中国科学院大学《应用光学》知识点总结

像拓展成在任意大空间中以任意宽光束都成立的理想模型。成像的特性：完善成像：任何一
个物点发出的光线在系统的折射或反射作用下所有的出射光线仍相交于一点。共轭：每一个
点对应唯一的一个像点，共线成像：物相空间都是均匀透明介质，入射光线和出射光线都是
直线点对应点，直线对应直线，平面对应平面。焦点、焦平面:与光轴上无限远点相共轭的点
∆
=
������������������������1������������2 (������������−1)[������������(������������2−������������1)+(������������−1)������������]
, ������������
=
1 ������������′
光在均匀介质中沿直线传播 2.独立传播：从不同的光源发出的光束以不同方向通过某点时彼
此不影响，各光束独立传播 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；������������′������������������������������������′ = ������������������������,入射角与折射角 的正弦之比与入射角无关，是一个与介质与光的波长有关的常数;������������′ = −������������→反射定律。光路 可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质界面时，必会逆着原来的入射方向反
<
0,成倒立像
且物像虚实相同。节点：光学系统中角放大率为 1 的一对共轭点，应用同一介质中节点和主
点重合，平行于光轴的光线入射光学系统，当光学系统通过像方节点的轴线摆动时，像点位
置不变。当光学系统的物空间和像空间的介质相同时，������������ ′
=
−������������,
1 ������������′
+
������������′ ������������′
=
1垂轴放大率������������
=
������������′ ������������
=
−
������������ ������������
=
−
������������′ ������������′
,
������������
>
0，正立像且物像虚实相反；β
������������′ ������������
������������
������������
������������
������������������������ ������������′
,
′
=
+
−
′,
������������′
=
������������(1
+
������������′′)
转
面
公
式
������������+1
=
������������′
−
,
ℎ+1
=
ℎ
−
′ ,
+1
=
′ ,
������������+1
=
������������ ′
拉 赫 不 变 量 ������������
=
������������������������
=
������������′′′ 阿 贝 不 变 量 ������������
������������������������−������������������������
色氢光,d
线，黄色氢光;柯西色散公式：������������(������������)
=
������������
+
������������ ������������2
+
���������������������2��� ,可只用n������������和
=
(������������
− 1)(������������1
− ������������2) +
(������������−1)2 ������������
������������1������������2
薄
透
镜
= 0, ������������ = (������������ − 1)(������������1 − ������������2), ������������′ = −������������, ���������������′��������� = ������������������������ = 0远摄型光组：焦距大于筒长，反远距型光组：
V
表示玻璃色散的性质。
光学材料：光学玻璃，光学晶体，光学塑料，折射材料对工作波段有良好的透过率，反射材
料有高的反射率。光程：是光在某媒质中走过一段几何路程所需的时间内光在真空中所走的 路程，等效真空程。费马原理：������������������������(������������) = ������������ ∫������������������������′ ������������������������ = 0,光从空间一点传播到另一点是沿着光程 为极值的路径传播的，具体地说就是把光传播的实际路径与其邻近的其它路径相比较，光的
−
1 ������������
=
1 ������������′
,
������������
=
������������′两光组组合
������������
1 ������������′
=
1 ���������2��� ′
+
1 ���������1��� ′
−
������������ 即φ
������������′1���������2��� ′
=
−������������ ′
������������ ,拉赫不变量推导出������������′
���������2���
������������
=
−
������������′。透镜焦距
������������
公 式 ������������′
=
−������������
=
− ���������1���′���������2��� ′
=
φ1
+
φ2
−
φ1φ2,其中
d
为
0
时，第一光组的像方主平面和第二光
组
的
物
方
主
平
面
重
合
。
系
统
焦
距
������������
=
���������1��� ���������2��� ,
∆
=
���������1��� ′
+
∆
−
���������2���′, ������������������������
������������′ − ������������ = ������������′−������������ , ℎ = ������������������������ = ������������′′, ������������′′ − ������������ = ������������′−������������ h ， 反 射 n′ = −n 追 迹 公 式 = ������������� − 1� ′, ′ =
=
������������
�1������������
−
1������������ �
=
������������′(1������������
−
1 ������������′
)
横
向
放
大
率
������������
=
������������′ ������������
=
������������������������′ ������������′������������
一、光波光线和成像 c=299792458m/s; n=c/v=n(λ)。波面：光是一种电磁波。某一时刻其振 动位相相同的点所构成的面称光波波面。在各向同性介质中，光沿着波面法线方向传播，所
以可以认为光波波面的法线就是几何光学中的光线。与波面对应的法线束就是光束。光线：
表示光能传播方向的几何线 几何光学近似：波长趋于零光线的四个基本定律：1.直线传播：
实际路径的光程为极小、极大或稳定值。费马原理推导出折反射定律������������������������������������ = ������������������������������������������������� + ������������������������ +
′
������������������������−������������
=
������������������������������������������������������������
−
������������′′
=
������������.点物成点像：物点、像点
之间各光线的光程相等即等光程成像，也是完善成像，对应的曲面有旋转双曲面。
二、近轴光学近轴光学符号规则：角度：光轴→光线→法线 顺正逆负 近轴球面成像公式
射（折射）出媒质的性质。全反射：1.光密到光疏 2.入射角大于临界角。当光从光密介质(n