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第一章:几何光学基本原理 ]+W){W=ai
1-1 光线何波线 $D#h, `
光线:在几何光学中,把能够传送能量的几何线成为光线。 ?4Rd4sIM$u
光的頻率: qqf*g=f
1-2 几何光学基本定律 o5NmNOXm
光线直线传播定律:光在均匀透明介质中传播的规律。 emK*g<]
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: )H{1Xjh-
t^FE]$,
1-3 折射率和光速 MJ1qU}+]
1-4 光路可逆和全反射 orH6R8P]
光线从高折射率介质射向低折射率介质,当入射角 -OlrA{=c_
(n1> n2) H>+])~#
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。 o,dp{+({
1-6光学系统类别和成像的概念 3mo4;F,h9
共轴光学系统、非共轴光学系统 -bzlp7q*
球面系统、非球面系统 ~ILv*v@m
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"。 jTIG#J)
第二章、共轴球面光学系统的物像关系 =2Yt[8';
2-1 共轴球面系统中的光路计算公式 (EY@{'.&
n9}BT^4 v
公式1 单球面入射角计算公式: i#t-p\Tcz
]Z8u0YtM)
公式2 3WGE T[3
公式2 8Sj<,+XFq
2-2 符号规则 qpYgTn8l7
1.线段:由左向向右为正,反之为负。 sIgTSdk
物像距L、L'--由球面顶点算起光线到光轴的交点。 dR1IndZl
球面半径r--由球面顶点算起到球心。 =-fM2oiI:
中心厚度d--由上一顶点到下一顶点。 f(D'qV T{
2.角度:一律以锐角计算,顺时针为正,逆时针为负。 v#%rjml[
夹角U U'从光轴到光线; x"e;T,c
入射角、折射角II'以光线转到法线。 =CK% Zo
法线到光轴夹角ψ从光轴到法线。 \]]K{DO
2-3 球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 8:V,>PH
将公式1~3角度全部以弧度代替。 VPYLDg.'
2-4近轴光学的基本公式和它的意义 w
a(Y[]V
1.物像位置关系式 W6NhJ#M7
x-CjxU3
2.物像大小关系 >,]a>V
S
W%>8
近轴光学意义: SefhOh^,V
1. 作为衡量实际光学系统成像质量的标准。 >B**fZ~L
2. 2.用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。 ~Dq-q6-@t
2-5共轴理想光学系统的基点--主平面和焦点 |7c],SHm
1.放大率β=1的一对共轭面--主平面 zP #:Tv'
主平面与光轴交点为主点,主点位置公式? K?'m#}]
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。 `+n#CWZ"Y
2.无限远的轴上物点和它所对应的像点F′--像方焦点 C78g|n{
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。 sPvs}}Z]P
像方焦点于像方焦平面具有以下性质: ;7:} iKU
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′。 AYfOETz
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。 <$z[pw<
L{%L*z9J
3. 无限远的轴上像点和它所对应的物点F--物方焦点。 }={@_g#
物方焦点和物方焦平面具有以下性质: '2lzMc>wvP
第一:通过物方焦点入射的光线,通过光学系统后平行于光轴出射。 Eb[;nk?
第二:由物方焦平面上轴外任意一点发出的所有光线,通过光学系统后,对应一束和光轴成一定夹角的平行光线。 -J+1V{
焦距:主平面和焦点之间的距离。 :a;F3NJ
2-6 单个折射球面的主平面和焦点 +a.2\Qt2A
1.球面的主点位置:单个球面的两个主点与球面顶点重合。 oLKliA=q
2.球面焦距公式: k}fC58q
像方焦距: SqPqL<,e
物方焦距: yM@sGz6c!
球面反射: NgyEy n
\
2-7 共轴球面系统主平面和交点 1!MJ+?Jl
7wx=#
第三章:眼睛和目视光学系统 (yP1}?
3-1 人眼的光学特性 OXrm!'
3-2 人眼的调节 |hika`35K
1.视度调节 指水晶体的变化引起焦距的变化。 YXWDbr:JX
视度:表示人眼的调节程度 【l单位为米】 3=uhy|f! /
视度绝对值越大,,调节量越大。 i6_}
SD=-4时【此时l为250mm】。为明视距离。远点距离和近点距离二者视度之差为人眼最大调节范围。 -fA =&$V
2.瞳孔调节:指光阑孔的变化。 90W=v*
3.人眼的分辨率 K^fs#7
人眼视角分辨率:60″。 6}E>B{Y
人眼线分辨率:10″。 .yy*[56X
3-3 放大镜和显微镜的工作原理 =fRS UtX
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。 ,:(s=JN+
{UP[iw$~
为了在使用仪器过程中人眼不至于疲劳,目标通过仪器后应成像在无限远,或者说要射出平行光线。这是对目视光学的第二个要求。 d9S/_iCI
1. 放大镜的工作原理 (7G4 v
工作原理:目标在物方焦距上。 A|f6H6UUx
视放大率: 。 )]C]K B
上式表明,焦距越小,放大作用就越明显。 "ZGP,=?y2
2. 显微镜的工作原理 Li5&^RAo|J
工作原理:物镜成像在目镜的物方焦平面上。 WBWW7 HK
no<$=(11i
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。 B=d<L^
3-4 望远镜的工作原理 uG7]s]Wdz;
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。 9$HKP9G
Qa=Y?=Za
上式表明:望远镜视放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比。 k^%=\c
望远镜的角放大率与视放大率相等 8S8qj"s
3-4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 e1W9"&4>G{
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。 3!p`5hJd
3-5空间深度感觉和双眼立体视觉 Q ")Xg:
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 :%sBY0 yF
3-6 双眼观察仪器 AA=Ob$2$
体视放大率: A3/[9}(U
\09A"fs{
第四章 平面棱镜系统 {4 Yxh8
4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 cQt&%SVT]E
1.折叠光路,缩小仪器的体积和重量 FM6{%}4
2.改变像的方向--倒像 z<5 5[~3
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。 !j'LZ7
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 :
b`N(]
4-2 平面镜的成像性质 0C :8X
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。 z9S
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