工程光学期末考试复习指导

⼯程光学实验复习提纲⼯程光学实验II 复习提纲题型：填空、名词解释、简答、综合闭卷 120分钟1. 旋光仪测定溶液的浓度及旋光度1. 光是电磁波，它的电场和磁场⽮量互相垂直，且⼜垂直于光的传播⽅向。

2. 在传播⽅向垂直的平⾯内，光⽮量可能有各种各样的振动状态，被称为光的偏振态。

3. 若光的⽮量⽅向是任意的，且各⽅向上光⽮量⼤⼩的时间平均值是相等的，这种光称为⾃然光。

4. 若光⽮量的⽅向始终不变，只是其振幅位相改变，光⽮量的末端轨迹是⼀条直线，则称为线偏振光。

5. 使线偏振光的振动⾯发⽣旋转的现象叫旋光现象。

6. 当线偏振光通过某些透明物质后，偏振光的振动⾯将以光的传播⽅向为轴线旋转⼀定⾓度，这种现象称为。

旋光现象7. 旋光度：平⾯偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光的平⾯向左或向右旋转，旋转的度数，称为旋光度（⽤α表⽰）。

8. ⽐旋度：平⾯偏振光透过长1dm 并每1ml 中含有旋光性物质1g 的溶液，在⼀定波长与温度下测得的旋光度称为⽐旋度（⽤表⽰）。

9. 旋光仪的基本部件：单⾊光源、起偏镜、测定管、检偏镜、检测器等五个部分。

10.原理：在起偏镜与检偏镜之间未放⼊旋光物质之间，如与检偏镜允许通过的偏振光⽅向相同，则在检起偏镜偏镜后⾯观察的视野是明亮的；如在起偏镜与检偏镜之间放⼊旋光物质，则由于物质旋光作⽤，使原来由起偏镜出来的偏振光⽅向旋转了⼀个⾓度α，结果在检偏镜后⾯观察时，视野就变得暗⼀些。

若把检偏镜旋转某个⾓度，使恢复原来的亮度，这时检偏镜旋转的解度及⽅向即是被测供试品的旋光度。

11.若⾯对光源，使振动⾯顺时针旋转的物质称为，使振动⾯逆时针旋转的物质称为。

右旋物质、左旋物质12.旋光度与哪些因素有关？什么是⽐旋光率？为什么要选择亮度相等的暗视场进⾏读数？（本题8分）答：（1）由旋光度：cl α?=得，旋光度的⼤⼩与该溶液⽐旋光率，溶液浓度和溶液的长度有关。

光学例题解答与讨论1．一个直径为200mm的玻璃球，折射率为1.53，球内有两个小气泡，从球外看其中一个恰好在球心。

从最近的方位去看另一个气泡，它位于球表面和球心的中间。

求两气泡的实际位置。

（解题思路）玻璃球内部的气泡作为实物经单球面折射成像。

由于人眼的瞳孔直径很小，约2—3毫米，且是从离气泡最近的方位观察，所以本题是单球面折射的近轴成像问题。

题中给出的是像距s’, 需要求的是物距是s解：（1）n=1.53 n’=1.00 r=-100mm s’=-100mm 代入成像公式 s=-100mm 物为实物，且和像的位置重合，且位于球心。

（2）对另一个气泡，已知n=1.53;n’=1.00; r=-100mms’=-50mm . 代入成像公式气泡为实物，它的实际位置在离球心（100-60.47）=39.53mm的地方。

讨论：对于第一个气泡，也可以根据光的可逆性来确定。

因为第一个气泡和像是重合的，由可逆性将像视为物,经球面折射后仍成在相同的位置。

所以像和物只能位于球心。

2. 在制作氦氖激光管的过程中，常采用如图的装置。

已知目镜L1的焦距是2㎝、物镜L2的焦距是2㎝。

凹面镜的曲率半径是8㎝。

（1）调节L2使L1和 L2之间的距离为5㎝， L2和 L3之间的距离为10㎝，求L2前1cm的叉丝P经光学系统后成的像的位置。

（2）当L1和 L2之间的距离为5㎝时，若人眼通过目镜能观察到一个清楚的叉丝像，问L2和 L3之间的距离为多少？·解：(解题思路) 物点P经前面的系统成像，即直接经L1成像(P1’); 同时经后面的系统成像，即先后经L2成像(P2’)、经L3反射成像(P3’)后光线方向发生改变，再经L2成像(P4’)和L1成像(P5’)。

（1）P对L1直接成像P1’；s1=-4cm, f1’=2cm 根据透镜成像公式111−= 得：s'sf' s1'=位置位于在L1的左侧4㎝处。

工程光学复习要点第一章1．可见光波长范围：380-760nm.2.几何光学的基本定律：光的直线传播定律；光的独立传播定律；光的折射定律和反射定律.3.光的全反射现象；入射角大于临界角, sin I m = n’/n .4.费马原理：光线从一点传播到另一点，无论经过多少次折射和反射，其光程为极值（极大、极小、常量），也就是说光是沿着光程为极值的路径传播。

（又称极端光程定理）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对应点之间的光程均为定值。

6. 完善成像条件的表述：表述一：入射波面是球面波时，出射波面也是球面波。

表述二：入射是同心光束时，出射光也是同心光束。

表述三：物点及其像点之间任意两条光路的光程相等。

7.球面光学系统垂轴放大率β、轴向放大率α和角放大率γ间的关系式为：βαγ=8.折射系统垂轴放大率与成像性质（P10）9.作业：8第二章1.理想光学系统（没有像差的光学系统是理想光学系统吗?）2.共轭概念（理想光学系统物方焦点和像方焦点不是共轭点？物方主平面和像方主平面之间的关系？）3.图解法求像InIn sin'sin'=4.解析法求像牛顿公式高斯公式5．理想光学系统两焦距之间的关系6.组合焦距7.作业：1，2 ,4第三章：1.平面镜成像特性：平面镜是唯一能够完善成像的最简单光学元件2. 一个右手坐标系经平面镜成像为一个左手坐标系. 3.当入射光方向不变，旋转平面镜α角，则出射光方向改变2α 。

4.双面镜：在双平面镜系统中，出射光线和入射光线的夹角与入射角无关，只取决于双面镜的夹角α。

公式: β＝2α只要双面镜夹角不变，双面镜转动时，连续一次像不动。

5. 反射棱镜奇次反射成镜像，偶次反射成一致像。

6. 棱镜系统的成像方向判断原则 P48''f f x x ⋅=⋅1,'=-=βl l7.作业7第四章1.孔径光阑的定义：限制轴上物点孔径角u 大小的光阑。

总复习点击右键下载总复习和部分习题内容提要1. 第一章 2. 第二章 3. 第三章 4. 第四章 5. 第五章 6. 第六章 7. 第七章 8. 第八章几何光学的基本定律球面和球面系统平面和平面系统理想光学系统光学系统中的光束限制光能及其计算典型光学系统像差概论9. 第十章 波像差与像质评价 10. (光线的光路计算与光学自动设计请读者通过实际编程和设计体会) 11. 需要注意的问题 12. 几个重要的图第一章 几何光学的基本定律有关光传播路径的定律是本章的主要问题。

折射定律(光学不变量)及其矢量形式反射定律(是折射定律当时的特殊情况)费马原理(极端光程定律) (实、虚)物空间、像空间概念 完善成像条件(等光程条件)及特例，由费马原理导出折射定律和反射定律第二章 球面与球面系统球面系统仅对细小平面以细光束成完善像基本公式：阿贝不变量放大率及其关系：拉氏不变量反射球面的有关公式由可得。

第三章 平面与平面系统平面镜成镜像夹角为 α 的双平面镜的二次像特征 平行平板引起的轴向位移反射棱镜的展开，结构常数，棱镜转像系统折射棱镜的最小偏角，光楔与双光楔关键问题：坐标系判断，奇次反射成像像，偶次反射成一致像，并考虑屋脊的作用。

第四章 理想光学系统主点、主平面，焦点、焦平面，节点、节平面的概念高斯公式与牛顿公式：当时化为，并有三种放大率，，拉氏不变量，，厚透镜：看成两光组组合。

＋＋组合：间隔小时为正光焦度，增大后可变成望远镜，间隔更大时为负光焦度。

－－组合：总是负光焦度 ＋－组合：可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统，其中负弯月形透镜可在间隔增大时变 成望远镜，间隔更大时为正光焦度。

第五章光学系统中的光束限制本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习。

孔阑，入瞳，出瞳；视阑，入窗，出窗；孔径角、视场角及其作用 拦光，渐晕，渐晕光阑 系统可能存在二个渐晕光阑，一个拦下光线，一个拦上光线 对准平面，景像平面，远景平面，近景平面，景深 物方（像方）远心光路——物方（像方）主光线平行于光轴第六章 光能及其计算本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。

工程光学实验I复习提纲考试形式：闭卷考试时间: 120 分钟题型大致分布：填空24分简答20分综合56分要求：必须在答题纸上作答，否则无效；作图题必须使用铅笔直尺作图，否则零分。

椭偏仪：1．椭圆偏振测量（椭偏术）是研究光在两媒质界面发生的现象及介质特性的一种光学方法，其原理是利用偏振光在界面反射或透射时发生的偏振态的改变。

2．椭偏仪实验中检偏器读数头位置的调整与固定时，使激光束按布儒斯特角(约57) 入射到黑色反光镜表面并反射入望远镜到达半反目镜上成为一个圆点。

3．椭偏仪实验中，圆偏振光的获得使入射光的振动平面和四分之一波片的光轴成45度角。

4．椭偏仪实验中，将被测样品，放在载物台的中央，旋转载物台使望远镜和平行光管夹角为 45度。

5．测量薄膜厚度和折射率实验中，椭偏参数为Ψ和Δ。

（写字母），6．椭偏术。

椭偏术是研究光在两媒质界面发生的现象及介质特性的一种光学方法。

7．下图为椭偏仪结构，请写出1-10仪器名称。

1 半导体激光器 2平行光管 3起偏器读数头（与6可换用）4 1/4波片读数头 5氧化锆标准样 6检偏器读数头 7望远镜筒8 半反目镜 9光电探头 10信号线 11分光计12 数字式检流计平行光管：1．凸透镜的鉴别率角值表达式。

" 206256 '2fa=θ2．根据衍射理论和瑞利准则，仪器的最小分辨角。

Dλθ22.1=3．平行光管有4种分划板。

4．简述什么是光学系统的鉴别率。

答：光学系统能够把这种靠得很近的两个衍射花样分辨出来的能力，称为光学系统的鉴别率。

5．画出平行光管测量凸透镜焦距的原理图，并写出焦距表达式。

答：（分）''yyff⋅式中f为被测透镜焦距，'f为平行光管焦距实测值，'y为玻罗板上所选用线距实测值（'''YBA=），y为测微目镜上玻罗板低频线的距离（YAB=，即测量测微目镜焦距被测凸透镜焦距平行光管物镜玻罗板 .4)(.3)'(.2.1ffABfα'α'f'B1234α值）。

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sin⁡i1=1√(x1−x)+y12，sin⁡i1′=2√(x2−x)2+y2代入得：sin⁡i1=sin⁡i1′，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)+y12⁡⁡，sini2⁡=2√(x2−x)2+y2代入得:n1sin⁡i1−n2sin⁡i2=0，即sin⁡i1sin⁡i2=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.可以看成振幅不相等、振动方向正交、相位差恒定的两个同频率的平面偏振光的合成。

简答题、填空题：1、光线的含义是什么？波面的含义是什么？二者的关系是什么？光线：发光点发出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，某一时刻起振动位相相同的点所构成的等相位面。

二者关系：波面法线即为光线。

2、什么是实像？什么是虚像？如何获得虚像？实像：实际光线相交所会聚成的点的所组成的像。

虚像：光线的延长线相交所形成的点所组成的像。

如何获得虚像：光线延长线所形成的同心光束。

3、理想光学系统几对基点？分别是什么？2对。

像方焦点（F’），像方主点（H’），物方焦点（F），物方主点（H）。

4、什么是孔径光阑？什么是入瞳？什么是出瞳？孔径光阑与入瞳、出瞳之间有什么系？孔径光阑：限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为孔径光阑。

入瞳：孔径光阑在透镜后，经前面光学系统所成的像，称为入瞳。

出瞳：孔径光阑在透镜前，经后面光学系统所成的像，称为出瞳。

关系：入瞳、出瞳和孔径光阑对整个系统是共轭的，经过入瞳的光线必经过孔径光阑、也经过出瞳。

5、光学系统的景深是什么含义？能够在像面上获得清晰像的物空间深度，就是系统的景深。

6、发生干涉的条件是什么？发生干涉的最佳光源是什么类型的光源？两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源。

7、近场衍射和远场衍射的区别是什么？近场衍射：光源和衍射场或二者之一到衍射屏的距离比较小时的衍射。

远场衍射：光源和衍射场都在衍射屏无限远处的衍射。

8、什么是光学系统的分辨率？人眼的极限分辨率是多少？极限分辨角为60``(=1`)9、完善像和理想光学系统的含义分别是什么？完善像：每一个物点对应唯一的一个像点。

或者，物点发出的同心光束经过光学系统后仍为同心光束。

或者，入射波面为球面波时，出射波面也为球面波。

理想光学系统：任何一个物点发出的光线在系统的作用下所有的出射光线仍然相交于一点的系统。

10、近轴光线的条件是什么？近轴光线所成像是什么像？条件：当孔径角U很小时，I、I’和U’很小。