工程光学习题课1

1、工程光学A习题课,基本概念与四大基本定律 全反射及其应用（ ） 费马原理（理解） 成像概念与（ 物与像、物空间与像空间）,第一章 几何光学的基本定律和物像概念,全反射,全反射：折射光线因大于等于90而消失，所有的光线反射到原介质中的现象。 光线发生全反射的条件： 光线由光密介质射向光疏介质； 入射角大于临界角。二者缺一不可。 (1-3),实物、实像；虚物、虚像,实物成实像,实物成虚像,虚物成实像,虚物成虚像,结束 返回,物像概念小结：,光线未通过系统（界面）前称为物方光线，物方光线连接着物体（实物或虚物），物体所在空间为物方空间，物方空间使用系统前方折射率。 光线通过系统（界面）后称为像方光线

2、，像方光线连接着物体的像（实像或虚像），像所在空间为像方空间，像方空间使用系统后方折射率。,第二章 共轴球面光学系统,一、基本概念 二、符号规则（ ） 三、单个球面的成像计算（ ） 四、共轴球面的成像计算（ ）,单折射面成像 1、符号规则 2、计算公式 3、反射成像,物点经单个球面的光路计算,当平行光入射时：已知r，已知L、U，求L 、U ,1.2. 近轴光线计算,当物体靠近光轴且成像的光束很细时，所有的角度都可以近似 此时实际成像的光路计算用近轴公式来计算,近轴公式说明：在近轴区域，l只是l的函数，不随孔径u变化，轴上物点在近轴区完善成像，这个像点称高斯像点。,三个主要的近轴公式,阿贝不变量

3、,物像方参数计算的不变形式,物、像孔径角之间的关系,物、像位置之间的关系,距离（距离倒数）变化式,孔径变化式,1.3. 单个球面的近轴放大率,垂轴放大率（横向放大率） 轴向放大率（纵向放大率） 角放大率,拉赫不变量,在近轴区域成像时像方和物方参数乘积的一个不变式。像高的增大必然伴随着像方孔径角的减小。增大视场牺牲孔径为代价。,它是光学系统的重要指标,2. 单个反射球面的成像,根据焦距的定义，反射球面镜的焦距为：,球面折射成像的相关公式中，令n=-n，可得反射球面成像公式如下：,共轴球面系统 1、过渡公式 2、放大率 3、拉赫不变量,第三章 理想光学系统,共线成像理论 基点与基面 作图法求像 解

4、析法求像 高斯公式 牛顿公式 多光组组合,牛顿公式 高斯公式,理想光学系统物方焦距与像方焦距的关系 （3-17） 当物像方处于同一介质时，高斯公式（3-38）有更简单的表示 （3-18）,实际近轴与理想系统的比较,p34,多光组组合,过渡公式,多光组系统的等效系统 （正切计算法）,给定平行光线的入射高度 h1，并有u1=0,过渡公式,3.4.3 双光组组合,双光组的等效光组,焦点,主点,两种典型的光组组合 1）远摄物镜 （焦距大于筒长） 2）反远距型物镜 （后截距大于焦距）,平面镜（完善像）（单面，双面镜） 反射棱镜（坐标系变化） 等效作用 平行平面板（位移计算，等效空气层） （例题计算孔径高

5、度） 折射棱镜和光楔（公式，应用）,第四章 平面与平面系统,等效空气层的概念（H与G点出射等效）,4.3.3 平行平板的等效空气层,利用等效空气层计算棱镜的最小口径限制,第五章 光学系统中的光束限制,一 孔径光阑 （入瞳，出瞳 判断和计算） 二 视场光阑 三 渐晕和渐晕光阑（视场光阑判断，渐晕系数，渐晕相关计算） 四 场镜，焦深，景深的概念 五 物方远心，像方远心光路的应用，基本原理,【习题1-4】p7 【习题5-5】p91 【习题5-7】p91,【练习1】一个直径为400mm，折射率为1.5的玻璃球中有两个小气泡，一个位于球心，另一个位于1/2半径处，沿两气泡的连线方向在球两边观察，问看到的气泡在何处？,A,B,r1=200mm,r2=200mm,【练习2】一个物体位于半径为r的凹面镜前什么位置时，可以分别得到放大4倍的实像、放大4倍的虚像、缩小4倍的实像、缩小4倍的虚像。,【练习3】 一个薄透镜焦距为100mm，和另一个焦距为50mm的薄透镜组合，其组合焦距仍为100mm，问两薄透镜的相对位置、并求基点位置。,【