北京理工大学应用光学课件(大全)-李林

§1-7 理想(完善）像和理想光学系统(了解)
知识点： 1.理想像点与理想像 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，该光束的中心即为像点的理想像点。 理想像是理想像点的集合。 2.成理想像的条件 前提：光学系统处于均匀透明介质中。理想成像条件有以下4 种表述： 1)符合点对点的像，并满足直线成像为直线，平面成像为平面
应用光学
（安连生 主编）
教师：郜洪云 单位：物理系光电教研室
参考教材：
1. 安连生，李林，李全臣. 应用光学. 北京：北京理工 大学出版社，2002
2. Li Lin, Huang Yifan, Wang Yongtian. Applied Optics. Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 2005 3. 郁道银，谈恒英. 工程光学. 北京：机械工业出版社， 1999
2)种类： a.共轴系统(图1-16)(绝大部分透镜系统都有一条对称轴) 和非共轴系统。系统的对称轴称为光轴。 b.球面系统和非球面系统。非球面要求的精度、工艺和价 格高，所以目前批量生产的只有球面和平面。
共轴系统：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，则该光学系统称为共轴系统。
光轴：各个光学元件表面的曲率中心的连线。
第二章 几何光学基本原理(重点)
§2-1 共轴球面系统中的光路计算公式
1.一个球面折射时的光路计算公式
已知：r、n、n’、L、U，求：L’,U’.
r Lr L r sin I sin U sin I sin U r n sin I n sin I sin I n sin I n
n2 相对折射率：n1,2 n1 c c 绝对折射率：n1 ；n2 v1 v2 sin I1 v1 n2 由： n1,2 sin I 2 v2 n1

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本章要解决的问题：
光是什么？－－光的本性问题 光是怎么走的？－－光的传播规律 像与成像的概念 对成像的要求
第一节 光波与光线
研究光的意义: 90%信息由视觉获得,光波是视觉的载体 光是什么？弹性粒子－弹性波－电磁波－波粒二象性 1666年：牛顿提出微粒说，弹性粒子 1678年：惠更斯提出波动说，以太中传播的弹性波 1873年：麦克斯韦提出电磁波解释，电磁波 1905年：爱因斯坦提出光子假设 20世纪：人们认为光具有波粒二象性
如果一个物点对应唯一的像点 则平面成像为平面
符合点对应点，直线对应直线，平面对应平面的像称为 理想像
能够成理想像的光学系统称为理想光学系统
共轴理想光学系统的成像性质
1.轴上点成像在轴上
.A1’
A.
.A2’
2.位在过光轴的某一截面内的物点对应的像点位在同一平面内
3.过光轴任一截面内的成像性质是相同的 空间的问题简化为平面问题，系统可用过光轴的一个截面
置
则其它任意物点的像均可求出
基点，基面
已知:两对共轭面的位置和放大率 已知:一对共轭面的位置和放大率，和轴上两对共轭点的位置
光程 光线在介质中所走过的几何路程和折射率的乘积称为光程
。 光程等于在相同的时间内，光在真空中传播的几何路程。
两个波面之间的所有光线的光程都相等。
理想成像的条件：等光程 物点和像点间的所有光线的光程都相等。
灯泡
空气
玻璃
光的传播可以分类为： 1、光在同一种介质中的传播； 2、光在两种介质分界面上的传播。
二、几何光学基本定律 1、光线在同一种均匀透明介质中时： 直线传播
成分均匀
透光

说明：以下内容是由我个人整理的北京理工大学应用光学考研专业课历年真题中的问答题部分的一些题目，仅供需要的同学参考。

由于时间当时较紧，有些地方可能会有错误。

其中每个问题后【】里面的数字代表考试中出现的次数。

1. 什么叫做“理想光学系统”?共轴理想光学系统还具有那些性质？【2】物象空间符合“点对应点，直线对应直线，平面对应平面“成像关系的光学系统称为“理想光学系统”。

性质: （1）位于光轴上的物点其像点一定位于光轴上。

（2）位于过光轴某一截面的物点，其像点也在该平面内。

（3）过光轴的任意截面的成像性质都相同。

（4）垂直于光轴的同一平面的物所成的像，其几何形状与物完全相似。

（5）位于垂直于光轴的同一平面内共轭像面也垂直于光轴（6）如果已知两对共轭面位置和放大率；或者一对共轭面的位置和放大率，以及轴上两对共轭点的位置，则其他一切像点都可以随之确定。

2. 什么叫做“目视光学仪器的视度调节？什么叫近视眼?什么叫远视眼？对于近视眼和远视眼应该分别如何调节？【2】为了使目视光学仪器能够适应各种不同视力人的使用，可以改变目镜的前后位置，使仪器所成的像不在无限远处，而是位于目镜的前方或后方的一定距离上，以适应近视或远视的需要，这就是“目视光学仪器的视度调节”。

只能看到有限远物体的眼睛叫近视眼；近视距离在明视距离之外的眼睛叫远视眼。

近视眼戴负透镜，远视眼带正透镜。

对于近视眼，目镜向前调节；对于远视眼，目镜应向后调节。

3. 什么时棱镜的展开？在应用棱镜展开时，为了使棱镜和共轴球面系统组合后仍能保持共轴球面系统的特性，棱镜的结构必须满足哪两个要求？【4】把棱镜的主截面沿着它的反射面展开，取消棱镜 d 反射，以平行玻璃板的折射代替零件折射的方法称作“棱镜的展开”。

要求：(1) 棱镜展开后入射面和出射面平行(2) 如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射面和出射面垂直。

4. 什么叫“孔径光阑”？什么叫“视场光阑”？“孔径光阑”：限制进入光学系统成像光束孔径的光阑。

《应用光学》课程编号：******课程名称：应用光学学分：4 学时:64 (其中实验学时：8)先修课程：大学物理一、目的与任务应用光学是电子科学与技术（光电子方向）、光信息科学与技术和测控技术与仪器等专业的技术基础课。

它主要是要让学生学习几何光学、典型光学仪器原理、光度学等的基础理论和方法。

本课程的主要任务是学习几何光学的基本理论及其应用，学习近轴光学、光度学、平面镜棱镜系统的理论与计算方法，学习典型光学仪器的基本原理，培养学生设计光电仪器的初步设计能力。

二、教学内容及学时分配理论教学部分（56学时）第一章:几何光学基本原理(4学时)1.2.3.4.5.6.第二章:共轴球面系统的物像关系(14学时)1.2.3.4.5.共轴理想光学系统的基点——6.7.共轴球面系统主平面和焦点位置的计8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.第三章:眼睛的目视光学系统(7学时)1.2.3.4.5.6.第四章:平面镜棱镜系统(9学时)1.2.3.4.5.6.7.8.第五章:光学系统中成像光束的选择(5学时) 1.2.3.4.5.空间物体成像的清晰深度——第六章:辐射度学和光度学基础(10学时) 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.15.第七章:光学系统成像质量评价(7学时)1.2.轴上像点的单色像差——3.4.5.6.7.8.9.实验教学部分 (8学时)（1）光线成像实验（2学时）（2）目视光学仪器原理实验（2学时）（3）光具座演示几何像差实验（2学时）（4）计算机演示波像差和光学传递函数实验（2学时）三、考核与成绩评定考核：本课程为中英文双语教学，采用全英文命题，统一阅卷，教研组集体复查,严把质量关。

成绩评定：考试占90%，平时作业、实验及日常考核质疑等占10%，按百分制给出最终成绩。

四、大纲说明1.本大纲是根据教育部电子信息与电气学科教学指导委员会和仪器科学与技术教学指导委员会审定的《应用光学》课程教学基本要求，并适当考虑我校教学改革要求而制定的。