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第一章:几何光学基本原理 Cj$:TWYIh[
1-1 光线何波线 GWv i
光线:在几何光学中,把能够传送能量的几何线成为光线。 "BZ@m:I6hy
光的頻率: L|B! ]}
1-2 几何光学基本定律 lB.n5G
光线直线传播定律:光在均匀透明介质中传播的规律。 SM8_C!h:
反射定律和折射定律:光线在两种均匀介质分界面上的传播定律。【反射定律可以视作为折射定律的特殊表现方式】。入射角与反射角的正弦之比为一常数,定义为n1.2,表示为第二种介质对第一种介质的折射率,称为"相对折射率"。表达式: 20}w.V
)j\_*SoH
1-3 折射率和光速 J4@-?xj=\q
1-4 光路可逆和全反射 ;e< TEs
光线从高折射率介质射向低折射率介质,当入射角 p$uPj*
(n1> n2) }kP<zvAaw
时折射光线不再存在,入射光线全部转为反射光线,成为"全反射"现象。 D c;k)z=
1-6光学系统类别和成像的概念 xP/q[7>#Q
共轴光学系统、非共轴光学系统 Cy)N hgz
球面系统、非球面系统 yDWBrN._
通常把物、像空间符合"点对应点,直线对应直线,平面对应平面"关系的像成为"理想像",光学系统称为"理想光学系统"。 ZCViZWo
第二章、共轴球面光学系统的物像关系 k1ja ([Q
2-1 共轴球面系统中的光路计算公式 dFA1nn6{
r?!:%L
公式1 单球面入射角计算公式: WA0D#yuJ/
k/sfak{Q
公式2 PG}Roj
I
公式2 b`@C #qB
2-2 符号规则 T]nAz<l),
1.线段:由左向向右为正,反之为负。 k>7bPR5Mw
物像距L、L'--由球面顶点算起光线到光轴的交点。 }2iR=$2
球面半径r--由球面顶点算起到球心。 Js vdC]+
中心厚度d--由上一顶点到下一顶点。 !Q*w]
2.角度:一律以锐角计算,顺时针为正,逆时针为负。 ?5/7
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夹角U U'从光轴到光线; '#h ORQB
入射角、折射角II'以光线转到法线。 \KzJNCOT
法线到光轴夹角ψ从光轴到法线。 W)J MV
2-3 球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 IvlfX`("
将公式1~3角度全部以弧度代替。 V1pBKr)v
2-4近轴光学的基本公式和它的意义 Dh}(B$~Oz+
1.物像位置关系式 79D~Mau#
:`Ut.E~.
2.物像大小关系 ~KYzEqy
W]bgWKd
近轴光学意义: nO!&;E&
1. 作为衡量实际光学系统成像质量的标准。 g6;smtu_T
2. 2.用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。 nj1o!+9>$
2-5共轴理想光学系统的基点--主平面和焦点 <oV[[wl
1.放大率β=1的一对共轭面--主平面 {L~dER
主平面与光轴交点为主点,主点位置公式? EmR82^_:
主平面具有以下性质:假定物空间的一条光线与物方主平面的交点为B,他的共轭光线和像方主平面交于B′,则B和B′距光轴距离相等。 :8hI3]9
2.无限远的轴上物点和它所对应的像点F′--像方焦点 %y|pVN!U
通过像方焦点垂直于光轴的平面称作像方焦平面。它的共轭面为位于垂直于光轴的无限远的物平面。 _> x}MW+
像方焦点于像方焦平面具有以下性质: #o7)eKeQ
第一:平行于光轴入射的任意一条光线,其共轭光线一定通过交点F′。 Mgi~j.[
第二:和光轴成一定夹角的平行光束,通过光学系统后,必相交于像方焦平面的同一点。 d9BFeq8
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3. 无限远的轴上像点和它所对应的物点F--物方焦点。 E #B$.K
物方焦点和物方焦平面具有以下性质: 6u lx0$[
第一:通过物方焦点入射的光线,通过光学系统后平行于光轴出射。 Z\xnPhV
第二:由物方焦平面上轴外任意一点发出的所有光线,通过光学系统后,对应一束和光轴成一定夹角的平行光线。 n6+h;+8;]
焦距:主平面和焦点之间的距离。 Wbei{3~$Y"
2-6 单个折射球面的主平面和焦点 Sk/@w[
1.球面的主点位置:单个球面的两个主点与球面顶点重合。 1[8^JVC>6
2.球面焦距公式: d}':7Np
像方焦距: W/hzo*o'g
物方焦距: u}|v;:|j
球面反射: [DH4iG5
2-7 共轴球面系统主平面和交点 ;?tH8jf>
{59>U~
第三章:眼睛和目视光学系统 XsQ81j.
3-1 人眼的光学特性 ]% HxzJ
3-2 人眼的调节 ?d^6ynzn
1.视度调节 指水晶体的变化引起焦距的变化。 ,?er AI
视度:表示人眼的调节程度 【l单位为米】 vI0,6fOd6
视度绝对值越大,,调节量越大。 &1yJrj9y
SD=-4时【此时l为250mm】。为明视距离。远点距离和近点距离二者视度之差为人眼最大调节范围。 hxH6Ii]\
2.瞳孔调节:指光阑孔的变化。 #}+H
3.人眼的分辨率 j1%8r*Jj
人眼视角分辨率:60″。 n qO*z<
人眼线分辨率:10″。 kSzap+ nB?
3-3 放大镜和显微镜的工作原理 _<#92v!F
对于目视仪器来讲,所谓的放大指得是视角的放大。放大率用Γ表示。 gac31,gH
dGm%If9P
为了在使用仪器过程中人眼不至于疲劳,目标通过仪器后应成像在无限远,或者说要射出平行光线。这是对目视光学的第二个要求。 8wvHg_U6W
1. 放大镜的工作原理 ">CRFee0
工作原理:目标在物方焦距上。 &qG/\
视放大率: 。 T`":Q1n
上式表明,焦距越小,放大作用就越明显。 F:T(-,
2. 显微镜的工作原理 g:ky;-G8b
工作原理:物镜成像在目镜的物方焦平面上。 j \jMN*dmV
1F,U^O
上式表明,显微镜的放大率等于物镜的垂直放大率与目镜的视放大率的乘积。 c-(RjQ~M5
3-4 望远镜的工作原理 :_6o|9J\t
工作原理:将物镜像方焦平面与目镜物方焦平面重合,使得无限远目标透过物镜后成像在目镜焦平面上。 Os'E7;:1h
iYgVSVNg
上式表明:望远镜视放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比。 cM'MgX9
望远镜的角放大率与视放大率相等 hdx_Tduue
3-4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 t3Gy *B
通常采用近视眼的远点距离表示近视的程度,例如:当远点距离为0.5mm时,近视为-2视度,相当于医学上的近视200。 hS8M|_
3-5空间深度感觉和双眼立体视觉 &uRT/+18W3
体锐视度Δаmin极限值正常约10″。当物点对应的视差角а等于Δ时,人眼刚刚能分辨出他和无限远物点之间的距离差别 JxtzI2
3-6 双眼观察仪器 o#\L4P(J
体视放大率: R9R~$@~G
iKE&yO3
第四章 平面棱镜系统 )/@KdEA:
4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 ^UJIDg7zS
1.折叠光路,缩小仪器的体积和重量 W,6q1
2.改变像的方向--倒像 Rf8Obk<
3.改变共轴系统中光轴的位置和方向--即形成潜望高或使光轴转一定的角度。 En9J7es_
4.利用平面镜或棱镜的转动,可连续改变系统光轴的方向,以扩大观察范围 f}(4v1T
4-2 平面镜的成像性质
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1.平面镜能使整个空间理想成像,物点和像点对平面镜镜像对称。 Hq 5#.rZ#
2.物和像大小相等,但形状不同,物空间的右手坐标在像空间为左手坐标 d9:I.SA)E
反射次数为奇数时,成像为镜像,反射次数为偶数时,成像与物完全相同。 -LRx}Mb9
4-3 平面镜的旋转及其应用 DZ2gnRg
pJ}U'*Z2
旋转平面镜a角度时,入射光线方向不变的情况下,入射角增加a,反射角偏转2a。 H!]&"V77
-d'FKOD
位于两平面镜公共垂直面内的光线,不论它的入射方向如何,出射光线的转角永远等于两平面镜之间的夹角的二倍。根据以上结论推知:当两平面镜一起转动时,出射光线的方向不变,但光线位置可能会发生平移。这就是采用棱镜代替平面镜的理由。 V'=;M[&