应用光学 理想光学系统

应用光学公式第一章 几何光学的基本概念和基本定律 1.折射定律：'sin 'sin n I n I=2.全反射：光线由光密介质向光疏介质：'sin Im n n=3.矢量形式：N ：沿法线的单位矢量A ：长为N 的入射光线矢量 A ’：长为n ’的折射光线矢量A ’’：反射光线折射定律：cos P n I='A A PN=+(cos ||||A NI A N ⋅=⋅)反射定律：2()P N A =-⋅''2()A A N N A =-⋅4.费马原理：光程s=nl ，光沿极大、极小、常量光程的路径传播。

第二章 球面和球面系统1.结构参数：n ，n ’，r物方参数：U(物方倾斜角)，L(物方截距)像方参数：U ’(像方倾斜角)，L ’(像方截距)夹角：光轴>光线>法线：顺正逆负2.单个折射球面基本公式sin sin sin 'sin '''sin ''sin 'L r I U r n I I n U U I I I L r r U -⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=+-⎪⎪=+⎪⎩近轴'''''''l ri u r n i i n u u i i i l r r u -⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=+-⎪⎪=+⎪⎩①'''n n n nl l r --=(光焦度)：主要用于成像位置计算② 1111'()()'n n Q r l r l-=-=阿贝不变量：主要用于验算 ③ '''n nn u nu h r--=，h=lu=l ’u ’，主要用于角度计算3.光焦度'n nrϕ-=：+会聚-发散'''n f r n n=-'nf r n n-=-''''n n f f f f n n ϕ⎫==-⎪⎪⎬⎪=-⎪⎭对于任何光学系统普适'f f r +=对于折射球面适用4. 靠近光轴很小垂轴平面（忽略像面弯曲）以细光线成完善像① 横向放大率：''''''y l r nl nu y l r n l n u β-====- ② 轴向放大率：2''dl n dl nαβ== ③ 角度放大率：'1''u l n u l n γβ=== ④ αγβ=⑤ 拉氏不变量：'''nyu n y u J == 5. 反射球面：n=-n ’计算焦点物像位置：112''2l l rr f f ⎧+=⎪⎪⎨⎪==⎪⎩光焦度和拉氏：2''n rJ yu y u ϕ⎧=-⎪⎨⎪==⎩ 放大率：'l lβ=-2αβ=- 1γβ=-6. 共轴球面系统11''k k n u n u β=，21'k n n αβ=，11'k n n γβ=，k k k J n y u =第三章 平面系统1. 平面镜',1l l β=-=物像虚实不一致双平面镜：2βα=2. 平行平板：1'(1)l d n∆=- d ：厚度3. 反射棱镜：结构常数dK D=，D ：通光直径，d ：光轴展开长度 4. 折射棱镜：minsin()sin22n αδα+= α：顶角m i nδ：最小偏向角 双光契：2(1)cos 2n ϕδα=-α：顶角 ϕ：两主截面夹角5. 色散555nm 人眼最灵敏，可见400-700nm ；波长短折射率大。

应用光学课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：201411122课程中文名称：应用光学课程英文名称：Applied Optics课程性质：专业核心课程开课专业：光电信息科学与工程开课学期：4总学时： 32 （其中理论32学时）总学分：2二、课程目标本课程是光电科学与工程专业的一门专业主干课程，主要讲授几何光学的基本原理、光学系统的成像理论和像差分析，以及典型光学系统的实例和应用，培养学生具备一定的光学系统设计和分析常见的工程光学问题的能力。

主要目的是通过本课程的学习，使学生能够利用几何光学的基本理论来分析和处理光学系统的成像问题，为学习光学设计和从事相关光学技术研究打下坚实的基础。

三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）（1）掌握应用光学基础理论知识和基本分析方法，为学习光学系统设计打下理论基础；（2）熟悉光学系统的成像原理和像差分析，具备一定的光学系统设计和应用能力；（3）了解典型光学系统的实际应用，能够对光学系统设计提出合理的性能及质量要求；四、教学内容与学时分配1几何光学基本定律与成像概念（5学时）1.1 几何光学的基本定律1.2 成像的基本概念与完善成像条件1.3 光路计算与近轴光学系统1.4 球面光学成像系统2理想光学系统（7学时）2.1 理想光学系统与共线成像理论2.2 理想光学系统的基点与基面2.3 理想光学系统的物像关系及放大率2.4 理想光学系统的组合与透镜成像3平面光学系统（4学时）3.1 平面反射镜成像3.2 平行平板成像3.3 反射棱镜与折射棱镜、成像坐标的判定及应用3.4 光楔及其应用4光学系统中的光阑和光束限制（4学时）4.1 光阑的定义与分类4.2 孔径光阑4.3 视场光阑与渐晕4.4 光学系统的景深及远心光路4.3 典型光学系统的光束限制5光学系统的像差理论（2学时）5.1 像差的基本概念、七种几何像差的定义、影响因素、性质5.2 像差基本理论6典型光学系统（8学时）6.1 眼睛及其光学系统6.2 放大镜6.3 显微镜光学系统6.4 望远镜光学系统6.5 目镜6.6 摄影光学系统6.7 投影光学系统7光学系统的像质评价（2学时）7.1 斯特里尔准则、瑞利准则、点列图7.2 光学系统传递函数五、教学方法及手段（含现代化教学手段及研究性教学方法）采用多媒体辅助教学手段，以学生为主体，结合师生互动的教学方式教授理论知识。

专业课复习参考
课后题要好好做还有那些例题要弄明白，考试基本上都是课后题。

首选把这些弄明白有些太复杂的不要研究了，基本题就行。

第一章光在各向同性介质中的传播特性
1.2重点
课后例题必须看
第二章光的干涉
2.1 2.4 2.5 2.5是重点中的重点
第三章光的衍射
3.1-3.4
第四章光在各向异性介质中的传播特性
第四章的结论的东西要记住 4.1-4.4 4.5.1
第五章晶体的感应双折射
5.1
第六章光的吸收、色散和散射
第六章基本概念看看就行了
第七章几何光学基础
第七章都看
第八章理想光学系统
8.1-8.4
第九章光学系统像差基础和光路计算
第九章光阑的计算方法要会可以参考山东大学出版的《光学》其他了解一下概念就行
第十章光学仪器的基本定理
10.2-10.5
在强调一遍课后的例题一定要仔细看要弄明白
（说明：西电光工初试专业课09年开始使用《物理光学与几何光学》一书）
2009物理光学与应用光学考研真题
09-1
09-2
09-3
2010物理光学与应用光学考研真题
10-1
10-2
10-3。

应用光学Applied optics一、课程基本情况课程类别: 专业任选课课程学分: 3学分课程总学时: 48学时（讲课: 48学时）课程性质: 必修开课学期: 第7学期先修课程: 高等数学适用专业: 光电信息科学与工程, 物理学1教材: 《工程光学基础教程》, 机械工业出版社, 编者: 郁道银, 出版年份: 2007.4o 开课院系: 物理与光电工程学院光电工程系二、课程性质、课程的教学目标和任务2应用光学是光信息科学与技术专业的技术基础课。

它主要是要让学生学会解决几何光学、典型光学仪器原理、光度学、色度学、光纤光学系统、激光光学系统及红外光学系统等的基础理论和方法。

它包括了此类专业学生必备的光学知识, 为光学仪器、微光夜视、激光红外等学科奠定了理论基础和应用基础, 在培养光学和光电类人才中具有不可替代的地位。

本课程从光波、光线和成像等几何光学的概念出发讲述了光线在介质中传播的基本规律, 描述了近轴光学、理想光学系统和平面镜及棱镜的成像性质和规律, 讨论了常用光学仪器的工作原理、成像性能和分辨率。

通过本课程的学习, 学生应能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识, 为学习光学设计、光信息理论和从事光学研究打下坚实的基础三、教学内容和要求3.章节名称几何光学基本定律与成像概念（8学时）（1）掌握: 几何光学基本定律: 光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律、光路的可逆性、费马原理（最短光程原理）: 应用光学中的符号规那么, 单个折射球面的光线光路计算公式、单个折射面的成像公式, 包括垂轴放大率、轴向放大率、角放大率、拉赫不变量等公式。

（2）了解: 共轴球面系统公式、成像条件的概念和相关表述、球面反射镜成像公式；（3）理解: 马吕斯定律；重点：应用光学中的符号规那么, 单个折射球面的光线光路计算公式难点: 单个折射面的成像公式.章节名称理想光学系统（8学时）（1）掌握共轴理想光学系统的成像性质、无限远的轴上（外）物点的共帆像点及光线、无限远的轴上（外）像点的对应物点及光线的性质、物（像）方焦距的计算公式、物方主平面与像方主平面的性质, 光学系统的节点及性质、图解法求像的方法、解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）（2）了解理想光学系统的放大率概念及公式, 理想光学系统两焦距之间的关系, 理想光学系统的组合公式、多个光组组成的理想光学系统的成像公式；重点：物（像）方焦距的计算公式、物方主平面与像方主平面的性质, 光学系统的节点及性质、解析法求像方法难点: 图解法求像的方法.章节名称平面与平面系统（8学时）（1）掌握；折射棱镜的作用, 其最小偏向角公式及应用, 光楔的偏向角公式及其应用；（2）了解；反射棱镜的种类、基本用途、成像方向判别、棱镜色散、色散曲线、白光光谱的概念、常用的光学材料种类和特点；（3）理解；平面光学元件的种类和作用、平面镜的成像特点和性质, 平面镜的旋转特性, 光学杠杆原理和应用；重点: 平面镜系统中光线旋转和平移难点：其最小偏向角公式及应用, 光楔的偏向角公式及其应用.章节名称光学系统中的光束限制（6学时）（1）掌握: 孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系、视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系；（2）了解: 照相系统的基本结构、成像关系和光束限制、望远系统的基本结构、成像关系和光束限制、显微系统的基本结构、成像关系和光束限制, 物方远心光路原理；（3）理解光瞳衔接原那么及其作用、场镜的定义、作用和成像关系、景深、远景景深、近景景深的概念, 景深公式和影响因素；重点：孔径光阑位置求解难点: 视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系.章节名称光度学和色度学基础（4学时）（2）（1）掌握：光度学中辐射量和光学量的定义、单位, 光度学基本量的定义和单位, 辐射量和光学量的关系；了解: 光传播过程中光学量的主要变化规律；4（3）理解: 颜色的基本概念、性质、定律和相关实验、CIE标准色度学系统简介；重点: 光度学基本量定义难点: 光度学中辐射量计算5.章节名称光线的光路计算及像差理论（7学时）（1）掌握: 像差的定义、种类和消像差的基本原那么；（2）了解: 7种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法。