厚度小，起发散作用。

★7、物、像共轭

对于某一光学系统来说，某一位置上的物会在一个相应的位置成一个清晰的像，物与像是一一对应的，这种关系称为物与像的共轭。

例1：

一束光由玻璃（n=1.5）进入水中（n=l.33），若以45°

角入射，试求折射角。

解：

n1=1.5;

n2=l.33;

I1=45°

代入上式得I2=52.6°

折射角为52.6°

第二章

★1、符号规则；

2、大L公式和小l公式

★3、单个折射球面物像位置公式

★4、单个球面物像大小关系

★5、主平面、物方主平面、像方主平面

不同位置的共轭面对应不同的放大率，对应放大率β=1的一对共轭面即为主平面。

其物平面为物方主平面，像平面为像方主平面。

★4、像方焦点、像方焦距、物方焦点、物方焦距

物点位于无限远时，它的像点位于F′处，F′称为“像方焦点”。

从像方主点H’到像方焦点F’之间的距离称为像方焦距。

物方焦点、物方焦距……

5、单个折射球面的物方焦距公式

6、单个折射球面的像方焦距公式

7、物方焦距和像方焦距的关系

8、单个反射球面焦距

★9、作图法求AB的像。

典型光线的性质：

（1）平行于光轴入射的光线，经过系统后过像方焦点。

（2）过物方焦点的光线，经过系统后平行于光轴。

（3）倾斜于光轴的平行光线，经过系统后交于像方焦平面上某一点。

（4）自物方焦平面上一点发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平行光束。

（5）共轭光线在主平面上的投射高度相等，即一对主平面的横向放大率为＋1。

（6）光轴上的物点其像必在光轴上。

（7）过主点光线方向不变。

★10、以焦点为原点的牛顿公式

★11、以主点为原点的高斯公式

★12、物像空间不变式J=nuy=n′u′y′

★13、节点定义和节点的性质

★14、无限远物体理想像高的计算公式y′=-f′tgω

15、理想光学系统的组合

；

在同一介质内：

；

2ω=

第三章

★1、远点、近点

当肌肉完全放松时（通过调节），眼睛所能看清的最远的点称为远点，其相应的距离称为远点距。

当肌肉在最紧张时（通过调节），眼睛所能看清的最近的点称为近点，其相应的距离称为近点距。

★2、视度的表示

与视网膜共轭的物面到眼睛的距离l（米）的倒数，用SD表示。

如，明视距离处，l=-250mm，SD=-4。

★3、放大镜的视放大率公式Γ=250/f′

★4、显微镜的总视放大率等于物镜的垂轴放大率与目镜的视放大率的乘积。

Γ=β物·

Γ目

★5、望远镜的视放大率公式：

Γ=-f物′/f目′

★6、伽利略望远镜是由正物镜和负目镜组成，这种望远镜没有中间实像面，无法安置分划板。

★7、开普勒望远镜的物镜和目镜都是正透镜，这样就克服了伽利略望远镜中间没有实像的缺点。

可以安装分划板。

★8、正常眼在肌肉完全放松的自然状态下，能够看清楚无限远处的物体，即远点应在无限远（r=0），像方焦点F′正好和视网膜重合。

★9、近视眼就是其远点在眼睛前方有限距离处。

像方焦点位于视网膜的前面。

因此，只有眼前有限距离处的物体才能成像在视网膜上。

配上适当的负光焦度眼镜后，即可使无限远物体成像于眼睛的远点上，然后再经眼睛成像于网膜上，因而眼镜矫正了眼睛的缺陷。

★10、远视眼就是其远点在眼睛之后。

像方焦点位于视网膜的后面。

因此，射入眼睛的光束只有是会聚时，才能正好聚焦在视网膜上。

需以正透镜来使其远点恢复到无限远。

第四章

1、单平面镜的成像特性：

①平面镜能使整个空间任意物点理想成像；

物点和像点对平面镜而言是对称的；

②物和像大小相等，但形状不同；

物空间右手坐标，像空间左手坐标；

物平面逆时针转动，像空间顺时针转动，形成“镜像”。

③当保持入射光线方向不变，而使平面镜绕与入射面垂直的轴线转动一个α角时，反射光线转动2α角。

2、为了使棱镜和共轴球面系统组合后，仍能保持共轴球面系统的特性，必须对棱镜的结构提出一定的要求：

a．棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行。

b．如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射及出射表面相垂直。

3、展开方法——利用棱镜反射面的性质，将转折的光路拉直。

即：

在棱镜主截面内，按反射面的顺序，以反射面与主截面的交线为轴，依次使主截面翻转180°

，便可得到棱镜的等效平行平板。

★4、屋脊面的作用：

在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下，增加一次反射，使系统总的反射次数由奇数变成偶数，从而达到物像相似的要求。

5、例

6、

第五章

1、孔径光阑——限制进入光学系统成像光束口径的光阑

2、视场光阑——限制成像范围的光阑

3、出瞳——孔径光阑在系统像空间所成的像称为“出瞳”

4、出瞳距离——出瞳离开系统最后一个表面的距离称为“出瞳距离”

5、入瞳——孔径光阑在物空间的共轭像称为“入瞳”

★6、望远镜中的孔径光阑和视场光阑

分划板框就起到了照相机中底片框的作用，限制了系统的视场，它就是系统的“视场光阑”。

无论是轴上像点或者是轴外像点，成像光束的口径都是由物镜框确定的。

因此，物镜框就是系统的“孔径光阑”。

★7、显微镜系统中成像光束的口径由物镜框限制，物镜框就是孔径光阑，位于目镜物方焦面上的圆孔光阑或分划镜框限制了系统的成像范围，成为系统的视场光阑。

8、“物方孔径角”和“像方孔径角”

显微镜物镜成像光束的大小用轴上点光束和光轴的最大夹角u和u′表示，u称为“物方孔径角”，u′称为“像方孔径角”。

★9、显微物镜数值孔径，用NA表示。

NA=nsinUmax=nu

10、显微镜物镜数值孔径与视放大率的关系：

★11、为了消除由于像平面位置的误差引起的测量误差，在物镜的像方焦平面上加入一个光阑作为系统的“孔径光阑”。

由于入瞳在无限远处，物方主光线平行于光轴的光学系统，故称为物方远心光路。

★12、孔径光阑（或入瞳）安置在整个系统的物方焦平面上，以消除由于像平面和标尺分划刻线面不重合而造成的测量误差。

这种光学系统因为出瞳位于像方无限远处，平行于光轴的像方主光线在无限远处会聚于出瞳中心，因此称为像方远心光路。

★13、能在像面上获得清晰像的物空间深度，就是系统的景深。

14、例，150倍显微镜的目镜焦距为20mm，显微镜的视场光阑直径为20mm。

求显微镜的线视场等于多少？

利用

求出Γ目

→求出β；

β=y′/y→求出y；

线视场的定义（第五章）

第八章

1、光学系统所成的实际像与理想像之间的差异就是像差。

★2、归纳一下七种像差中轴上像差有哪些，轴外像差有哪些。

3、各类光学系统分辨率的表示方法

望远镜分辨率

★照相系统分辨率

★显微镜物镜分辨率

★4、MTF曲线的空间频率用像空间每毫米的线对数表示（线对/毫米）。

MTF值是一个界于0到1之间的数值。

这个数值（越接近1），说明这个镜头还原真实的能力越强。

例1:

有一照相物镜，相对孔径为l：

2，问该照相物镜的目视分辨率多大？

例2：

有一架显微镜，NA=0.2，问显微镜物镜的理想分辨率多大（假定波长为550nm）?

第九章

★1、望远物镜的光学特性主要有三个：

焦距f物′、相对孔径D/f物′，和视场2ω。

①焦距f物′

望远镜物镜的焦距和系统的视放大率的关系：

②相对孔径：

入瞳直径D和物镜焦距f物′之比D/f物′

③视场:

一般望远镜物镜的视场都不大，通常不超过10°

～15°

。

2、常用的望远镜物镜的结构：

⑴折射式望远物镜

⑵反射式望远镜物镜

⑶折反射式望远镜物镜

★3、目镜的光学特性主要有三个：

像方视场角2ω′；

相对出瞳距离lz′/f目′；

工作距离S。

①一般目镜的视场为40°

～50°

，广角目镜的视场为60°

～80°

，90°

以上的目镜称为超广角目镜。

双眼仪器的目镜视场不超过75°

。

②目镜的出瞳距离lz′和目镜焦距f目′之比称为相对出瞳距离。

一般目镜的相对出瞳距离为0.5～0.8，有些目镜的相对出瞳距离达到1以上。

③目镜第一面顶点到物方焦平面的距离称为目镜的工作距离。

4、目镜型式：

8种

5、显微镜的光学性能主要有视放大率、线视场、出瞳直径、出瞳距离和工作距离等。

6、适用放大率500NA＜∣Γ∣＜1000NA

★7、线视场——线视场是指被观察物体的最大尺寸，它表征了显微镜的观察范围。

8、出瞳直径与出瞳距离

★9、工作距离——工作距离是指物镜第一个表面顶点到标本的距离（对无盖玻片的情况）。

10、显微镜物镜的分类：

消色差物镜、复消色差物镜和平像场物镜三大类。

消色差物镜——对两条谱线校正轴向色差，能满足一般的显微观察需要。

根据倍率和数值孔径不同又分为低倍、中倍、高倍和浸液四种。

复消色差物镜——复消色差物镜是指校正二级光谱色差的物镜。

平像场物镜——校正场曲的显微物镜，可用于显微照相和CCD摄像。

第十章

★1、在物距一定的情况下，欲得到大比例尺的照片，则必须增大物镜焦距。

★2、用于拍摄数千米甚至上万米的远距离照相机，必须采用长焦距为数百毫米甚至数米的照相物镜。

★3、照相物镜的相对孔径决定了像平面上光照度的大小。

★4、照相物镜的视场角决定了被摄景物的范围。

★5、当相机幅面一定时，f′越小，则ω越大。

★6、照相物镜F数越小，即相对孔径越大，分辨率越高。

★7、变焦距物镜的基本原理：

利用系统中两个或两个以上透镜组的移动，改变系统的组合焦距，而同时保持最后像面位置不变，使系统在变焦过程中获得连续清晰的像。

8、投影系统的主要特点：

要求成像清晰，物像相似，像足够亮，即有足够的像面光照度，并且整个像面光照度尽可能均匀。

★9、光源发光面通过聚光镜成像在物面上或其附近的照明方式称为临界照明。

★10、柯勒照明——照明系统把光源成像在投影物镜的入瞳上。

11、聚光照明系统的像差要求：

对照明系统的像差一般要求不严格，因为它并不影响物平面的成像质量，而只是影响像面的光照度。

12、投影物镜的作用：

将被光源照明的物体成像在屏幕上，保证成像清晰、物像相似，与照明系统合理配合，保证屏幕上有足够的光照度。