1、印 刷 应 用 光 学第一章 几何光学的基本定律1.光波频率: 7.51014Hz 4.11014Hz； 波长范围为：390nm 760nm2.红 760nm630nm; 橙 630nm590nm; 黄 590nm570nm; 绿 570nm500nm; 青 500nm460nm;蓝 460nm430nm; 紫 430nm400nm (波长不断减小 ，频率不断增大）3.麦克斯韦 光是一种电磁波；光在不同媒质中传播时，频率不变，波长和传播速度变小。4.几何光学的基本实验定律 （1）直线传播定律：在均匀介质中，光总是沿直线传播的。（2） a.反射定律 ; b.全反射：（光由光密介质到光疏介质）c.
2、 折射:1)折射角的正弦值与入射角的正弦值之比与入射角的大小无关，仅由两种介质的性质决定。 ( )2) 折射率： n=c/v （v-光在介质中得传播速度；c-真空速度 ）（3）独立传播定律 ：自不同方向或不同物体发出的光线相交时，对每一光线的传播不发生影响。即各自保持自己原有的 特性，沿原方向继续传播，互不影响。 （4）光路可逆原理：在几何光学中，任何光路都是可逆的。4. 费马原理光程：表示在相同的时间内光在真空中通过的路程。公式:L=ns （光程大小 L，折射率 n，路程 s）表述：光在空间两定点间传播时，实际光程为一特定的极值5.物与像理解物空间：入射光线所在空间。 像空间：出射光所在的空
3、间。实物： 虚物：实像：有实际光线会聚的象点。 虚像：无实际光线会聚的象点。第二章 共轴球面光学系统1.单心光束：只有一个交点的光束，亦称同心光束。该唯一的交点称为光束的顶点。2.对能保持单心性的光束，一个物点能且只能形成一个像点，即物与像形成一一对应关系。3.单心性被破坏：同一个物点所发出的不同光线经球面折射后不再交于一点。即，由 P 点所发出的单心光束经球面折射后，单心性被破坏折射球面物象关系：4.焦点、焦距（1）像方焦点 F、像方焦距 f （2）物方焦点 F、物方焦距 f（3）5.垂轴（横向）放大率物与像的大小关系：像的性质判断： 第3章 理想光学系统1.理想光学系统模型：对任意大的空间
4、范围，用任意宽的光束都能得到完善像的光学系统。2.理想光学系统物像关系：点对点、线对线、面对面。 （物像空间、有且仅有）3.理想光学系统成像满足规律：(在理想光学系统中有如下定义)（1）物空间内每一点对应于像空间内唯一的一像点，这一对点称为共轭点。（2）物空间内每一条直线对应于像空间内唯一的一条直线，这一对线称为共轭线。(3) 如果物空间的任意一点位于直线上，那么在像空间的共轭点也必须在该直线的共轭线上。(4) 任意垂轴于光轴的平面，其共轭平面仍与光轴垂直；(5) 物空间中任意平面对应于像空间中唯一的共轭平面；(6) 物空间中任意同心光束对应于像空间中有一共轭的同心光束。4.像方焦点 F 和物
5、方无限远处的轴上点为共轭点； 物方焦点 F 和像方无限远处的轴上点为共轭点。5.系统焦点和焦面的特性物方平行于光轴的入射光线，经过光学系统后，起出射光线必定通过像方焦点 F 与物方无限远的光 轴上的一点共轭；通过物方焦点 F 入射的光线，经过系统后，在像空间其出射光线必定平行于与光轴，即物方焦点与 像方无限远光轴上一点共轭；一个光学系统的物方焦点 F 和像方 F焦点不是一对共轭点；自物方无限远的轴外点发出的入射光线，经光学系统后，在像空间必定通过像方焦平面上轴外某一点；自物方焦平面上轴外点发出的入射光线，经光学系统后，其出射光线应为一束与光轴有一定倾斜角的 平行光束。6.光学中的共轭平面指的是
6、什么？ 光学中的共轭平面指的是什么？答：在光学成像中，物方和像方具有一对一映射关系的两点 Q 和 Q，根据光路可逆原理，如果在 Q点放置光源，将在 Q点成像，反之亦然。这样互相对应的两点，称为一对共轭点。共轭点可组成共轭线，进而有共轭面。7.牛顿、高斯公式1）牛顿物象位置关系公式：xx=ff 牛顿垂轴放大率公式：2）高斯像物象位置公式： 高斯垂轴放大率公式： 3）当光学系统处于同一种介质中时，即高斯公式为 ： 垂轴放大率为 ：8.理想光学模型的作图求解(见课件 )第四章 平面镜和平面系统1.平面光学元件的作用：实现折叠光路、缩小仪器的形体、完成转像，连续改变光轴方向、扩大观察范围，以及实现分光
7、、测微补偿等。2.平面镜常见仪器的应用：平行平板玻璃、折射棱镜、光楔、平面镜和各种反射棱镜等2.平面镜的成像性质1）物点成像规律-平面镜对实物成虚像，对虚物成实像。2）非一致像、一致像和完全一致像A. 非一致像（镜像）：当物为左手坐标系，而像变为右手坐标系（或反之） 。 （奇数个反射镜反射成像）B. 一致像：当物用左手坐标系，通过光学元件后所成的像仍为左手坐标系。 （偶数个反射镜放射像）C. 完全一致像：如果物和像的上下、前后、左右三个方向的坐标都完全一致。3）A. 平面反射镜是 唯一 能成完善像的最简单的光学元件。B.平面反射镜经一次反射后的成像性质归纳如下 :()点经过平面反射镜反射后所成
8、的像仍为一个点，即成完善像。()物体与其像以平面反射镜为对称，即成非一致像。() 实物成虚像，虚物成实像。4）平面镜转 a 角，出射光线转2a 。3. 双平面镜： 1) （出射光线的转角永远等于两个平面镜夹角的两倍。 ）图12)双平面镜的应用（两次反射棱镜）:。这样可以用低精度的导轨获得距离较大的互相平行的光线。图2图1 图2 第五章 光阑和光阑限制1.光阑：在光学系统中能够限制成像光束大小或成像空间范围的元件。在光学系统中用来固定透镜和其它光学零件的金属框架和专门设置的带孔的金属薄片是用来 限制光束的屏障，称为光阑。2.光阑的作用：限制通过光学系统的光束宽度。即通过系统的光能量从而决定相面的
9、照度。3.A. 孔径光阑(有效光阑)：光学系统中用于限制成像光束大小（也称宽度）的光阑，即限制物空间范围。（例如：照相机中的可调光圈） ；对近物成像时，孔径大小用孔径角 u 表示。对远物成像时，孔径大小用孔径高度 h 表示。B. 视场光阑：在光学系统中用于限制成像范围大小的光阑，即限制像空间范围。（例如：照相系统中的底片框就是视场光阑）C. 消杂散光光阑不限制成像光束，只对非成像的杂散光起作用的光阑，即限制光学中的有害杂光，改善成像质量。对于一些高精度的仪器，消杂散光的好坏决定了仪器的性能和精度。D. 渐晕光阑影响轴外物点成像光束能量的光阑4. 主光线：由轴外物点发出经过入瞳中心的（即孔径光阑
10、中心的）光线。 根据共轭的关系，主光线经过系统以后一定经过出瞳的中心出射。（1）显然，主光线是各个物点发出的成像光束的光束轴线。（2）光束的孔径角是表征实际光学系统功能的重要性能参数之一。（3）它不但决定了像面的照度，而且还决定了光学系统分辨能力。5.如何确定视场光阑1、在确定成像范围时要找一个原点，这个原点就是入瞳中心；2、主光线是轴外物点通过入瞳中心的光线。按规定，以主光线为边界确定光学系统的成像范围。（物面上能进入系统最边缘的各点发出的主光线与光轴的夹角决定了光学系统的成像范围，限制这些主光线的光孔就是视场光阑。 ）第6章 像差与成像质量评价1.像差：是指实际光学系统的成像与理想光学系统
11、成像之间的差异。2.造成球面像差的原因：是由于一点光源发散的光线被分聚在不同的点上的缘故。3.理想光学系统 理想光学系统（1）如果通过光学系统后仍然是同心光束，则在会聚点成像：完善像点（2）物面上所有点发出的光束都在像方成完善像点：则系统成完善像。（3）不考虑像差的成像关系即是理想光学系统。4.完善成像的物理条件 完善成像的物理条件由于物点发出的是球面波，而其完善像点由会聚的球面波形成，而球面波面之间的光程是相等的，所以，完善成像的物理条件是：物点和像点之间所有光线的传播等光程。5. 相差分类（1）单色像差：球差、慧差、像散、场曲和畸变。（2）复色相差：位置色差和倍率色差。(3)这些像差影响光学系统成像的清晰度、相似性和色彩逼真度等，降低了成像质量。6. 球差 ，一个点成像后，不在是个亮点，而是一个中间亮边缘逐渐模糊的亮斑，从而影响成像质量。a. 凸透镜会产生负值球差，也被称为球差校正不足或欠校正。凹透镜会产生正值球差，也被称为球差校正过头或过校正。b.消除方法： 消除方法：使用凸、凹透镜组合7. 彗差，轴外物点经光学系统后的非对称球差。a.彗星像斑的尖端指向视场中心的称为正彗差；彗星像斑的尖端指向视场边缘的称为负彗差。b.由于彗差没有对称轴只能垂直度量，所以它是垂轴像差的一种c.彗差对成像的影响：像的清晰度，使成像的质量降低。d.消除方法：使用轴向平行光8.像散,
