工程光学讲稿(平面)

f' f 1, 对l、l'作为微分，得 l' l
f' f - l'2 dl' l 2 dl 0
dl' dl
fl '2 f 'l2
(- f' )( - fl' )2 n' 2
f f'l n
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二、角放大率
1、定义： 过光轴上一对共
轭点, 任取一对共轭光线,
li＝li-1'－di-1 xi＝xi-1'－Δi-1 Δi ＝di－fi'＋fi+1 ⑤整个系统的放大率β等于各光组放大率的乘积
y y1 i' y y1 1 ' y y2 2 ' y yii' 1 2 i
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例：一个光学系统由三个光组组成，f1 ' ＝－f1＝100mm, f2 ' ＝－f2＝-50mm f3 ' ＝－f3＝50mm，d1＝10mm，d2＝20mm，一个大小为15mm实物位于第 一光组左侧120mm处，求像的位置和大小。
A
F
H
H’ F’
A’
利用物方焦平面性质求轴上物点的像
M
M’
N
N’
B’
A
F
H
H’ F’
A’
利用像方焦平面性质求轴上物点的像
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B` B
F
H
H`
F`
物点B在F与H之间
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A’
Q
Q’
A
F
B’ B
H
H’
F’
实物在1倍焦距以内，成放大虚像
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虚物成实像
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负（凹）透镜成像

由图可知：ab = - pε ΔabA2∽ΔA2cd
Dp p2
p
p2 p
;
p2
pDp Dp p
由ΔA1ab∽ΔA1cd
Dp p
p1 p p1
;
p1
pDp
Dp p
远景深
1
p
p1
p2 Dp p
p2 近景深 2 p2 p Dp p 若眼睛调节在无限远，P＝∞，远、近景深距离为
P1∞＝+DP/ε
2’×250×0.00029≤ 0.5λΓ / NA≤ 4’×250×0.00029
取 λ＝0.000555mm得
523NA≤ Γ ≤1046NA
取近近似
500NA≤ Γ ≤1000NA
五、显微镜的景深
定义：人眼通过显微镜调焦在某一平面（对准平面）上时，在对准平面前和
后一定范围内物体也能清晰成像，能清晰成像的远、近物平面之间的距离称
锥状细胞：感光能力差，但它们能
对各色光有不同的感受。
适应：眼睛对周围空间光亮情况的自动适应程度。
明适应和暗适应：由暗处进入亮处，瞳孔自动缩小；由亮处进入暗处，瞳孔自
动放大。
四、眼睛的分辨率
1、眼的分辨能力：眼能够分辨最靠近两相邻点的能力称为眼的分辨能力，或 视觉敏锐度。
2、视角：物体对人眼的张角称作视角。 3、视角鉴别率ε：
二、显微镜的线视场
孔径光阑、入瞳 视场光阑
入窗 y
F1’ Δ F2 D
-y’
ω’
出瞳
出窗 -y”
物镜
fe
目镜
显微镜的线视场取决目镜焦平面上的视场光阑的大小，设视场光阑的
直径为D，则显微镜的线视场为 2y=D/β

即：在x轴上，每传播一个/cos的距离，相位变化2
光波在x方向上的空间变化周期：dx / cos 光波沿x方向的空间频率： u 1/ dx cos / 同理，光波沿y、z方向的空间频率： v 1/ d y cos /
w 1/ dz cos / 深圳大学光电工程学院
§14.1 平面波的复振幅分布和空间频率
深圳大学光电工程学院
§14.1 平面波的复振幅分布和空间频率
x
平面波的复振幅分布
v P(x, y, z) v
r
k
平面波在空间中一点的复振幅：
E~( x,
y,
z)
Aexp( ik r )
0
y
z z=z0
Aexp i
2
(x cos
y cos
z cos )（方向余弦）
在特定平面上：如z=z0平面
E~(x, y) Aexp i 2
z0
cos
exp
i
2
(x cos
y cos )
A exp
i
2
(x cos
y
cos )
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§14.1 平面波的复振幅分布和空间频率
平面波的空间频率：
空间频率的概念： 指一个在空间呈正弦或余弦变化的物理 量，沿某方向单位长度内重复的次数
x
v P(x, y, z) v
r
k
0
y
z z=z0
对平面波：E~(
x,
y,
z)
A exp ii22
(x
/
cxos cos
y
/ccoyosszc/ocszos)
y
v
k
1.平面波沿着波的传播方向k传播时，每

同处一个平面内；
⑵. 入射角与折射角的正弦之比
等于两种介质的折射率之比。即： sin I ' n sin I n'
或: n'siIn 'nsiInΒιβλιοθήκη 144、光线传播的可逆性 A
B
C
5、在某种特殊变换下，折射定律转化为反射定律。
在折射定律中，若令n’= - n , 即得：I’= - I
反射定律是折射定律当n’= - n时的特殊情况
必修课，专业基础课，主干课程
1
经常采用自问、自答方式进行学习，即： 需要解决？问题？ 运用？知识和方法？
如何进行工作？
或：运用该知识和方法 能解决？问题？ 如何进行工作？
如：设计一走廊监控摄像系统
要解决？？问题？ 几十米深度走廊空间几何成像问题
运用？？知识和方法？ 1、单光组成像原理、公式； 2、变焦组合镜头的原理； 3、变光阑调节光照度和景深； 4、仪器的机械尺寸、控制与安装等。
工程光学主要研究可见光的光学现象和规律。可见光波段的 波长和频率范围为：
波长λ： 4.0×10-7 ～ 7.5×10-7 米（真空中） 频率 f ： 7.5×1014 ～ 4.0×1014 Hz
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2、光源
单色光： 具有单一波长的光 复色光： 由多种波长混合而成的光 发光体或光源： 能辐射光能(包括反射)的物体 发光点或点光源： 无大小、无体积、有能量的几何点
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第一章 几何光学基本定律与成像概念
第一节 基本概念
1、光波
光波是一种电磁波，其基本特征用三个物理量描述：
光速c、波长λ、频率f 。三者关系：c=λf ，不同介质中， 光速和波长不同：c=c0 /n，λ=λ0 /n ， 频率不变!