下载文档原格式
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：与波面对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全部反射回原来的介质中，而没有折射光产生。
sinI m=n’/n，其中I m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。
n’sinI’=nsinI。
应用：光纤4 ）光路的可逆性光从A点以AB方向沿一路径S传递，最后在D点以CD方向出射，若光从D点以CD方向入射，必原路径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）的路径传播的），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对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，而把另外两个作为该基本定律的推论。
第一章2、已知真空中的光速c ＝3*108m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的 光速。
解：则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25*108m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82*108m/s ， 当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s ， 当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s 。
3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。
解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向 不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm 。
4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？ 解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。
而全反射临界角求取方法为：(1) 其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm ， 所以纸片最小直径为358.77mm 。
8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。
工程光学知识点整理-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN工程光学课件总结班级：姓名：学号：目录第一章几何光学基本原理 (1)第一节光学发展历史 (1)第二节光线和光波 (2)第三节几何光学基本定律 (5)第四节光学系统的物象概念 (10)第二章共轴球面光学系统 (11)第一节符号规则 (11)第二节物体经过单个折射球面的成像 (13)第三节近轴区域的物像放大率 (16)第四节共轴球面系统成像 (18)第二章理想光学系统 (21)第一节理想光学系统的共线理论 (21)第二节无限远轴上物点与其对应像点F’---像方焦点 (23)第三节理想光学系统的物像关系 1，作图法求像 (27)第四节理想光学系统的多光组成像 (33)第五节实际光学系统的基点和基面 (38)第六节习题 (41)第四章平面系统 (42)第一节平面镜 (42)第二节反射棱镜 (43)第三节平行平面板 (46)第四节习题 (48)第五章光学系统的光束限制 (49)第一节概述 (49)第二节孔径光栅 (51)第三节视场光栅 (54)第四节景深 (55)第五节习题 (56)第八章典型光学系统 (57)第一节眼睛的光学成像特性 (57)第二节放大镜 (62)第三节显微镜系统 (64)第四节望远镜系统 (70)第五节目镜 (74)第六节摄影系统 (76)第七节投影系统 (78)第八节光学系统外形尺寸计算 (80)第九节光学测微原理 (85)第一章几何光学基本原理光和人类的生产活动和生活有着十分密切的关系，光学是人类最古老的科学之一。
对光的每一种描述都只是光的真实情况的一种近似。
研究光的科学被称为“光学”（optics），可以分为三个分支：几何光学物理光学量子光学第一节光学发展历史1，公元前300年，欧几里得论述了光的直线传播和反射定律。
2，公元前130年，托勒密列出了几种介质的入射角和反射角。
3，1100年，阿拉伯人发明了玻璃透镜。
1995-2016年浙江大学841工程光学基础考研真题及答案解析-汇编2017版浙江大学《841工程光学基础》全套考研资料我们是布丁考研网浙大考研团队，是在读学长。
我们亲身经历过浙大考研，录取后把自己当年考研时用过的资料重新整理，从本校的研招办拿到了最新的真题，同时新添加很多高参考价值的内部复习资料，保证资料的真实性，希望能帮助大家成功考入浙大。
此外，我们还提供学长一对一个性化辅导服务，适合二战、在职、基础或本科不好的同学，可在短时间内快速把握重点和考点。
有任何考浙大相关的疑问，也可以咨询我们，学长会提供免费的解答。
更多信息，请关注布丁考研网。
以下为本科目的资料清单（有实物图及预览，货真价实）：2017年浙江大学《工程光学基础》全套资料包括：一、浙江大学《工程光学基础》历年考研真题及答案解析2016年浙江大学《工程光学基础》考研真题2015年浙江大学《工程光学基础》考研真题2014年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2013年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2012年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2011年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2010年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2009年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2008年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2007年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2006年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2005年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2004年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2003年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2002年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2001年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）2000年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）1999年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）1998年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）1997年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）1996年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）1995年浙江大学《工程光学基础》考研真题（含答案解析）二、浙江大学《工程光学基础》期中期末试题汇编三、浙江大学《工程光学基础》考研复习笔记1、浙江大学物理光学笔记2、浙江大学最新光学笔记四、浙江大学《工程光学基础》考研复习题1、习题与答案五、浙江大学《工程光学基础》赠送资料（电子版，发邮箱）1、浙江大学《光学工程基础》复试题目以下为截图及预览：2016年考研真题：2012年考研真题：2012年真题答案解析：期中期末试题：考研复习笔记：。
光学习题解答 CH11、 生活中有很多光学现象，例如，两个手电筒的发出的光在空气中相遇后又独自的直线转播，平面镜成像，水底的鱼看起来比实际浅等都符合光学基本定律。
2、 根据公式v=c/n 可得：光在水中的传播速度为：v=2.25×108m/s 光在冕牌玻璃中的传播速度为:v=1.987×108m/s 光在火石玻璃中的传播速度为：v=1.82×108m/s 光在加拿大树胶中的传播速度为：v=1.96×108m/s 光在金刚石中的传播速度为：v=1.241×108m/s3、 根据题意可得，可以设x 为屏到孔的距离，根据几何关系有如下式子成立：=+50x x 7060,可以解得x=300mm 4、 见图,本题涉及到全反射现象。
金属片边缘点发出光线照射到玻璃另一面是光密介质传入光疏介质，符合全反射条件，=θ∠ACB,有公式：,15.1sin 90sin =θ32sin =θ， D=2L CD +1=358.77mm图1.1习题45、①光从光密介质射到它与光疏介质的界面上，②入射角等于或大于临界角．这两个条件都是必要条件，两个条件都满足就组成了发生全反射的充要条件。
6、只要证明入射角和出射角相等就可以。
7、见下图，可知，光后偏角为：δ=αθ-，有1s i n s i n n=∂θ，由于∂,θ都很小，可知，∂=∂=sin ,sin θθ，得δ=αθ-=)1(-∂n图1.2 题78、见课本图1.6所示，数值孔径一般代表光纤传播光的能力。
记为NA 。
根据三角函数关系及其全反射临界条件有：=Im sin 90sin 21n n ，,01Im)90sin(1sin n n I =-解得NA=n 0sin I 1=2221n n -.9、光在冕牌玻璃中的折射率为n=1.51，由全反射临界条件：∂sin 90sin =n,由图可以知道，β=45o -∂，将n=1.51代人，可以解得θ=5o 40'。
1、举例说明符合光传播的基本定律的生活现象和应用。
解：光沿直线传播：影子的产生光的反射：镜子的应用光的折射：筷子水中折断光的全反射：光纤的应用2、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：由v=c/n在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s,冕牌玻璃n=1.51，v=1.99m/s,火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82m/s，树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。
3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。
解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出：x 1= 60所以x=300mm，初始距离为300mm。
4、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：若要在玻璃板上方看不到金属片，则纸片最小尺寸应能够挡住金属片边缘光线达到全反射的位置：由n1sinα= n2sin90其中n2=1, n1=1.5,同求厚度为h、α=41.81︒所对应的宽度ll=htgα=200×tg41.81︒=179mm所以纸片最小直径为358.77mm。
7、如图所示，光线入射到一楔形元件上。
已知楔角为α，折射率为n，求光线经过该楔形元件后的偏角。
解：由折射定律sin β=n sin α得经过楔形元件的偏角为δ=β−α=arcsin n sin α −α8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。
工程光学(1)_实验讲义本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧1.引言不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。
2.实验目的1)掌握光学专业基本元件的功能；2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。
3.实验原理光学实验仪器概述:光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。
常用光源光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。
光学实验中常用的光源可分为以下几类：1）热辐射光源热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。
白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。
热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。
2）热电极弧光放电型光源这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。
实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：、），汞灯（主要谱线：、、、、、、、）3）激光光源激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写：LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。
激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。
它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。
工程光学笔记总结一、几何光学基本定律与成像概念。
1. 直线传播定律。
- 光在均匀介质中沿直线传播。
例如小孔成像现象，就是光直线传播的体现。
- 应用：针孔相机的原理就是基于光的直线传播，光线通过小孔在成像面上形成倒立的实像。
2. 独立传播定律。
- 不同光线在空间相遇后互不干扰，各自沿原方向传播。
- 例如多束光在空间交叉时，每束光的传播路径不会因为其他光线的存在而改变。
3. 反射定律。
- 反射光线位于入射光线和法线所决定的平面内；反射光线和入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角，即i = i'。
- 在平面镜成像中，像与物关于镜面对称，这是反射定律的重要应用。
4. 折射定律。
- n_1sinθ_1=n_2sinθ_2，其中n_1、n_2分别是两种介质的折射率，θ_1是入射角，θ_2是折射角。
- 全反射现象：当光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角θ_c=arcsin(n_2)/(n_1)时，发生全反射。
光纤通信就是利用了全反射原理，光在光纤内部通过不断全反射来传输信号。
5. 成像概念。
- 物点发出的光线经光学系统后，重新会聚于一点（实像）或光线的反向延长线会聚于一点（虚像）。
- 像的大小、正倒、虚实等性质取决于光学系统的特性和物像之间的相对位置。
二、理想光学系统。
1. 基点和基面。
- 焦点（F,F'）：平行于光轴的光线经光学系统后会聚（或其反向延长线会聚）的点。
- 主点（H,H'）：物方主点和像方主点，通过主点的光线方向不变。
- 节点（N,N'）：通过节点的光线，其出射光线与入射光线平行。
- 焦平面：过焦点且垂直于光轴的平面。
- 主平面：过主点且垂直于光轴的平面。
2. 成像公式。
- 高斯成像公式(1)/(l')+(1)/(l)=(1)/(f)，其中l为物距，l'为像距，f为焦距。
- 牛顿成像公式xx' = f f'，其中x为物点到物方焦点的距离，x'为像点到像方焦点的距离。
工程光学重点整理第一章第一节●几何光学基本定律（直线传播定律，独立传播定律，反射折射定律，全反射，光的可逆原理）1.反射折射定律：入射光线、反射光线和分界面上入射点的法线三者在同一平面内。
入射角和反射角的绝对值相等而符号相反，即入射光线和反射光线位于法线的两侧，即II -='' n n II '='sin sin2。
全反射及其应用注意：光密介质、光疏介质、临界角 光密介质：分界面两边折射率较高的介质。
光疏介质：分界面两边折射率较低的介质。
临界角：折射角等于90°时的入射角。
全反射条件：①光线从光密介质进入光疏介质; ②入射角大于临界角。
● 费马原理：光是沿着光程为极植（极大、极小或常数）的路径传播的。
也可已表述为：光从一点传播到另一点，期间无论多少次折射或反射，其光程为极值.利用费马原理可以证明：光的直线传播、折射及反射定律。
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对应点之间的光程均为定值。
折、反射，费马原理及马吕斯定律可互推.第二节a)光学系统与成像概念b)1、光学系统的作用：c)对物体成像,扩展人眼的功能。
d)2、完善像点与完善像：e)若一个物点对应的一束同心光束，经光学系统后仍为同心光束,该光束的中心即为该物点的完善像点。
完善像是完善像点的集合。
f)3、物空间、像空间：g)物所在的空间、像所在的空间.h)4、共轴光学系统:i)j)图1-13共轴球面光学系统n'()nn'nn'n若光学系统中各个光学元件表面的曲率中心在一条直线上,则该光学系统是共轴光学系统。
k) 5、各光学元件表面的曲率中心的连线,称光轴。
l) 完善成像条件:入射光出射光均为同心光束。
C A O n O O n O O n OO n O A n A E n E E n E E n EE n E A n k k k kk k k k='''+''++++=''+''++++ 21211112121111m) 物像的虚实判断：实像真实存在且可以记录，虚像则不可以。
第一章：几何光学基本定律与成像概念1. 费马原理（最短光程原理 ）光程：光线在介质中传播的几何距离L 与介质折射率的乘积。
等价于相同时间光在真空传播的距离L0。
若介质折射率是空间坐标的函数 ，从A 点到B 点光线可能为任意曲线，此时方程积分与路径有关，且光程是折射率函数的函数2. 费马原理：①光线从一点传播到另一点，其光程为极值（极大、极小、常量）。
②两点间光线的实际路径是其光程为平稳的路径。
平稳：在某处平稳，指它的一阶微分dy=0在这里可以有极小值或极大值。
对路径的无穷小变化，其光程变化3. 设有一凹面镜M 。
A 和B 是与轴PC 等距的两点。
直线AB 通过曲率中心并与轴垂直。
试证明经P 点一次反射后从A 到达B 的光线，其光程比邻近的任何光程都长。
证明：设P 为顶点,经P 点反射的光路光程为现通过P 点，并以A 和B 为焦点作一椭圆N 。
设Q 为M 上除P 点外的任意一点,则经Q 反射的光程延长AQ 交N 于R 点,并连接RB 。
由于椭圆上的点与两焦点间线段长度之和为定值,即总有AP+PB=AR+RB,因此有，根据费马原理，APB 为实际反射光路,且光程为极大值。
证毕。
4. 光程恒定的情况：考察表面反射的椭圆反射器。
设A 和B 为椭圆的两个焦点,试证明光线经单次反射,从A 到B传播,其光程是一个不随反射点位置而变化的稳定值。
证明：由于椭圆具有这样的特性：椭圆表面上的任何一点与两焦点间线段长度之和为定值，即总有AP+PB=AQ+QB 成立。
由此可见，从焦点A 发出的光线经一次反射后通过焦点B 的诸光线具有相同的光程长。
根据费马原理，经表面任意一点反射的光路都是可能的,且光程为稳定值。
此外，借助解析几何可以证明，任何光线从一个焦点出发，经表面上任何一点反射后必通过另一个焦点，其条件是入射角等于反射角。
5. 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对应点之间的光程均为定值。
第十二章 光的衍射1． 波长为500nm 的平行光垂直照射在宽度为0.025mm 的单缝上，以焦距为50cm 的会聚透镜将衍射光聚焦于焦面上进行观察，求（1）衍射图样中央亮纹的半宽度；（2）第一亮纹和第二亮纹到中央亮纹的距离；（3）第一亮纹和第二亮纹的强度。
解：（1）零强度点有sin (1,2, 3....................)a n n θλ==±±± ∴中央亮纹的角半宽度为0aλθ∆=∴亮纹半宽度290035010500100.010.02510r f f m a λθ---⨯⨯⨯=⋅∆===⨯ （2）第一亮纹，有1sin 4.493a παθλ=⋅= 9134.493 4.493500100.02863.140.02510rad a λθπ--⨯⨯∴===⨯⨯ 21150100.02860.014314.3r f m mm θ-∴=⋅=⨯⨯==同理224.6r mm =（3）衍射光强20sin I I αα⎛⎫= ⎪⎝⎭，其中sin a παθλ= 当sin a n θλ=时为暗纹，tg αα=为亮纹 ∴对应 级数 α 0II0 0 11 4.493 0.047182 7.725 0.01694 . . . . . . . . .2． 平行光斜入射到单缝上，证明：（1）单缝夫琅和费衍射强度公式为20sin[(sin sin )](sin sin )a i I I a i πθλπθλ⎧⎫-⎪⎪=⎨⎬⎪⎪-⎩⎭式中，0I 是中央亮纹中心强度；a 是缝宽；θ是衍射角，i 是入射角（见图12-50） （2）中央亮纹的角半宽度为cos a iλθ∆=证明：(1))即可(2)令(sin sin ai πθπλ==± ∴对于中央亮斑 sin sin i aλθ-=3． 在不透明细丝的夫琅和费衍射图样中，测得暗条纹的间距为1.5mm ，所用透镜的焦距为30mm ，光波波长为632.8nm 。
