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第一章：几何光学基本原理 qbD>)} :1
1-1 光线何波线 ^9fY %98
光线：在几何光学中，把能够传送能量的几何线成为光线。 !
n13B
光的頻率：
&-zW1 wf
1-2 几何光学基本定律 ^e\H V4s
光线直线传播定律：光在均匀透明介质中传播的规律。 5e}adHjM
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： 9mRP%c#(
~
NZC0&
1-3 折射率和光速 &.1qixXIr
1-4 光路可逆和全反射 [2 \jQv\Y
光线从高折射率介质射向低折射率介质，当入射角 )wyC8` &-
（n1> n2） @
q:S]YB
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。 ^n~bx *f
1-6光学系统类别和成像的概念 q@[UeXu?pZ
共轴光学系统、非共轴光学系统 4U>g0
球面系统、非球面系统 :` > bh
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"。 @<`P-+m
第二章、共轴球面光学系统的物像关系 +*L<"@
2-1 共轴球面系统中的光路计算公式 Gw-y6e'|Y
c$^~7.~{Qy
公式1 单球面入射角计算公式: y/>IF|aX
x|`BF%e/v
公式2 _Nacqa
公式2 ;:obg/;uJ
2-2 符号规则 7&&3@96<*#
1.线段：由左向向右为正，反之为负。 g1v=a
物像距L、L'--由球面顶点算起光线到光轴的交点。 u5N&W n{
球面半径r--由球面顶点算起到球心。 G3dA`3
中心厚度d--由上一顶点到下一顶点。 D=@bP B>
2.角度：一律以锐角计算，顺时针为正，逆时针为负。 \c4D|7\=
夹角U U'从光轴到光线； 9 iV_
入射角、折射角II'以光线转到法线。 H/}W_ h^^
法线到光轴夹角ψ从光轴到法线。 zS*vKyye>
2-3 球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式 crQ_@@X?<
将公式1～3角度全部以弧度代替。 =*{Ii]D
2-4近轴光学的基本公式和它的意义 Pl\ NzB,`
1.物像位置关系式 3H qTVq`&
Q8D#kAYw
2.物像大小关系 #
1 1<=3Yj
L<k(stx~
近轴光学意义： EGVS8YP>h
1. 作为衡量实际光学系统成像质量的标准。 Y1G/1Z# 2
2. 2.用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。 B&m6N,
2-5共轴理想光学系统的基点--主平面和焦点 ~s*kuj'%+
1.放大率β＝1的一对共轭面--主平面 XaF; IS@A
主平面与光轴交点为主点，主点位置公式？ B$ jX%e{:S
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。 MO%+rf0~w
2．无限远的轴上物点和它所对应的像点F′--像方焦点 9AJ "C7
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。 -QK- w>
像方焦点于像方焦平面具有以下性质： P!dSJ1'oC
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′。 MdhD "Q
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。 6TDa#k5v
pi5DD K
3. 无限远的轴上像点和它所对应的物点F--物方焦点。 I%l2_hs0V
物方焦点和物方焦平面具有以下性质： bbT1p :RF
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。 L~Y^O`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。 (_]D\g~
焦距：主平面和焦点之间的距离。 @MP ;/o+
2-6 单个折射球面的主平面和焦点 gg/2R?O]
1.球面的主点位置：单个球面的两个主点与球面顶点重合。 q $PO. #
2.球面焦距公式： Q^*4FH!W
像方焦距： u#UtPF7q
物方焦距： fJ= v?
球面反射： KW!+Ws
2-7 共轴球面系统主平面和交点 fp}5QUm-
P*n/qj8h
第三章：眼睛和目视光学系统 hP}-yW6]
3-1 人眼的光学特性 YC(X=
D
3-2 人眼的调节 $WXO1o(O
1．视度调节 指水晶体的变化引起焦距的变化。 \k{d'R#~(
视度：表示人眼的调节程度 【l单位为米】 6O_l;A[=1
视度绝对值越大，，调节量越大。 s|I$c;>
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。 VTwQD"oB
2.瞳孔调节：指光阑孔的变化。 |
{Q}:_/q
3.人眼的分辨率 qu&p)*M5
人眼视角分辨率：60″。 a7!{`fR5
人眼线分辨率：10″。 D MOP*;Uk
3-3 放大镜和显微镜的工作原理 b=5ZfhIg[
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。 +j %y#_~
GI@ ;76Qf
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。 WIabQ_ fX
1. 放大镜的工作原理 a$\ Bt_
工作原理：目标在物方焦距上。 M%WO
视放大率： 。 =RAojoN
上式表明，焦距越小，放大作用就越明显。 ICiGZ'k
2. 显微镜的工作原理 .>Qa3,v5
工作原理：物镜成像在目镜的物方焦平面上。 |w+
O.%=
R3>c\mA
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。 "L!U7|9J
3-4 望远镜的工作原理 &8I }q]'k
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。 ` Tei
9Y@ eXP
上式表明：望远镜视放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比。 (\'$$
望远镜的角放大率与视放大率相等 t)= dKC
3-4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 M2\c0^R
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。 F]fXS-@ c
3-5空间深度感觉和双眼立体视觉 ym+Ezb#o
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 G1\F7A
3-6 双眼观察仪器 0Y:)$h2 ?
体视放大率： T0~~0G)k
o+.ySSBl+
第四章 平面棱镜系统 L6#4A3yh
4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 Te`@{>
1.折叠光路，缩小仪器的体积和重量 x4(8
=&Z
2.改变像的方向--倒像 *(qj!U43
3.改变共轴系统中光轴的位置和方向--即形成潜望高或使光轴转一定的角度。 B3pj li
4.利用平面镜或棱镜的转动，可连续改变系统光轴的方向，以扩大观察范围 bDm7$ (
4-2 平面镜的成像性质 %'X~9Pvi
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。 r Nurzag
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 P)#h4|xZ
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。 @;x*~0GZ
4-3 平面镜的旋转及其应用 )+DDIq
?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。 ?rA3<j
=XK}eQ_d
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。 (G/(w%#7_
4-4 棱镜和棱镜的展开 g5RH:]DV
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。 rxqSi0p
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"】。 E-( $Xc
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： S^;;\0#NK
1. 棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行。 Pd-LDs+Ga
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。 R7K`9 c1f6
棱镜类型 $ 7W5smW/
1. 直角棱镜：作用使光轴改变90°。 tRO=k34
2. 五角棱镜：使光轴转角恒等于90°。 (
mn:!3H%
3. 靴型棱镜： q]?)c
4. 立方棱镜 3fA+{Y8S
4-5 屋脊面和屋脊棱镜 {bR2S&=OmK
形式：用两个相互垂直的平面代替一个平面。 IUDH"~f
作用：在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下，增加一次发射，使系统总的反射次数由奇数变为偶数，从而达到物像相似的要求。 Gz BPI'C
要求：屋脊面必须严格遵守90°，否则容易形成双像。 K&RIF]0#G
4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 3%Eu$|B
平行玻璃板影响像的位置，并不影响光学系统特性，所以，可以认为平行玻璃板相当于一个空气层，这个空气层厚度等于 @56*r@4:q
[L代表平行玻璃板厚度，n为折射率] \I-e{'h
4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 o"FR% %
1.具有单一主截面的平面镜棱镜系统 5 ba e-
坐标确定：x与光轴同向，y轴在主截面内。z轴垂直于主截面。 2g~ @99`
) <{u
oH
第五章 光学系统中成像光束的选择 wy8Q=X:vP
5-1 光阑及其作用 ;obOr~Jx'5
光阑：限制成像光束的圆孔 O!^ >YvOh
可变光阑：孔径可以改变光阑。 J3~%9MCJ
孔径光阑：限制进入光学系统的成像光束口径。 {Z 7ixc523
视场光阑：限制成像范围的口径。 u|T]Ne
消杂光光阑：限制进入光学系统中杂光的口径。 #oFyi @U
渐晕系数： ,Q3OQ[Nmh
5-2 望远系统中成像光束的选择 97$Q?a8S@
1.入射口径、出射口径关系： 8|<</v8i
Γ＝D/D′ w-2#CX8jY
3. 分划镜框位于望远镜物镜的像方焦平面上，其口径充当视场光阑的作用，可用计算公式 ExSM =
)Tp"l"(G
4.物镜框的口径为孔径光阑。 2~l7WW+lx,
5-3 显微镜的光束闲置与远心光路 [z ]P5
1.物镜框的口径为视场光阑，而在目镜物方焦平面上的圆孔光阑或分划框为视场光阑。 D B65vM
2.在显微镜中，成像范围不用视场角表示，而是用成像物体的最大尺寸表示。 MG~Z)+g=y
3.一般显微镜视场光阑的直径约20mm，它决定了物镜的视场。 'RhS%l
4.显微镜的最大线视场公式： %8h=_(X\7
_P!b0x~\
4. 孔径角：表示物镜成像光束的大小。一般用轴上点光束和光轴的最大夹角表示。 M.
%
p'^5
5. 物方孔径角nu称为数值孔径，用NA表示： 。 Rg UQ:
6. 根据上式，增加数值孔径可得到较高的视放大率。可以增加物方介质折射率，即把物体浸在高折射率液体中。 a/J Mg
7. 远心光路[显微镜的成像光束的选择] 4}k@p>5v'
为了消除测量结果误差，在物镜的焦平面上放置一个孔径光阑，以确保入射光束的主光线都和光轴平行。孔径光阑在物镜像方焦平面上，入瞳在无穷远，成为物方远心光路。孔径光阑在物方焦平面上，称为像方远心光路。 ZSW@,Ti
5-4 场镜的特性及其应用 AIY 1 sSK
作用：降低出射光束在目镜的投射高度，减小目镜组的口径。 :Yn.Wv-
1. 在物镜和目镜之间加一块正透镜，使之主平面和物镜所成的像重合。 W] DGt|JP
5-5 空间物体成像的清晰深度--景深 D)?%kN eA
定义：能在像面上获得清晰像的物空间深度，就是系统的景深。在几何光学中，将像面上允许的最大光斑直径Z′作为景深的标准。 8h }a :/
性质： tgl(*[T2
1. 容许的光斑越大，景深越大。 'I +S5
