工程光学重点整理

工程光学重点整理内容摘要：

前一光组的像方焦点为原点。 ③光 学间隔与主面间隔之间的关系： 2111 ffd  ④一般的过渡公式和两个间隔间的关系为： 14 11   kkk dll11   kkk xx11   kkkk ffd 物方焦距和像方焦距之间的关系式 : nnff  光学系统两焦距之比等于相应空间介质折射率之比。 绝大多数光学系统都在同一介质 (一般是空气 )中使用 , 故两焦距是绝对值相同 , 符号相反 , 即： ff  ★ 若光学系统中包括反射面 , 则两焦距之间的关系由反射面个数决定 , 设反射面的数目为 ， 则可写成如下更一般的形式 :   nnff k   11 第四节 会求理想光学系统的放大率（垂轴放大率，角放大率，轴向放大率） 一、轴向放大率 定义： 当物平面沿光轴作一微 量的移动 dx 或 dl 时 , 其像平 15 面就移动一相应的距离 xd  或 ld。 通常定义二者之比为轴向放大率 , 用  表示 , 即 dllddxxd  公式 : xx 22nnff  如果理想光学系统的物方空间的介质与像方空间的介质一样 , 上式可简化为： 2  二、角放大率 定义：过光轴上一对共轭点， 任取一对共轭光线， 它们与光轴的夹角分别为 U 和 U ，这两个角度的正切之比定义为这一对共轭点的角放大率， 以 γ表示 : tgUUtg  16 三．光学系统的节点 ： 定义： 光学系统中角放大率等于＋ 1的一对共轭点称节点。 说明： 若光学系统位于空气中 , 则公式可简 γβ =1，在这 种情况下 , 当 1 时， 1 ，主点即为节点。 物理意义：过主点的入射光线经过系统后出射方向不变。 第三章 1) 平面镜旋转特性 ：当入射光线方向不变而使平面镜转动α角时，反射光线的方向改变了 2α角，奇数次反射成镜像，偶数次反射成与物一致的像。 当物体旋转时，其像反方向旋转相同的度数。 2) 平行平板的成像特性 ：光线经平行平板后方向不变； 平板是个无光焦度元件，不会使物体放大或缩小，在系统中对光焦度无贡献。 平行平板不能成完善像 3) 平行平板的等效光学系统： 平行平板在近轴区内以细光束成像时，近轴区内的轴向位移为：  ndl 11 。 物理意义：在近轴区，平行平板的轴向位移只与其厚度 d 和折射率 n 有关，与入射角无关。 因此，平行平板在近轴区以细光束成像是完善的。 17 应用：将平行玻璃平板简化为一个等效空气平板。 4) 棱 镜 成 像 坐 标 转 换 ：xzyx z y xzyx  z y  xzyx z y xzy)a)b)cx z y  5) 棱镜基本概念： 棱镜的光轴：棱镜光轴为折线。 光轴的折射次数 = 棱镜反射面数 棱：工作面间的交线。 主截面：垂直于棱线的平面。 光轴位于主截面内 —— 光轴截面 一次反射棱镜： 简单棱镜，在主截面内的坐标改变方向 ，垂直于主截面的坐标不改变方向，而 O’ Z’始终沿出射光轴方向。 二次反射棱镜（相当于一个双面镜） 其出射光线与入射光线的夹角取决于两反射面的夹角，像与物一致，不存在镜像。 6) 会画反射棱镜的光路图 18 7) 会判断棱镜的成像方向，掌握棱镜成像方向的判断原则 1． zo 坐标轴和光轴的出射方向一致。 2．垂直于主截面的坐标轴 yo 视屋脊面的个数而定，如果有奇数个屋脊面，则其像坐标轴方向与物坐标轴 oy 方向相反；没有屋脊面或屋脊面个数为偶数，则像坐标轴方向与物坐标轴方向一致。 3．平行于主截面的坐标轴 xo 的 方向视反射面个数（屋脊面算二个反射面）而定。 如果物坐标系为右手坐标系，当反射面个数为偶数时， xo 坐标轴按右手坐标系确定；而当反射面个数为奇数时， xo 坐标轴依左手坐标系确定。 8) 会计算折射棱镜的偏向角 1I 2I 2I1I 19 2c o s2c o s2s i n2s i n2121IIIIn   2s in2s in nm  第四章 1) 掌握基本概念（光阑，孔径光阑，视场光阑）光阑：限制成像光束宽度、位置与成像范围的薄金属片。 分类：孔径光阑与视场光阑。 孔径光阑的定义与作用： 定义：限制轴上物点成像光束宽度并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑。 作用：宽度（轴上物点：光能量）、位置（轴外物点：分辨力、透镜口径） 入射光 瞳与出射光瞳： 光瞳：孔径光阑的像。 入射光瞳：孔径光阑经孔径光阑前面光学系统所成的像。 出射光瞳：孔径光阑经孔径光阑后面光学系统所成的像。 孔径光阑在单透镜系统的光瞳 ,孔径光阑在双透镜系统的光瞳 作用：限制轴上物点成像光束情况 ,选择轴外物点成像光束位置 孔径光阑、入瞳与出瞳三者是物像关系。 20 孔径光阑前无透镜时，自身即是入瞳、孔径光阑后无透镜时，自身即是出瞳、孔径光阑贴近透镜时，即其前后均无透镜，则自身即是入瞳又是出瞳。 光阑图 43 孔径光阑对轴外 点光束的限制 2) 视场光阑： （一）视场光阑的定义与作用 物方视场：能清晰成像的物面范围； 像方视场 ：对应的像面； 视场光阑：限定物面或像。