(此贴为会员:junwolf,发在回贴中的,觉得还不错,所以新开帖子转出来。) yhtvr5z1
第一章:几何光学基本原理 N{hF [F
1-1 光线何波线 )_c=mT
光线:在几何光学中,把能够传送能量的几何线成为光线。 .KU SNrs'
光的頻率: 6mF{ImbRbS
1-2 几何光学基本定律 Id.Z[owC`Y
光线直线传播定律:光在均匀透明介质中传播的规律。 l@tyg7CwY
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: aO^:dl5
@( n^S?(
1-3 折射率和光速 s*)41\V0
1-4 光路可逆和全反射 >: W-C{%
光线从高折射率介质射向低折射率介质,当入射角 Vh#Mp!
(n1> n2) Rgfc29(8
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。 ANFg]g.Az
1-6光学系统类别和成像的概念 o1#:j?sN
共轴光学系统、非共轴光学系统 E &];>3C
球面系统、非球面系统 /J[H5uA
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"。 RhV:Z3f`6
第二章、共轴球面光学系统的物像关系 $p0 /6c
2-1 共轴球面系统中的光路计算公式 WBw
M;S#%
e:$7^Y,U/
公式1 单球面入射角计算公式: 1~R$$P11[9
1A?\BJ"
公式2 `dgM|.w5=
公式2 ,XeyE;||
2-2 符号规则 `s>UU- 9
1.线段:由左向向右为正,反之为负。 UKKSc>D1
物像距L、L'--由球面顶点算起光线到光轴的交点。 C?w<$DU
球面半径r--由球面顶点算起到球心。 CrNwALx
中心厚度d--由上一顶点到下一顶点。 %K%^ ]{
2.角度:一律以锐角计算,顺时针为正,逆时针为负。 j Ne(w<',P
夹角U U'从光轴到光线; GJIWG&C03
入射角、折射角II'以光线转到法线。 " xDx/d8B
法线到光轴夹角ψ从光轴到法线。 2<[eD`u
2-3 球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 a@fE46o6<
将公式1~3角度全部以弧度代替。 *?^Z)C>
2-4近轴光学的基本公式和它的意义 3C rQBIj1
1.物像位置关系式 Wa[x`:cT?u
S]e j=6SP
2.物像大小关系 t_I\P.aMA
m/YH^N0
近轴光学意义: zd*3R+>U'>
1. 作为衡量实际光学系统成像质量的标准。 UTDcX
2. 2.用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。 6%gB
E
2-5共轴理想光学系统的基点--主平面和焦点 O;X(pE/G
1.放大率β=1的一对共轭面--主平面 mVv\bl?<
主平面与光轴交点为主点,主点位置公式? p~Hvl3SxR
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。 kgbobolA
2.无限远的轴上物点和它所对应的像点F′--像方焦点 ,&.W6sW
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。 ?~"`^|d
像方焦点于像方焦平面具有以下性质: zU
f>db
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′。 gEr4zae
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。 U,Z"G1^
XYqpI/s
3. 无限远的轴上像点和它所对应的物点F--物方焦点。 O!+nF]V4f
物方焦点和物方焦平面具有以下性质: 6X@mPj[/
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。 DR
k]{^C~
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。 $?FS00p*|X
焦距:主平面和焦点之间的距离。 u(pdP"
2-6 单个折射球面的主平面和焦点 |Z`M*.d+
1.球面的主点位置:单个球面的两个主点与球面顶点重合。 I?_E,.)[ I
2.球面焦距公式: Xh.+pJl,*
像方焦距: G1kaF/`O
物方焦距: (;;J,*NP
球面反射: ^ckj3Y#;
2-7 共轴球面系统主平面和交点 e#>tM
,M\j%3
第三章:眼睛和目视光学系统 SU?wFCGT%
3-1 人眼的光学特性 X^zYQ6t
3-2 人眼的调节 UF@IBb}0
1.视度调节 指水晶体的变化引起焦距的变化。 n?'d|h
视度:表示人眼的调节程度 【l单位为米】 `IEq@Wr#$!
视度绝对值越大,,调节量越大。 %ZujCZn
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。 Ya}T2VX
2.瞳孔调节:指光阑孔的变化。 UdT&cG
3.人眼的分辨率 `S"W8_m
人眼视角分辨率:60″。 `WH[DQ
人眼线分辨率:10″。 Zxg 1M
3-3 放大镜和显微镜的工作原理 u-m %=2
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。 K*_-5e
?VFM]hO
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。 ?22d},.
1. 放大镜的工作原理 f?,-j>[.=f
工作原理:目标在物方焦距上。 TE3*ktB{N
视放大率: 。 pG/
NuImA
上式表明,焦距越小,放大作用就越明显。 '@'B>7C#
2. 显微镜的工作原理 BjM+0[HC
工作原理:物镜成像在目镜的物方焦平面上。 LO"_NeuL
*"1~bPl
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。 hlX>K
3-4 望远镜的工作原理 31WZJm^
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。 `SCy<w3$+[
K!GUv{fp
上式表明:望远镜视放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比。 M]c7D`%s
望远镜的角放大率与视放大率相等 @4;&hP2Z:
3-4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 /:U1!9.y
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。 S|HY+Z6n'
3-5空间深度感觉和双眼立体视觉 {={^6@
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 _*Pfp+if
3-6 双眼观察仪器 +9RJ%i&Ec
体视放大率: DL,[k
(
cn$5:%IK
第四章 平面棱镜系统 Zb]/nP1P
4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 bZiyapM
1.折叠光路,缩小仪器的体积和重量 !~WZ_z
2.改变像的方向--倒像 ugno]5Ni
3.改变共轴系统中光轴的位置和方向--即形成潜望高或使光轴转一定的角度。 pjACFVMFX
4.利用平面镜或棱镜的转动,可连续改变系统光轴的方向,以扩大观察范围 sH%&+4!3
4-2 平面镜的成像性质 s3seK6x'
1.平面镜能使整个空间理想成像,物点和像点对平面镜镜像对称。 d>&\V)E
2.物和像大小相等,但形状不同,物空间的右手坐标在像空间为左手坐标 V{!lk]p}a
反射次数为奇数时,成像为镜像,反射次数为偶数时,成像与物完全相同。 `aIG;@Z
4-3 平面镜的旋转及其应用 5:c;RRn
m=H_?W;
旋转平面镜a角度时,入射光线方向不变的情况下,入射角增加a,反射角偏转2a。 kfXS_\@iW1
`qE4U4
位于两平面镜公共垂直面内的光线,不论它的入射方向如何,出射光线的转角永远等于两平面镜之间的夹角的二倍。根据以上结论推知:当两平面镜一起转动时,出射光线的方向不变,但光线位置可能会发生平移。这就是采用棱镜代替平面镜的理由。 zhX;6= X2
4-4 棱镜和棱镜的展开 =c&62;O
主截面:各个棱镜垂直的截面。位于主截面内的光线通过棱镜之后仍然还在一个面。 ?1CJf>B >
根据棱镜展开的原理,用棱镜代替平面镜相当于在系统中多加了一块平行玻璃【平行玻璃不会影响成像大小,但会改变成像位置,相当于"空气楔"】。 V~85oUc\-
为保证使棱镜与共轴球面系统组合以后,仍保持共轴球面系统特性,对棱镜结构要求如下: )!A 2>
1. 棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行。 D i+4Eb
2. 如果棱镜位于会聚光束中,则光轴必须和棱镜的入射和出射相垂直。 `$at9
棱镜类型 /jR8|sb
1. 直角棱镜:作用使光轴改变90°。 5C B%=iL{
2. 五角棱镜:使光轴转角恒等于90°。 I] jX7.fx
3. 靴型棱镜: gwiR/(1
4. 立方棱镜 vevf[eO-
4-5 屋脊面和屋脊棱镜 usy,V"{
形式:用两个相互垂直的平面代替一个平面。 bo1I&I