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第一章:几何光学基本原理 |z@AvS[
1-1 光线何波线 EN}4-P/5
光线:在几何光学中,把能够传送能量的几何线成为光线。 6&LmR75C
光的頻率: (<H@W/0$
1-2 几何光学基本定律 XfIsf9
光线直线传播定律:光在均匀透明介质中传播的规律。 (bNoe(<qU
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: 1B 0[dK2N
=kOo(
1-3 折射率和光速 !w!k0z]
1-4 光路可逆和全反射 wJgH15oB
光线从高折射率介质射向低折射率介质,当入射角 !-SI &qy
(n1> n2) S5L0[SZ$!
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。 tk 5p@l
1-6光学系统类别和成像的概念 g^=Ruh+
共轴光学系统、非共轴光学系统 0,#n_"
球面系统、非球面系统 Sy*p6DP
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"。 wYS r.T8Q
第二章、共轴球面光学系统的物像关系 3F6A.Ny
2-1 共轴球面系统中的光路计算公式 B'y)bY'_dS
R:^jQ'1
公式1 单球面入射角计算公式: x
FvKjO)
G_k_qP^:
公式2 NP!LBB)=Y
公式2 JnQ@uZb`
2-2 符号规则 =yJV8%pa
1.线段:由左向向右为正,反之为负。 d,'gh4C
物像距L、L'--由球面顶点算起光线到光轴的交点。 xA*6Z)Y
球面半径r--由球面顶点算起到球心。 &[PA?#I`
中心厚度d--由上一顶点到下一顶点。 (v0Q.Q@<
2.角度:一律以锐角计算,顺时针为正,逆时针为负。 =
~*Vfx
夹角U U'从光轴到光线; `oO*ORq&
入射角、折射角II'以光线转到法线。 B1Z;
法线到光轴夹角ψ从光轴到法线。 olHmRJ
2-3 球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 -Vmp6XY3q
将公式1~3角度全部以弧度代替。 a=B $L6*4
2-4近轴光学的基本公式和它的意义 x'Nc}
1.物像位置关系式 egWfKL&iy
4z OFu/l6R
2.物像大小关系 ']^]z".H
v(uNqX.BC
近轴光学意义: ;<F^&/a|yQ
1. 作为衡量实际光学系统成像质量的标准。 bXM&VW?OP
2. 2.用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。 urL@SeV+$
2-5共轴理想光学系统的基点--主平面和焦点 G8Ow;:Ro
1.放大率β=1的一对共轭面--主平面 ^7:UC\_
主平面与光轴交点为主点,主点位置公式? }4,[oD
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。 g\49[U}[~F
2.无限远的轴上物点和它所对应的像点F′--像方焦点 +t]Ge
>S
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。 X7?14W
像方焦点于像方焦平面具有以下性质: (@*%moo
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′。 zf\$T,t)
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。 zCS }i_ p
G}dq
ft5"
3. 无限远的轴上像点和它所对应的物点F--物方焦点。 j97K\]tQ
物方焦点和物方焦平面具有以下性质: .\
vrBf
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。 Pvm pWa
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。 2c*}1
_
焦距:主平面和焦点之间的距离。 QZL,zI]LL
2-6 单个折射球面的主平面和焦点 g`6I, 6G
1.球面的主点位置:单个球面的两个主点与球面顶点重合。 O/&Qzt
2.球面焦距公式: }h sR}
像方焦距: `0W+(9}
物方焦距: {XnBj}C
球面反射: }Os7[4RW
2-7 共轴球面系统主平面和交点 (r1"!~d@
ZpwFC7LW
第三章:眼睛和目视光学系统 i\K88B&24
3-1 人眼的光学特性 F*4G@)
3-2 人眼的调节 2UBAk')O}
1.视度调节 指水晶体的变化引起焦距的变化。 1l.HQ IS
视度:表示人眼的调节程度 【l单位为米】 !G'wC0
视度绝对值越大,,调节量越大。 >Gvd?r
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。 |k: FNu]C
2.瞳孔调节:指光阑孔的变化。 b:
I0Zv6
3.人眼的分辨率 |uJjO>8]|
人眼视角分辨率:60″。 (|tR>R.Wxg
人眼线分辨率:10″。 DKNcp8<J
3-3 放大镜和显微镜的工作原理 h;OHpvk
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。 E7<l^/<2S+
ciCQe]fS
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。 vU#>3[aC
1. 放大镜的工作原理 }fhGofN$e
工作原理:目标在物方焦距上。 4Ub7T=LG
视放大率: 。 ~KxK+6[ :
上式表明,焦距越小,放大作用就越明显。 F]RZP/D`
2. 显微镜的工作原理 8b25D|8l
工作原理:物镜成像在目镜的物方焦平面上。 FlbM(ofY
DeQZDY //
上式表明,显微镜的放大率等于物镜的垂直放大率与目镜的视放大率的乘积。 Q_k'7Z\g$
3-4 望远镜的工作原理 Bv7os3xb
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。 &sJ6k/l
b>& 3XDz
上式表明:望远镜视放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比。 fV!~SX6S
望远镜的角放大率与视放大率相等 YgQb(umK
3-4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 TO/SiOd
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。 aL8Z|*
3-5空间深度感觉和双眼立体视觉 ;"NW=P&
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 #V@vz#bo=
3-6 双眼观察仪器 VF~kjH2>
体视放大率: Ece=loV*l
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第四章 平面棱镜系统 AFWWGz
4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 ~yY5pnJ
1.折叠光路,缩小仪器的体积和重量 %^iBTfq2hc
2.改变像的方向--倒像 [3v&j_
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。 X9YbTN
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 (%4O\s#l
4-2 平面镜的成像性质 \?$kpV
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。 80LN(0?x
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 E/C3t2@-
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。 6 _#C vQ
4-3 平面镜的旋转及其应用 e8)8QmB{o
cM=_i{c
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。 }x"8v&3CM_
ii ^Nxnc=
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。 Fw%S%*B8g
4-4 棱镜和棱镜的展开 Bdib)t[
主截面:各个棱镜垂直的截面。位于主截面内的光线通过棱镜之后仍然还在一个面。 U;Yw\&R