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第五章1.光阑的基本概念光学系统中限制成像光束的元件称为光阑2.视场光阑决定物平面上或物空间中成像范围大小的光阑3.入窗、出窗及其求解方法入窗：视场光阑经它前面的光学元件在系统的物空间所成的像，称为系统的入射窗，简称为入窗。
入窗限制了物方空间的成像范围，即物方视场出窗：视场光阑通过它后面的光学元件在系统的像空间所成的像，称为系统的出射窗，简称为出窗。
出窗限制了像方空间的成像范围，即像方视场孔径光阑为无限小时：将系统除孔径光阑外的所有光阑都经前面的光学元件成像到系统的物空间去，其中对入瞳中心张角最小的那个光阑的像即为系统的入窗，与之共轭的即为视场光阑。
将系统中除孔径光阑外的所有光阑都经它后面的光学元件成像到系统的像空间去，对出瞳中心张角最小的那个即为出窗，与之共轭的即为视场光阑。
4.孔径光阑-------P89孔径光阑：限制轴上物点成像光束立体角。
孔径光阑决定了轴上点发出的平面光束的立体角，所以又叫做有效光阑。
5.入瞳入瞳：又称入射光瞳，是系统的孔径光阑通过在它前面的光学系统在物空间的像。
入瞳限制了轴上点物方孔径角的大小。
即它决定了能进入系统的最大光束孔径，它也是物面上各点发出的成像光束进入系统的公共入口。
6.出瞳出瞳：也称出射光瞳，是系统的孔径光阑经它后面的光学元件在像空间成的像。
出瞳决定了轴上像点的像方孔径角的大小。
即它决定了成像光束在像空间的最大孔径，它是系统成像光束的公共出口。
7.三种经典光学系统的光阑（1）照相系统的光阑孔径光阑的位置对选择光束的作用就限制轴上点的光束宽度而言，孔径光阑位于A或者A'的位置，情况并无差别。
对轴外点的成像光束来说，孔径光阑的位置不同，参与成像的轴外光束不一样，轴外光束通过透镜L的部位也不一样，需要透过全部成像光束的透镜口径大小也就不一样。
光阑位置的变动可以影响轴外点的像质。
从这个意义上来说，孔径光阑的位置是由轴外光束的要求决定的。
实际光学系统中为了缩小光学零件的外形尺寸，实际光学系统的视场边缘一般都有一定的渐晕。
应用光学各章知识点归纳第一章几何光学基本定律与成像概念波面：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。
光的传播即为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。
波前：某一瞬间波动所到达的位置。
光线的四个传播定律：1）直线传播定律：在各向同性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。
2）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。
3）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。
4）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比，即nn I I ''sin sin = 光路可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。
光程：光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。
各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。
各向异性介质：单晶体（双折射现象）马吕斯定律：光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。
费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。
全反射临界角：12arcsinn n C = 全反射条件：1）光线从光密介质向光疏介质入射。
2）入射角大于临界角。
共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。
物点/像点：物/像光束的交点。
实物/实像点：实际光线的汇聚点。
虚物/虚像点：由光线延长线构成的成像点。
共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。
（A ，A ’的对称性）完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。
每一个物点都对应唯一的像点。
光学复习提纲知识点一、光的本性1、光的微粒说和波动说：最初人们并不知道光是什么，直道17世纪，才建立了光的微粒说和光的波动说。
光的微粒说能很好的解释光的直线传播和光的反射规律，再加上牛顿支持光的微粒说，所以光的微粒说一直处于主导地位。
知道19世纪初，光的干涉和衍射现象使得微粒说陷入了困境，而波动说却能很好的解释上述现象。
波动说占据了主导地位。
2、光子说：19世纪末，光电效应现象的发现，又使波动说陷入困境。
爱因斯坦提出了光子说。
3、光的波粒二象性：对于光现象，任何一种学说都不能完全解释。
于是人们认识到，光既具有粒子的特征，又具有波的特征，即光具有波粒二象性。
知识点二、光的反射定律1、内容：光从一种介质射到两种介质的分界面时发生反射，反射光线与入射光线、法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。
这个规律叫光的反射定律。
2、利用光的反射定律能很好的解释平面镜成像。
知识点三、光的折射定律1、折射定律（斯涅耳定律）：光从一种介质射到两种介质的分界面时发生折射，折射光线、入射光线、法线在同一平面内；折射光线，入射光线在法线两侧；入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。
2、折射率:光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n ，但是对不同的介质来说，这个常数n 是不同的，它是一个反应介质光学性质的物理量，物理学中把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角与折射角的正弦之比n ，叫做这种介质的折射率．3、光密介质和光疏介质：两种介质比较，我们把折射率较大的介质叫光密介质；把折射率较小的介质叫光疏介质。
说明：所谓光密和光疏是具有相对性的，对一种确定的介质来说，它既可以是光密介质，也可以是光疏介质。
4、与折射率有关的几个公式： （1）、21s i n s i n θθ=n （θ1是在真空中光线与法线的夹角，θ2是在介质中光线与法线的夹角。
）（2）、vCn =（C 是光在真空中传播的速度，v 是光在介质中传播的速度）（3）、介真λλ=n （4）、Cn s i n 1=（C 是光发生全反射时的临界角）（5）、hHn =（H 是物体的实际深度，h 是视深。
光学期末复习提纲1.1几个基本概念E = Aexp[ -i（ωt+φ0)］振动E = Aexp[ —i(ω（t-Δt) +φ0)] 波函数更常用的表达式E = Aexp[ -i（wt—k•r +φ0)]时间：T ，f=1/T , ω=2π/T 周期，频率,圆频率空间：λ, 1/λ, k=2π/λ波长，波数,角波数（波矢）1。
2三个光学基本原理（直线传播、反射折射、全反射）光程（L=nl）与费马原理：由费马原理推导光的反射定律和折射定律费马原理：光总沿着光程最短的路径传播ⅆLⅆx=0证明：反射: 光程L=n√(x1−x)2+y12+n√(x2−x)2+y22由费马原理ⅆLⅆx =0得：12√(x1−x)2+y1−22√(x2−x)2+y2=0又sini1=1√(x1−x)+y12, sini1′=2√(x2−x)2+y2代入得: sini1=sini1′, 即i=i′，证毕。
折射：L′=n1√(x1−x)2+y12+n2√(x2−x)2+y22由费马原理：ⅆL′ⅆx =0得：112√(x1−x)2+y1−222√(x2−x)2+y2=0又sin i1=1√(x1−x)2+y12，sini2=2√(x2−x)2+y22代入得：n1sini1−n2sini2=0，即sini1sini2=n2n1,证毕.1。
3什么是偏振？偏振光的分类(哪几类，怎么分）错误!完全偏振光：错误!平面偏振光(线偏振光):偏振面方位恒定的光，可看成振动方向正交、相位相同（或相反）的两个平面偏振光的合成错误!圆偏振光:偏振面相对于传播方向随时间以圆频率ω旋转，其光矢量末端轨迹位于一个圆。
可看成振幅相等、振动方向正交、相位差为±π/2的两个同频率的平面偏振光合成（正号右旋，负号左旋）错误!椭圆偏振光：偏振面相对于传播方向随时间以圆频率ω旋转，其光矢量末端轨迹位于一个椭圆螺旋线上，在垂直于传播方向的平面上的投影构成一个椭圆。
几何光学期末复习提纲
第一章几何光学基本定律与成像概念
1.几何光学与物理光学的区别？
2.理解几何光学的基本概念：可见光的波长范围、单色光、复色光、光源；均匀介质、各向同性介质；
光线、法线、波面、光束等。
3.理解并掌握几何光学的四大基本定律：直线传播、独立传播定律的内容及限制；折射与反射、全反射
定律的内容及应用；光的可逆性原理的内容。
4.了解费马原理、马吕斯定律的内容。
5.理解并掌握光学系统成完善像的概念及条件（三种表述）
6.掌握光路计算的基本概念与符号规则。
（在习题中体会其应用）
7.掌握光路计算的一般思路：
(1)理解单个折射球面元件具有的普遍意义：平面——球面的特例，反射——折射的特例。
(2)宽光束——近轴系光束：
a.理解物点发出的宽光束经单个折射球面成非完善像的概念，如存在球差；
b.理解物点在近轴区内以细光束成完善像（高斯像）、物像共轭的概念，掌握近轴光路计算的公式：
近轴条件，阿贝不变式、拉赫不变量，三种放大率及成像特性分析。
（包括单个折射球面和单个反射球面两种情况）
(3)单个球面元件——共轴球面光学系统：理解二者的关系及相关概念，明确物体经光学系统成像是物
点发出的光线经光学系统逐面折、反射的结果；理解并掌握共轴球面系统在近轴区的过渡公式、拉赫不变量、成像放大率的公式。
第二章理想光学系统
8.理解理想光学系统、物像共轭的定义，理解共轴理想光学系统的成像性质，结合第（3）点体会理想
光学系统中三对基点（面）的提出，对成像位置的确定有何意义？
9.基点和基面：
(1) 理解各基点（面）的定义，其物像共轭点（面）分别是什么？
(2) 理解各基点（面）的性质，特别是物点位于其上时，成像性质，如垂轴放大率、角放大率有何特殊性？对应什么物理意义？理想光学系统两焦距之间的关系？
(3) 掌握其在图解法求像中的应用。
（结合8中最后一问理解11中解析法求像的理论依据）
(4) 特例：物像空间介质相同（折射率相同）时：一对节点与主点重合；物、像两方焦距的绝对值相等。
10.轴外点、轴上点的图解法求像的依据：理想光学系统基点基面的性质、典型光线。
11.解析法求像：牛顿公式、高斯公式(物象位置的起算点)及相应的成像放大率表达式，特别是垂轴放大·率
的应用。
12.掌握两光组组合的公式及应用：（例如：各光组是单个折射/反射球面，薄透镜等简单情况）
(1) 各光组相对位置的表示：焦点间隔（光学间隔）、主面间隔；
(2) 利用过渡公式，计算物点经两光组的成像问题；
(3) 计算两光组的组合焦距、组合焦点及主点位置。
(4) 结合日常习题，体会本方法的应用，并理解薄透镜这个简化模型。
13.典型光学系统的光路特点及成像特性：(1)望远系统；(2)显微镜系统。
第三章平面与平面系统
14.理解平面光学元件的作用：光路转向、转像、色散光谱分析等。
15.平面镜：
(1) 成像特性：位置、放大率，对称性：镜像、一致像；唯一成完善像的最简单的光学元件。
(2) 旋转特性：如何旋转，如何测微？(3) 双平面镜成像特性：连续一致像。
16.平行平板：
(1) 成像特性：无焦系统、非完善成像（轴向位移、侧向位移）、位移成像；
(2) 近轴区：成完善像，轴向位移公式、等效空气平板的厚度公式、实际像面位置公式。
17.反射棱镜：
(1) 基本概念：光轴、工作面、棱、主截面；
(2) 结合双平面镜成像特性，理解各类棱镜的成像特性，特别是简单棱镜、屋脊棱镜的成像特点；
(3) 掌握棱镜系统的成像方向判断；(4) 理解反射棱镜的等效作用。
第四章光学系统中的光阑与光束限制
18.理解光阑的概念与作用：实际光学系统中，限制成像光束、成像范围的光学元件的边框。
19.孔径光阑：定义，及对轴上、轴外物点成像光束的限制作用；
(1) 孔径光阑、入射光瞳与出射光瞳三者互为物象共轭关系，图解或解析法可求后二者的位置；
(2) 利用成像张角法判断孔径光阑的位置。
（见习题）
（3）主光线的画法（主光线针对轴外点而言）
20.视场光阑：定义与作用；视场光阑、入射窗与出射窗三者互为物象共轭关系。
（若视场光阑为方形或
矩形线视场一对角线进行计算）
21.渐晕光阑：理解概念，以及其对轴外点成像光束的拦光作用。
22.理解光瞳衔接原则、主光线、物方远心光路、场镜等概念基本原理；
23.明确典型系统中对应的孔径光阑、视场光阑的位置。
24.光学系统的景深：（结合照相系统分析）
(1) 基本概念：平面上的空间像、景象平面/对准平面，景深的概念及成因；近/远景平面，近/远景深度；正确透视距离；人眼极限分辨角。
(2) 根据景深公式，理解景深与入瞳直径、孔径角的关系。
第六章像差理论
注意结合课件中的小结，做一定的扩展，理解以下内容：
25.从第一章中近轴光学理论的提出，理解像差的概念，体会实际像有别于理想像的原因所在。
26.了解并区别几何像差、波像差二者分析像差的不同角度。
27.几何像差：
(1) 单色像差：理解五种单色像差的成因、影响因素与现象；
(2) 色差：理解位置色差与倍率色差的成因、影响因素与现象。
第七章典型光学系统
28.眼睛：
(1) 了解眼睛的结构，特别是角膜、瞳孔、水晶体、视网膜、眼轴的作用，及成像过程。
(2) 建立简化眼模型：结合光学系统，理解眼睛系统对应的光轴（眼轴）、成像界面（角膜）、基点基面的位置、孔径光阑（瞳孔）、像平面（视网膜）。
(3) 眼睛的调节（水晶体）：远点、近点、调节能力、视度；明视距离；远视眼、近视眼、散光眼及校正。
(4) 眼睛的适应能力（瞳孔）：明适应、暗适应。
(5) 眼睛的分辨率：理解视角，人眼的极限分辨角(1ˊ)。
29.掌握视角、视觉放大率等概念，理解目视光学仪器的基本工作原理，了解视觉放大率与线视场成反比
的关系。
30.放大镜：理解其工作原理；
31.显微镜：
(1) 结合第二章以及放大镜的知识，掌握显微镜的成像原理,了解显微镜数值孔径的概念，物镜、目镜的光路特点及作用；掌握视觉放大率与物镜、目镜的倍率关系，视觉放大率与组合焦距的关系公式；
(2) 结合第四章，了解孔径光阑的位置、视场光阑的位置及特点；
32.望远镜：
(1) 结合第二章，理解开普勒望远镜系统的光路特点、成像特性及工作原理；
(2) 结合第四章，理解开普勒望远镜中对应孔径光阑、视场光阑的位置及特点；。
