第一篇：RLE_ME02幾何光學(xué)知識總結(jié)

實驗1薄透鏡的成像規(guī)律實驗

物體在2f之外，成像于f~2f。物體在f~2f之間，成像于2f之外。物體在2f處，成像于2f′。

實驗2自準(zhǔn)直法測量薄透鏡焦距實驗

自準(zhǔn)直法：若物體AB正好處在透鏡L的前焦面處，那么物體上各點發(fā)出的光經(jīng)過透鏡后，變成不同方向的平行光，經(jīng)透鏡后方的反射鏡M把平行光反射回來，反射光經(jīng)過透鏡后，成一倒立的與原物大小相同的實像A?B?，像A?B?位于原物平面處。即成像于該透鏡的前焦面上。此時，物與透鏡之間的距離就是透鏡的焦距f。通過??

實驗3二次成像法測量薄透鏡焦距實驗

L O nl?來證明。算出β=-1 n?lI dl l2?d2f??4l

當(dāng)透鏡移動到如圖3-1中實線位置時，屏中將出現(xiàn)一個放大清晰的像，（設(shè)此物距為u，像距為v）；當(dāng)透鏡移動到虛線位置時，屏中將出現(xiàn)一個縮小清晰的像，（設(shè)此時物距為u′,像距為v′）。根據(jù)透鏡的成像公式，可得：u?v',v?u'---------（由高斯公式可以推出）

由圖可以看出：

l?d?u?v?2u

∴

'u?l?d2

v??l?u??l?l?d2?l?d2

l?dl?d∴f?

uvu?v?22ll2?d2?

4l實驗4光學(xué)系統(tǒng)基點測量實驗

主點、焦點、節(jié)點的定義。

當(dāng)共軸球面系統(tǒng)處于同一媒質(zhì)時，兩主點分別與兩節(jié)點重合。

LABL.S.OPN?(H?)QN(H)F?(B?)A?f? ?fo因為AO// A’N’，AB// A’ B’，OB// N’ B’，所以 △AOB∽△A’ N’B，即AB:(?fo)=A’ B’:f?

f???f0所以A?B?h2?f0ABh1

因此我們可以通過測量A’ B’的大小，從而得到f?的數(shù)值。

設(shè)待測透鏡組中靠近L的透鏡（透鏡1）的焦距為f1,f1'，另一透鏡（透鏡2）的焦距為f2,f2'。則：

??xHf2'(f1'?f2)△

(4-2)

△?d?f1'?f2（4-3）

?是透鏡2的后焦點到系統(tǒng)像方主式中，△為透鏡組的光學(xué)間隔。xH點的距離。

實驗5平行光管使用及透鏡焦距測量實驗

y'fx??fo'

y?10因為用顯微目鏡來觀察像的大小，所以y’除以10才是像的實際大小。此實驗也可以用分劃板直接觀察成像大小。

實驗6光學(xué)系統(tǒng)景深測量實驗

在景像平面上能清晰成像的物空間的深度范圍稱為光學(xué)系統(tǒng)的景深。

對準(zhǔn)平面B1Z1景像平面 出射光瞳 入射光瞳 Z'2 B'' 2PA1P'12aPP2PP'2A' Z2 B2 Δ 1 Δ 2-P-P-P12P' 1P' P'2Z'1 B' 1 入射光瞳的直徑越小，即孔徑角越小，景深越大。影響景深的因素還有以下三個方面。

（1）對像的清晰度要求越低，景深越大；要求越高，景深越小。（2）物體的物距越大，景深越大；物距越小，景深也越小。（3）焦距越短，景深越大；焦距越長，景深越小。

4ap2??=?1+?2=24a?p2?2

實驗7望遠(yuǎn)系統(tǒng)的搭建和參數(shù)測量實驗

常見望遠(yuǎn)鏡可簡單分為伽利略望遠(yuǎn)鏡，開普勒望遠(yuǎn)鏡等

伽利略發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡在人類認(rèn)識自然的歷史中占有重要地位。它由一個凹透鏡（目鏡）和一個凸透鏡（物鏡）構(gòu)成。

fo???

fe由此可見，望遠(yuǎn)鏡的放大率?等于物鏡和目鏡焦距之比。若要提高望遠(yuǎn)鏡的放大率，可增大物鏡的焦距或減小目鏡的焦距.放大的原因：從目鏡可看到遠(yuǎn)處物體的倒立虛像，由于增大了視角，故提高了分辨能力

??平行光管焦距L'?

觀測物鏡焦距L?109

平行光管跟觀察物鏡的放大率等于觀察物鏡焦距除以平行光管焦距。

實驗8顯微鏡搭建和參數(shù)測量實驗

y3'yyl2tan??????3?2y1tan?y2y1(8-1)'?l2??D???e?o fefo式中，φ為明視距離處物體對眼睛所張的視角，Ψ為通過光學(xué)儀器觀察時在明視距離處的成像對眼睛所張的視角。

第二篇：光學(xué)知識

光學(xué)知識：

1.色溫

定義：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時，黑體的溫度稱為該光源的色溫。

色溫度以絕對溫度 K 來表示，是將一標(biāo)準(zhǔn)黑體（例如鉑）加熱，溫度升高至某一程度時顏色開始由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛（藍(lán)紫）、紫，逐漸改變，利用這種光色變化的特性，其光源的光色與黑體的光色相同時，我們將黑體當(dāng)時的溫度稱之為該光源的色溫度。以絕對溫K(Kelvin，或稱開氏溫度)為單位(K=℃+273.15)。因此，黑體加熱至呈紅色時溫度約527℃即800K，其溫度影響光色變化。

光色愈偏藍(lán)，色溫愈高；偏紅則色溫愈低。一天當(dāng)中光的光色亦隨時間變化：日出后40分鐘光色較黃，色溫約3000K；正午陽光雪白，上升至4800-5800K，陰天正午時分則約6500K；日落前光色偏紅，色溫又降至約2200K。因相關(guān)色溫度事實上是以黑體輻射接近光源光色時，對該光源光色表現(xiàn)的評價值，并非一種精確的顏色對比，故具有相同色溫值的兩種光源，可能在光色外觀上仍有些許差異。僅憑色溫?zé)o法了解光源對物體的顯色能力，或在該光源下物體顏色的再現(xiàn)程度如何。

黑體的溫度越高，光譜中藍(lán)色的成份則越多，而紅色的成份則越少。例如，白熾燈的光色是暖白色，其色溫表示為2700K，而日光色熒光燈的色溫表示方法則是6000K。北方晴空 8000-8500k

陰天 6500-7500k

夏日正午陽光 5500k

金屬鹵化物燈4000-4600k

下午日光 4000k

冷色熒光燈 4000-5000k

高壓汞燈 3450-3750k

暖色熒光燈 2500-3000k

鹵素?zé)?3000k

鎢絲燈 2700k

高壓鈉燈 1950-2250k

蠟燭光 2000k

一些常用光源的色溫為：標(biāo)準(zhǔn)燭光為1930K（開爾文溫度單位）；鎢絲燈為2760-2900K；熒光燈為3000K；閃光燈為3800K；中午陽光為5600K；電子閃光燈為6000K；藍(lán)天為12000-18000K。

光源色溫不同，光色也不同，色溫在3300K以下有穩(wěn)重的氣氛，溫暖的感覺；色溫在3000--5000K為中間色溫,有爽快的感覺；色溫在5000K以上有冷的感覺，不同光源的不同光色組成最佳環(huán)境。

<3300K 溫暖（帶紅的白色）穩(wěn)重、溫暖

3000－5000K 中間（白色）爽快

>5000K 清涼型（帶藍(lán)的白色）冷

色溫與亮度：高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰冷的氣氛；低色溫光源照射下，亮度過高會給人們有一種悶熱感覺。

光色的對比：在同一空間使用兩種光色差很大的光源，其對比將會出現(xiàn)層次效果，光色對比大時，在獲得亮度層次的同時，又可獲得光色的層次。

亮度：指的是人在看到光源時，眼睛感覺到的光亮度。亮度高低決定于光源產(chǎn)生光的能力。亮度符號 L，單位nite（cd/m2），其中cd為光強(qiáng)的單位，1cd代表1燭光，即一根標(biāo)準(zhǔn)蠟燭的發(fā)光能力。單位面積上的燭光越多，則代表發(fā)光能力越強(qiáng)，亮度越高

照度：指的是光源照射到周圍空間或地面上，單位被照射面積上的光通量。照度符號 E，單位LUX(lm/m2)，其中l(wèi)m是光通量的單位，1lm代表1cd的光源在一個單位立體角內(nèi)的光通量。單位被照射面積上的光通量多，照度就高。

亮度與照度：

關(guān)聯(lián)點是：影響光源照度和亮度高低的物理量是相同的，即光通量

不同點一：影響光源亮度的光通量，是光源表面輻射出來的總光通量的多少，光源的發(fā)光能力越強(qiáng)，輻射出的總光通量越多；

不同點二：影響光源照度的光通量，是光源被輻射到被照面（如墻壁、地面、作業(yè)平臺）上的光通量的多少。

不同點三：兩者位置不同，受外界影響因素也不同。同一只光源，光源表面輻射出來的光通量被輻射到被照面（如墻壁、地面、作業(yè)平臺）的光通量，在數(shù)量關(guān)系上是不等的。

物理意義

亮度形容的是光源的發(fā)光能力

照度形容的是被照物體所受到的光通量的大小 即，同一個光源的亮度是固定的，但是對同一個物體在不同距離產(chǎn)生的照度是不一樣的光強(qiáng)度(luminous intensity)

是光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量，以I表示，單位為坎德拉(candela，簡稱cd)。1坎德拉表示在單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量。

光通量φ流明Lumen(lm)

是由光源向各個方向射出的光功率,也即每一單位時間射出的光能量

色彩：

色彩深度又叫色彩位數(shù)，即位圖中要用多少個二進(jìn)制位來表示每個點的顏色，是分辨率的一個重要指標(biāo)。常用有1位（單色），2位（4色，CGA），4位（16色，VGA），8位（256色），16位（增強(qiáng)色），24位和32位（真彩色）等。色深16位以上的位圖還可以根據(jù)其中分別表示RGB三原色或CMYK四原色（有的還包括Alpha通道）的位數(shù)進(jìn)一步分類，如16位位圖圖片還可分為RGB565，RGB555X1（有1位不攜帶信息），RGB555A1，RGB444A4等等。

色彩空間：（YUV、YIQ、YCbCr）

YUV模型用于PAL和SECAM制式的電視系統(tǒng)；YIQ模型與YUV模型類似，用于NTSC制式的電視系統(tǒng)。YIQ顏色空間中的I和Q分量相當(dāng)于將YUV空間中的UV分量做了一個33度的旋轉(zhuǎn)；YCbCr顏色空間是由YUV顏色空間派生的一種顏色空間，主要用于數(shù)字電視系統(tǒng)中；

這三者與RGB轉(zhuǎn)化公式：

RGB-> YUV：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B,U =-0.147R0.515G0.275G0.523G + 0.311B

RGB-> YCbCr：

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B, Cb =-0.169R0.419B-0.103B 從公式中，我們關(guān)鍵要理解的一點是，UV/CbCr信號實際上就是藍(lán)色差信號和紅色差信號。我們在數(shù)字電子多媒體領(lǐng)域所談到的YUV格式，實際上準(zhǔn)確的說，是以 YCbCr色彩空間模型為基礎(chǔ)的具有多種存儲格式的一類顏色模型的家族（包括YUV444 / YUV422 / YUV420 / YUV420P等等）。在Camera Sensor中，最常用的YUV模型是 YUV422格式，因為它采用4個字節(jié)描述兩個像素，能和RGB565模型比較好的兼容。有利于Camera Sensor和Camera controller的軟硬件接口設(shè)計。

人造光源：

1.D65 國際標(biāo)準(zhǔn)人工日光(Artificial Daylight)色溫：6500K 功率：20W

2.TL84 歐洲、日本、中國商店光源色溫：4000K 功率：18W

3.F 家庭酒店用燈、比色參考光源色溫：2700K 功率：40W

4.UV 紫外燈光源(Ultra-Violet)波長：365nm 功率：20W

5.CWF 美國冷白商店光源(Cool White Fluorescent)色溫：4150K 功率：20W

6.U30 美國暖白商店光源(Warm White Fluorescent)色溫：3000K 功率：18W

7.TL83標(biāo)準(zhǔn)光源，歐洲廚窗燈、部份客戶指定用商店光源色溫:3000K，算法：.白平衡算法：

在相機(jī)拍攝過程中，很多初學(xué)者會發(fā)現(xiàn)熒光燈的光在人看起來是白色的，但用數(shù)碼相機(jī)拍攝出來卻有點偏綠。同樣，如果是在白熾燈下，拍出圖像的色彩就會明顯偏紅。人類的眼睛之所以把它們都看成白色的，是因為人眼進(jìn)行了修正。如果能夠使相機(jī)拍攝出的圖像色彩和人眼所看到的色彩完全一樣就好了。但是，由于 CCD/CMOS傳感器本身沒有這種功能，因此就有必要對它輸出的信號進(jìn)行一定的修正，這種修正就叫做白平衡。

色溫對于相機(jī)而言就是白平衡的問題。在各種不同的光線狀況下，目標(biāo)物的色彩會產(chǎn)生變化。在這方面，白色物體變化得最為明顯：在室內(nèi)鎢絲燈光下，白色物體看起來會帶有橘黃色色調(diào)，在這樣的光照條件下拍攝出來的景物就會偏黃；但如果是在蔚藍(lán)天空下，則會帶有藍(lán)色色調(diào)。在這樣的光照條件下拍攝出來的景物會偏藍(lán)。為了盡可能減少外來光線對目標(biāo)顏色造成的影響，在不同的色溫條件下都能還原出被攝目標(biāo)本來的色彩，就需要相機(jī)進(jìn)行色彩校正，以達(dá)成正確的色彩平衡，這就稱為白平衡調(diào)整。

白平衡調(diào)整就是試圖把白色制成純白色。如果這個最亮的部分是黃色，它會加強(qiáng)藍(lán)色來減少畫面中的黃色色彩，以求得更為自然的色彩。相機(jī)只要在拍攝白色物體時正確還原物體的白色，就可以在同樣的照明條件下正確還原物體的其他色彩。

2.ISO：

ISO感光度的高低代表了在相同EV曝光值時，選擇更高的ISO感光度，在光圈不變的情況下能夠使用更快的快門速度獲得同樣的曝光量。反之，在快門不變的情況下能夠使用更小的光圈而保持獲得正確的曝光量。因此，在光線比較暗淡的情況下進(jìn)行拍攝，往往可以選擇較高的ISO感光度。當(dāng)然，對于單反相機(jī)而言還可以選擇使用較大口徑的鏡頭，提高光通量。而對于一般數(shù)碼相機(jī)因為采用的是固定鏡頭，惟有通過提高ISO感光度來適應(yīng)暗淡光線情況下的拍攝，特別是在無法使用輔助光線的情況下。

夜景拍攝常常使用較小的光圈和較長的曝光時間，假如選擇較高的ISO感光度必將不可

避免的產(chǎn)生噪點和雜色。這時可以使用三腳架，有可能的再使用快門線，選擇較低的ISO感光度就可以避免噪點和雜色的產(chǎn)生。

Lux

照度是反映光照強(qiáng)度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，照度的單位是每平方米的流明（Lm）數(shù)，也叫做勒克斯（Lux）： 1 lx=1 Lm/㎡上式中，Lm是光通量的單位

第三篇：幾何光學(xué)課程教學(xué)改革與實踐

幾何光學(xué)課程教學(xué)改革與實踐

摘 要：針對學(xué)生實際和課程的發(fā)展，在幾何光學(xué)教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的取舍、數(shù)學(xué)處理的詳略、科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)和多媒體的使用等進(jìn)行了研究和實踐探索，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：幾何光學(xué)；教學(xué)；改革

Educational reform and practice in geometrical optics

Yue Baowang，Gao Yan

Xinzhou Teachers University，Xinzhou，034000，China

Abstract： Against the circumstance of the students and the development of the course，study the choice of the teaching content，the treatment of mathematics，the training of scientific literacy and the usage of multimedia.And get better results in teaching.Key words： geometrical optics； teaching； reform

幾何光學(xué)是光學(xué)中以光線概念為基礎(chǔ)，研究光的傳播和成像規(guī)律的一個重要分支。幾何光學(xué)發(fā)展歷史長，理論完善，其結(jié)論在許多情況下符合實際，在日常生活和生產(chǎn)實際中有著廣泛的應(yīng)用。幾何光學(xué)作為師范類物理專業(yè)的一門必修課，對未來中學(xué)物理教師的培養(yǎng)有著重要的作用。但由于該課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)，概念比較抽象，數(shù)學(xué)處理方法較難，再加上課時緊任務(wù)重，因而要深入學(xué)習(xí)比較困難。近幾年，我們針對該課程教學(xué)中存在的問題，主動適應(yīng)基礎(chǔ)教育新課改的需要，為培養(yǎng)合格的中學(xué)物理教師，不斷進(jìn)行教學(xué)方法的改革與實踐，總結(jié)出一套較適合幾何光學(xué)課程的教學(xué)方法。幾何光學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的改革與實踐

課程的內(nèi)容體系，是提高課程教學(xué)質(zhì)量和實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的核心和基礎(chǔ)。因而我們首先對幾何光學(xué)課程內(nèi)容從以下幾個方面進(jìn)行了改革與實踐。

（1）在保證幾何光學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容和自身體系基本完整的前提下，刪除與初、高中重復(fù)的內(nèi)容和對后續(xù)課程關(guān)聯(lián)不緊密的內(nèi)容以及與培養(yǎng)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)的內(nèi)容[1-2]，例如：在幾何光學(xué)的基本原理一章中刪除光的直線傳播定律、光的反射定律、平面反射成像、理想光具組中共軸球面系統(tǒng)的組合、厚透鏡、薄透鏡組合和近軸光學(xué)中的矩陣方法等；在光學(xué)儀器的基本原理一章中刪除人眼的結(jié)構(gòu)、幻燈機(jī)和投影機(jī)的原理、像差等內(nèi)容；壓縮和簡化了平面折射成像、全反射、三棱鏡、薄透鏡作圖求像（利用主光軸和過焦點的光線）、光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)等內(nèi)容。以上做法為增加幾何光學(xué)研究新成果和熱點內(nèi)容的介紹贏得了時間，創(chuàng)造了有利條件。

（2）用有關(guān)幾何光學(xué)的應(yīng)用研究成果，充實幾何光學(xué)部分應(yīng)用內(nèi)容，同時重視內(nèi)容的科學(xué)組織，增強(qiáng)幾何光學(xué)自身的邏輯性和系統(tǒng)性，側(cè)重理論聯(lián)系實際。如講授光學(xué)纖維時介紹其歷史和典型的應(yīng)用；講到棱鏡時，對棱鏡光譜儀分光的定量測量的成果做適當(dāng)介紹；講授薄透鏡時，介紹薄透鏡在光學(xué)儀器中的應(yīng)用，尤其是進(jìn)行最新研究成果的介紹；在理想光具組的基點基面中講授節(jié)點時，增加照相機(jī)中轉(zhuǎn)機(jī)的介紹，增強(qiáng)學(xué)生對節(jié)點概念的認(rèn)識和對理想光具組理論的理解；講授顯微鏡時，結(jié)合實際介紹電子掃描顯微鏡；介紹近視眼矯正時，理論聯(lián)系實際應(yīng)用，簡要說明如何配眼鏡。使學(xué)生感受到課程與日常生活實際的聯(lián)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）教學(xué)過程中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，適時介紹幾何光學(xué)研究的熱點、重大發(fā)現(xiàn)和進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生對幾何光學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。如講授光導(dǎo)纖維時，特意說明：現(xiàn)有傳輸總?cè)萘窟_(dá)到17.32 Tb/s，相當(dāng)于2.1億對人在一根光纖上同時通話。如講授望遠(yuǎn)鏡時，講明最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡早已經(jīng)不是哈勃望遠(yuǎn)鏡了，夏威夷的凱克天文臺是目前最好的望遠(yuǎn)鏡（擁有兩座世界上口徑第二大的光學(xué)近紅外線望遠(yuǎn)鏡―凱克望遠(yuǎn)鏡，口徑10米，僅次于西班牙口徑10.4米的加那利大型望遠(yuǎn)鏡）。講到顯微鏡時，介紹目前最好的顯微鏡的放大倍數(shù)和最高的分辨本領(lǐng)，即最先進(jìn)的掃描隧道顯微鏡放大倍數(shù)為3億倍，分辨率可達(dá)0.1埃。同時介紹我國1979年研制成分辨本領(lǐng)為0.3納米的大型電子顯微鏡，中科院北京電鏡實驗室和大連理工大學(xué)研制的中國第一臺光子掃描隧道顯微鏡，增加學(xué)生的民族自豪感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。恰當(dāng)處理教材中數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁和難的問題

數(shù)學(xué)對于物理專業(yè)的學(xué)生來講，是不可或缺的工具，但由于一些學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較差，部分學(xué)生對數(shù)學(xué)推導(dǎo)興趣不高，因此，如何在有限的學(xué)時內(nèi)，使學(xué)生較好地掌握用數(shù)學(xué)處理幾何光學(xué)問題的方法，是教師在幾何光學(xué)教學(xué)中面臨的重要問題，這直接關(guān)系到光學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。對此我們將幾何光學(xué)中的不同內(nèi)容，從物理教學(xué)實用的角度出發(fā)，加以深刻研究，開展數(shù)學(xué)與幾何光學(xué)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化整合。

如講授由費(fèi)馬原理導(dǎo)出幾何光學(xué)的實驗定律（反射定律和折射定律）時，我們用簡單明了的取極小值定性說明而非用嚴(yán)格數(shù)學(xué)推導(dǎo)，拋開相對煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，用理性的理解取極值的含義，通過實例來證明費(fèi)馬原理取極大值、極小值和常數(shù)3種情形下的正確性而非嚴(yán)密推導(dǎo)。在導(dǎo)出單球面反射和折射成像公式中，只需用費(fèi)馬原理光程取極值再加近軸條件導(dǎo)出其單球面反射物像公式即可，而單球面折射成像公式也不必進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)。在講授光源在較近或較遠(yuǎn)時的聚光本領(lǐng)時，不進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，而只對結(jié)論進(jìn)行必要的闡明和理性分析。棱鏡光譜儀和光柵光譜儀的角色散率和色分辨本領(lǐng)也不做嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，僅簡述導(dǎo)出過程且對結(jié)論進(jìn)行基本的探討和說明。這樣處理使大多數(shù)學(xué)生能正確理解光學(xué)知識，從而避免枯燥的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)

在光學(xué)課程教學(xué)改革中，我們把以知識學(xué)習(xí)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W(xué)素質(zhì)教育為主，著眼于培養(yǎng)敢于創(chuàng)新、善于思索的21世紀(jì)未來中學(xué)物理教師，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和自主學(xué)習(xí)的能力，從強(qiáng)調(diào)依靠教師“教會”，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒁庖龑?dǎo)學(xué)生“學(xué)會”，并使學(xué)生“會學(xué)”[3]。為此，在改革中還要注意吸收利用近年來教學(xué)研究新成果，反映光學(xué)研究最新動態(tài)，通過這些知識的傳授提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和能力，為學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展創(chuàng)造條件。

如在幾何光學(xué)作圖求像中，學(xué)生對薄透鏡作圖求像中熟悉的一條特殊光線是過透鏡中心的光線不改變傳播方向這一規(guī)律，而在單球面反射和折射作圖求像中引導(dǎo)學(xué)生找到過哪點的光線符合類似的規(guī)律，進(jìn)一步在薄透鏡利用副光軸和焦平面作圖求像中，如何用過透鏡中心光線（副光軸而非主軸）實現(xiàn)作圖求像。又如通過單球面反射的橫向放大率，分析成像的性質(zhì)，包括像的大小、正倒立和虛實。分析中強(qiáng)調(diào)根據(jù)橫向放大率的基本定義式β=―y'/y[4]可方便判定像的大小、正倒立，根據(jù)單球面反射的橫向放大率公式β=―s'/s可方便判定像的大小、虛實，而在單球面折射成像中利用根據(jù)橫向放大率的基本定義式和單球面折射的橫向放大率具體公式，再考慮到折射的實際光線是區(qū)別于反射，不難根據(jù)橫向放大率表達(dá)式確定成像的性質(zhì)，進(jìn)一步根據(jù)薄透鏡橫向放大率表達(dá)式也能判斷其成像性質(zhì)。在幾何光學(xué)中若要近似成像，必然要用到近軸光線條件，即光線與主軸的夾角很小，滿足u≈sinu≈tgu，在單球面反射成像中要用到，同樣單球面折射中也要用到，并且在導(dǎo)出助視儀器的放大本領(lǐng)、分辨本領(lǐng)時用到，應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生注意到這一條件的變化情況，在直角三角形中直角邊長近似等于斜邊長，且在有關(guān)的公式推導(dǎo)中會自己使用。發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢

應(yīng)用多媒體教學(xué)可使課堂教學(xué)內(nèi)容更加形象化，增強(qiáng)生動性[5]。由于幾何光學(xué)中光路圖特別多，尤其是在講授光學(xué)元件的多次成像、目鏡原理、顯微鏡工作原理時光路圖較為繁雜，若教師采用板書畫圖或者掛圖進(jìn)行講解，必然會消耗時間太多，教學(xué)效率低且形式單一缺乏生動性。因此，我們注重使用多媒體教學(xué)，將需要講解的光路圖以動態(tài)（聲音、圖形、動畫等）形式展示給學(xué)生，讓學(xué)生看到類似于真實光線的行進(jìn)，將較為抽象的理論概念，以直觀形象的形式展現(xiàn)給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生理解并掌握光的傳播規(guī)律。同時在使用多媒體教學(xué)中，教師還要多關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)表情，隨時根據(jù)學(xué)生對知識的接受情況，調(diào)整授課速度，尤其是調(diào)整多媒體課件的播放速度。當(dāng)部分學(xué)生有不理解的情況時，應(yīng)適當(dāng)放慢多媒體播放的速度并配合板書以求學(xué)生聽得懂看得清能理解。另外，我們將多媒體教學(xué)與適當(dāng)?shù)陌鍟v解有機(jī)結(jié)合，如針對講授的重點或者難點內(nèi)容，輔以板書，特別是光學(xué)有關(guān)公式的推導(dǎo)演繹。板書的形式能讓學(xué)生看得更直觀明了。結(jié)束語

在幾何光學(xué)的教學(xué)中，我們進(jìn)行了一些改革探索，取得了一定成績，但幾何光學(xué)課程的教學(xué)改革和實踐還處于初級階段，有待進(jìn)一步深入研究和實踐。

參考文獻(xiàn)

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第四篇：小結(jié)幾何光學(xué)基本定律與成像概念

第一章小結(jié)（幾何光學(xué)基本定律與成像概念）1、光線、波面、光束概念。

光線：在幾何光學(xué)中，我們通常將發(fā)光點發(fā)出的光抽象為許許多多攜帶能量并帶有方向的幾何線。

波面：發(fā)光點發(fā)出的光波向四周傳播時，某一時刻其振動位相相同的點所構(gòu)成的等相位面稱為波陣面，簡稱波面。

光束：與波面對應(yīng)所有光線的集合稱為光束。、幾何光學(xué)的基本定律（內(nèi)容、表達(dá)式、現(xiàn)象解釋））光的直線傳播定律：在各向同性的均勻介質(zhì)中，光是沿著直線傳播的。2）光的獨立傳播定律：不同光源發(fā)出的光在空間某點相遇時，彼此互不影響，各光束獨立傳播。）反射定律和折射定律（全反射及其應(yīng)用）：

反射定律：

1、位于由入射光線和法線所決定的平面內(nèi)；

2、反射光線和入射光線位于法線的兩側(cè)，且反射角和入射角絕對值相等，符號相反，即I’’=-I。

全反射：當(dāng)滿足

1、光線從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射，2、入射角大于臨界角時，入射到介質(zhì)上的光會被全部反射回原來的介質(zhì)中，而沒有折射光產(chǎn)生。sinIm=n’/n，其中Im為臨界角。

應(yīng)用：

1、用全反射棱鏡代替平面反射鏡以減少光能損失。（鍍膜平面反射鏡只能反射90%左右的入射光能）

2、光纖

折射定律：

1、折射光線位于由入射光線和法線所決定的平面內(nèi)；

2、折射角的正弦和入射角的正弦之比與入射角大小無關(guān)，僅由兩種介質(zhì)的性質(zhì)決定。n’sinI’=nsinI。

應(yīng)用：光纖 4）光路的可逆性

光從A點以AB方向沿一路徑S傳遞，最后在D點以CD方向出射，若光從D點以CD

方向入射，必原路徑S傳遞，在A點以AB方向出射，即光線傳播是可逆的。）費(fèi)馬原理

光從一點傳播到另一點，其間無論經(jīng)歷多少次折射和反射，其光程為極值。（光是沿著光程為極值（極大、極小或常量）的路徑傳播的），也叫“光程極端定律”。）馬呂斯定律

光線束在各向同性的均勻介質(zhì)中傳播時，始終保持著與波面的正交性，并且入射波面與出射波面對應(yīng)點之間的光程均為定值。

折/反射定律、費(fèi)馬原理和馬呂斯定律三者中的任意一個均可以視為幾何光學(xué)的一個基本定律，而把另外兩個作為該基本定律的推論。、完善成像條件（3種表述)1）、入射波面為球面波時，出射波面也為球面波； 2）、入射光束為同心光束時，出射光束也為同心光束； 3）、物點A1及其像點Ak’之間任意二條光路的光程相等。4、應(yīng)用光學(xué)中的符號規(guī)則（6 條）

1）沿軸線段(L、L’、r）：規(guī)定光線的傳播方向自左至右為正方向，以折射面頂點O為原點。

2）垂軸線段(h)：以光軸為基準(zhǔn)，在光軸以上為正，以下為負(fù)。

3）光線與光軸的夾角(U、U’)：光軸以銳角方向轉(zhuǎn)向光線，順時針為正，逆時針為負(fù)。

4）光線與法線的夾角(I、I’)：光線以銳角方向轉(zhuǎn)向法線，順時針為正，逆時針為負(fù)。

5）光軸與法線的夾角(φ)：光軸以銳角方向轉(zhuǎn)向法線，順時針為正，逆時針為負(fù)。

6）相鄰兩折射面間隔(d)：由前一面的頂點到后一面的頂點，順光線方向為正，逆為負(fù)。、單個折射球面的光線光路計算公式（近軸、遠(yuǎn)軸）、單個折射面的成像公式（定義、公式、意義）

垂軸放大率成像特性：

β>0,成正像，虛實相反；β<0,成倒像，虛實相同 |β|>1,放大；|β|<1，縮小。軸向放大率結(jié)論：

折射球面的軸向放大率恒為正，軸向放大率與垂軸放大率不等。

角放大率：表示折射球面將光束變寬變細(xì)的能力；只與共軛點的位置有關(guān)，與光線的孔徑角無關(guān)。、球面反射鏡成像公式、共軸球面系統(tǒng)公式（過渡公式、成像放大率公式）

第二章小結(jié)(理想光學(xué)系統(tǒng))

1、什么是理想光學(xué)系統(tǒng)？

為了系統(tǒng)的討論物像關(guān)系，挖掘出光學(xué)系統(tǒng)的基本參量，將物、像與系統(tǒng)件的內(nèi)在關(guān)系揭示出來，可暫時拋開光學(xué)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)（r,d,n），將一般僅在光學(xué)系統(tǒng)的近軸區(qū)存在的完善成像，拓展成在任意大的空間中一任意寬的光束都成完善像的理想模型。簡單的說就是物像空間滿足“點對應(yīng)點，直線對應(yīng)直線，平面對應(yīng)平面”的光學(xué)系統(tǒng)。

2、共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的成像性質(zhì)是什么？（3大點）

1）位于光軸上的物點對應(yīng)的共軛像點也必然位于光軸上；位于過光軸的某一個截面內(nèi)的物點對應(yīng)的共軛像點必位于該平面的共軛像面內(nèi)；同時，過光軸的任意截面成像性質(zhì)都是相同的

2）垂直于光軸的平面物所成的共軛平面像的幾何形狀完全與物相似。3）如果已知兩共軛面的位置和放大率，或者一對共軛面的位置和放大率，以及軸上兩對共軛點的位置，則其他一切物點的像點都可以根據(jù)這些已知的共軛面和共軛點來表示。

3、無限遠(yuǎn)的軸上（外）物點的共軛像點是什么？它發(fā)出的光線有何性質(zhì)？ 像方焦點；它發(fā)出的光線都與光軸平行。

4、無限遠(yuǎn)的軸上（外）像點的對應(yīng)物點是什么？ 物方焦點。

5、物（像）方焦距的計算公式為何？

f’=h/tanU’，h為平行光線的高度，U’為像方孔徑角。

6、物方主平面與像方主平面的關(guān)系為何？ 互為共軛。

光學(xué)系統(tǒng)的基點及性質(zhì)？有何用途？

一對主點和主平面，一對焦點和焦平面，稱為光學(xué)系統(tǒng)的基點和基面。一束平行光線經(jīng)過系統(tǒng)后交于像方焦平面上一點，物方焦平面上一點光源發(fā)射出的光線經(jīng)過系統(tǒng)后是一組平行光線。

可用直接表示光學(xué)系統(tǒng)，便于推斷和計算光路。

7、圖解法求像的方法？（可選擇的典型光線和可利用的性質(zhì) 5條+1條）

8、解析法求像方法為何？（牛頓公式、高斯公式）1）牛頓公式：

2）高斯公式：

9、由多個光組組成的理想光學(xué)系統(tǒng)的成像公式？（過渡公式）

10、理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距之間的關(guān)系？

11、理想光學(xué)系統(tǒng)的放大率？（定義、公式、用途、與單個折射面公式的區(qū)別和聯(lián)系）

12、理想光學(xué)系統(tǒng)的組合公式為何？正切計算法？

13、幾種典型的光組組合及其特點（組成、特點和應(yīng)用）？

第 三 章 小 結(jié)(平面與平面系統(tǒng))

1、平面光學(xué)元件的種類？作用？（4種）

平面反射鏡，唯一能成完善像的最簡單的光學(xué)元件，可用于做光杠桿平行平板，平行平板是個無光焦度的光學(xué)元件，不使物體放大或縮小，反射棱鏡，實現(xiàn)折轉(zhuǎn)光路、轉(zhuǎn)像和掃描等功能。折射棱鏡，改變光線的出射角，可用于放大偏轉(zhuǎn)量。

2、平面鏡的成像特點和性質(zhì)？平面鏡的旋轉(zhuǎn)特性？ 每一點都能成完善像，并且像與物虛實相反。

平面鏡轉(zhuǎn)動α，反射光線轉(zhuǎn)動θ。

奇數(shù)次反射成鏡像，偶數(shù)次反射成一致像。

3、光學(xué)杠桿原理和應(yīng)用？（測小角度和微位移）

從透鏡物方焦點發(fā)出光線束，經(jīng)過系統(tǒng)后成平行光束經(jīng)過微小偏轉(zhuǎn)θ的平面鏡后反射，再經(jīng)過系統(tǒng)匯聚在像方焦平面上，測得垂軸距離y，則y=f’tan2θ=2θf’，測桿支點與光軸距離a，移動量x，θ=tanθ=x/a, so, y=(2f’/a)x=Kx，K為放大倍數(shù)。

4、平行平板的成像特性？（3點）近軸區(qū)內(nèi)的軸向位移公式？

平行平板是個無光焦度的光學(xué)元件，不使物體放大或縮小，只將像從物位置進(jìn)行一個軸向平移。近軸區(qū)能成完善像，非近軸區(qū)不能成完善像。

5、加平面鏡、平行平板的成像計算。

6、反射棱鏡的種類（4種）、基本用途、棱鏡的主截面、成像方向判別、等效作用與展開。

簡單棱鏡，改變出射角，增加光程 屋脊棱鏡，得到與物體一致的像

立方角錐棱鏡，出射光線平行于入射光線像與物僅發(fā)生一個平行平移 復(fù)合棱鏡，實現(xiàn)特殊功能，如分光、分色、轉(zhuǎn)像、雙像等 成像方向的判斷

1）、O'z'坐標(biāo)軸與光軸出射方向一致

2）、垂直于主界面的坐標(biāo)軸O'y'，若有奇數(shù)個屋脊面，則像方向與物方向相反；若有偶數(shù)個屋脊面，則方向相同

3）、平行于主界面的坐標(biāo)軸O'x'，（一個屋脊面當(dāng)兩個反射面）若有奇數(shù)個反射面，則像坐標(biāo)系與物坐標(biāo)系相反；若有偶數(shù)個反射面則相同

4）遇到透鏡，O'x'、O'y'均轉(zhuǎn)向。

7、折射棱鏡的作用?其最小偏向角公式及應(yīng)用 改變光線的出射角，可用于放大偏轉(zhuǎn)量。

α為棱鏡頂角，δ為偏向角。當(dāng)光線的光路對稱與折射棱鏡時，偏向角最小。已知α，測的最小偏向角δ，即可求得棱鏡的折射率n

8、光楔的偏向角公式及其應(yīng)用（測小角度和微位移）

δ=2(n-1)αcosφ, φ為兩光楔相對旋轉(zhuǎn)的角度。

當(dāng)φ=90°時可用于測微小位移，單個棱鏡的偏向角δ已知，棱鏡間距離Δz已知，則垂軸方向的微小位移Δy=Δz δ =(n-1)αΔz

9、棱鏡色散、色散曲線、白光光譜的概念。

棱鏡色散：同一透明介質(zhì)對于不同波長的單色光具有不同的折射率，故復(fù)合光經(jīng)過棱鏡后能被分解成多種不同顏色的光。

色散曲線：將介質(zhì)的折射率隨波長的變化用曲線表示。

白光光譜：狹縫發(fā)射出的白光經(jīng)過透鏡準(zhǔn)直為平行光，平行光經(jīng)過棱鏡分解為各色光，經(jīng)過透鏡匯聚在焦平面上排列成各種顏色的狹縫像。

10、常用的光學(xué)材料有幾類？各有何特點？

光學(xué)玻璃，制造工藝成熟，品種齊全，一般能透過波長為0.35~2.5μm的各色

光，超出波段范圍的光會被強(qiáng)烈吸收。

光學(xué)晶體，透射波段比光學(xué)玻璃寬，應(yīng)用日益廣泛

光學(xué)塑膠，價格便宜、密度小、重量輕、易于壓制成型、成本低、生產(chǎn)效率高和不易破碎等諸多優(yōu)點，主要缺點是熱膨脹系數(shù)和折射率的溫度系數(shù)比光學(xué)玻璃大的多，受溫度影響大成像質(zhì)量不穩(wěn)定。

第四章小結(jié)(光學(xué)系統(tǒng)中的光闌與光束限制)

1、什么是光闌？

限制成像光束和成像范圍的遮光片稱為光闌。

2、什么是孔徑光闌(作用)、入瞳、出瞳、孔徑角？它們的關(guān)系如何？ 限制軸上物點孔徑角大小，并有選擇軸外物點成像光束作用的光闌。入瞳/出瞳：孔徑光闌經(jīng)前/后光學(xué)系統(tǒng)在物/像空間所成的像?？讖浇牵汗廨S上的物體點與透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑光闌、入瞳和出瞳三者是物像關(guān)系。主光線：通過入瞳中心的光線。

3、什么是視場光闌(作用)、入窗、出窗、視場角？它們的關(guān)系如何？ 限制成像范圍的光闌。類似于入/出瞳。

視場角：主光線與光軸的夾角

物方視場角：在物空間，入窗邊緣對入瞳中心張的角 像方視場角：在像空間，出窗邊緣對出瞳中心張的角。視場光闌、如窗、出窗三者成物像關(guān)系

4、什么是漸暈、漸暈光闌、漸暈系數(shù)？漸暈光闌和視場光闌的關(guān)系如何？ 漸暈：由軸外點發(fā)出的充滿入瞳的光線被其他光孔遮攔的現(xiàn)象

漸暈光闌：為了改善軸外點的成像，有意識的縮小某一二個透鏡直徑，擋去一部

分成像光線，這種被縮小孔徑的透鏡或光闌被稱為漸暈光闌。

漸暈系數(shù)：軸向光束的口徑為D，視場角為ω的軸外光束在子午截面內(nèi)的光束寬度為Dω，這Dω與D之比稱為“漸暈系數(shù)”，用Kω表示，即Kω=Dω/D

5、系統(tǒng)中光闌的判斷方法如何？

根據(jù)定義出發(fā)，尋找限制入射光束寬度的光闌（孔徑光闌），限制成像光束的光闌（視場光闌）

a、做出后光學(xué)系統(tǒng)即遮光片經(jīng)前光學(xué)系統(tǒng)的像

b、將物點與所有“像”的邊緣連起來，比較“孔徑角”，最小的為入瞳，對應(yīng)的物即為“孔徑光闌”

c、從入瞳中心引出過“像”邊緣的主光線，比較“視場角”，最小的為入窗，對應(yīng)的物即為“視場光闌”。

6、照相系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況?（看第七章）

7、望遠(yuǎn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況?

8、顯微系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)怎樣？成像關(guān)系和光束限制情況? 物方遠(yuǎn)心光路原理與

作用.遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌在物鏡像方焦平面上，入瞳位于無窮遠(yuǎn)處，軸外點主光線平行于光軸。

作用：物即使不在設(shè)計位置，所成像調(diào)焦不準(zhǔn)，但彌散圓中心間距不變，不會產(chǎn)生太大誤差。

9、光瞳銜接原則是什么?為什么要遵守該原則?

前面系統(tǒng)的出瞳和后面系統(tǒng)的入瞳重合，使前面得入射光線能全部透過后面的系統(tǒng)。

10、場鏡的定義、作用、成像關(guān)系？

在一次實像面處所加的起收斂孔徑角作用的透鏡。收斂目鏡物方孔徑角，還能調(diào)節(jié)出瞳距離。

由于場鏡的物（即物鏡的像）在鏡上，所以像也在鏡上。

可消球差、正弦差、像散、位置色差、倍率色差。不能消場曲、畸變。

11、什么是景深、遠(yuǎn)景景深、近景景深？景深公式和影響因素？ 景深：能在景象平面上獲得清晰像的物方空間深度范圍稱為景深

能成清晰像的最遠(yuǎn)/近的物平面稱為遠(yuǎn)/近景平面，它們距對準(zhǔn)平面的距離稱遠(yuǎn)/近景深度。

景深與入瞳孔徑有關(guān)，孔徑角越小，景深越大。（拍照時，調(diào)小光圈能獲得大的空間深度的清晰像），與景象平面有關(guān)，當(dāng)景象平面與物鏡距離p=2a/ε時，可得到距入射光瞳為a/ε處的平面至無限遠(yuǎn)的整個空間的物體的清晰像。

具體公式看書P68-71.第六章小結(jié)（光線的光路計算及像差理論）

1、光線的光路計算方法。

2、什么是像差？共有幾種像差？消像差的基本原則是什么？

實際像與理想像之間的差異叫做像差。7 基本原則：把主要像差消掉。

3、各種像差的定義、影響因素、性質(zhì)、消像差方法？

4、哪些像差與孔徑有關(guān)？哪些像差與視場有關(guān)？

5、什么是單個折射球面的不暈點（齊明點）？有何性質(zhì)？ 不產(chǎn)生球差的點需滿足：

1）L=0,即物點和像點均位于球面頂點

2)sinI-sinI’=0,即I=I’=0,表示物點和像點均位于球面的曲率中心

3)sinI’-sinU=0,即I’=U,可得出L=(n+n’)r/n, L’=(n+n’)r/n’, 該面的垂軸放大率 β=nL’/n’L=(n/n’)2 校正了球差且滿足正弦條件的點叫做齊明點或叫不暈點?；?不產(chǎn)生像差的點叫做齊明點或不暈點。

常利用齊明點的特性來制作齊明透鏡，以增大物鏡的孔徑角，用于顯微鏡或照明系統(tǒng)。

6、了解七種像差的計算方法、級數(shù)展開形式。

7、了解七種像差的初級像差的分布式表示式。

第七章（典型光學(xué)系統(tǒng)）小結(jié)

1、正常眼、近視眼和遠(yuǎn)視眼的定義和特征是什么？應(yīng)如何校正非正常眼？調(diào)節(jié)能力的計算公式是什么(7-1)？人眼的分辨率=? 眼睛的遠(yuǎn)點在無限遠(yuǎn)處，即光學(xué)系統(tǒng)的后焦點在視網(wǎng)膜上，稱為正常眼； 遠(yuǎn)點位于眼前有限距離，后焦點在視網(wǎng)膜前，稱為近視眼，需佩戴一負(fù)透鏡； 遠(yuǎn)點位于眼后有限距離，后焦點位于視網(wǎng)膜后，稱為遠(yuǎn)視眼，需佩戴一正透鏡。透鏡的焦距為f’，眼睛的遠(yuǎn)點lr，使佩戴后眼睛的發(fā)散度R=1/lr-1/f’。遠(yuǎn)點距離lr,近點距離lp，遠(yuǎn)/近點發(fā)散度R=1/lr, P=1/lp，單位為屈光度（D），眼睛的調(diào)節(jié)能力A=R-P。R表示近視眼或遠(yuǎn)視眼的程度，稱為視度。

人眼具有瞳孔調(diào)節(jié)和視度調(diào)節(jié)的能力。

人眼能分辨的物點間最小視角稱作視角鑒別率ε，ε≈60″,眼睛的分辨能力或視覺敏銳度=1/ε(ε的單位是分)。

2、什么是視覺放大率？表達(dá)式及其意義？它與光學(xué)系統(tǒng)的角放大率有何異同？

表示對人眼張角的放大倍率，角放大率是一對共軛點及其共軛光線所張孔徑角的正切比，而視覺放大率是物體經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)所成的像與它本身對眼睛張角的正切比。

3、放大鏡的視覺放大率為何？（注意條件）

4、顯微鏡系統(tǒng)：P140 1）組成（光學(xué)結(jié)構(gòu)特點）、成像關(guān)系、光束限制（生物顯微鏡和測量顯微鏡）物鏡（孔徑光闌、入瞳），測量時，孔徑光闌在物鏡像方焦平面上，在物鏡像面上放一透明分劃板（視場光闌），目鏡，物在物鏡的物方焦點附近，經(jīng)物鏡成一倒立實像在目鏡的物方焦點附近，再經(jīng)過目鏡成一正立的放大的虛像（總的還是倒立的），出瞳對眼睛瞳孔。

2）視覺放大率公式：

3）線視場公式：光學(xué)系統(tǒng)在物空間能成清晰像的范圍

顯微鏡的視覺放大率越大，其在物空間的線視場越小。4）數(shù)值孔徑、出瞳D'：

5）物鏡的分辨率：光學(xué)系統(tǒng)所成像符合理想時，光學(xué)系統(tǒng)能分辨的最小間隔

6）顯微鏡的有效放大率：

7）物鏡的景深：

8）視度調(diào)節(jié)：

5、臨界照明和坷拉照明中的光瞳銜接關(guān)系？

（瞳對瞳、窗對窗）（窗對瞳、瞳對窗）P144倒數(shù)兩段

6、望遠(yuǎn)系統(tǒng)（開普勒）：P145 1）組成（光學(xué)結(jié)構(gòu)特點）、成像關(guān)系、光束限制

物鏡（孔徑光闌、入瞳）、視場光闌（在焦平面處）、目鏡（漸暈光闌）、出瞳對瞳孔。望遠(yuǎn)鏡一般不用做成像系統(tǒng)，而與眼睛聯(lián)用，一束平行于光軸的大孔徑平行光束經(jīng)過物鏡聚焦在焦平面上，再經(jīng)過目鏡發(fā)散為小孔徑的平行光束，再經(jīng)過眼睛聚焦成像在視網(wǎng)膜上。

分辨率： φ=120''/D 有效放大率： Γ=60''/φ=D/2.3 工作放大率： Γ=D

5）開普勒望遠(yuǎn)鏡由兩個正透鏡組成，成倒像，需在光學(xué)系統(tǒng)間加一轉(zhuǎn)像系統(tǒng)（透鏡或棱鏡），物鏡后焦平面上加分劃板（視場光闌）；伽利略望遠(yuǎn)鏡（物鏡是視場光

闌，瞳孔是孔徑光闌）由一正一負(fù)兩透鏡組成，成正像，由于其視覺放大率不大，故僅用于劇院觀劇使用。

7、攝影系統(tǒng)：P150 1）組成（光學(xué)結(jié)構(gòu)特點）、成像關(guān)系、光束限制

物鏡、光圈（孔徑光闌、入瞳）、接收器（視場光闌、出窗）2）攝影物鏡的3個主要參數(shù)及其影響作用：

焦距 f ’（像的大?。⑾鄬讖紻/f ’（像面照度、分辨率）和視場角2ω（成像的范圍）

光學(xué)特性：視場，分辨率，像面照度。

以像平面上每毫米內(nèi)能分辨開的線對數(shù)表示

4）光圈的定義及其與孔徑光闌、分辨率、像面照度、景深的關(guān)系： 光圈數(shù)：F＝f’/D, 光圈↓, F↓, 孔徑2a↑，分辨率↑，像面照度↑，景深↓ 5）景深公式及其影響因素：2a↑Δ↓ , P↑Δ↑ , f’↑Δ↓ 6）攝影物鏡的種類：（5種）普通、大孔徑、廣角、遠(yuǎn)攝、變焦距

8、投影系統(tǒng)：

1）系統(tǒng)的基本要求（像差、照明）2）主要光學(xué)參數(shù)（4個：

3）其照明系統(tǒng)的銜接條件（2條）

1）照明系統(tǒng)的拉赫不變量J1要大于投影成像系統(tǒng)的拉赫不變量J2。2)保證兩個系統(tǒng)的光瞳銜接和成像關(guān)系。

第九章小結(jié)(光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評價和像差公差)

1、常用像質(zhì)評價方法有幾種？

瑞利判斷、中心點亮度、分辨率、星點檢測法、光學(xué)傳遞函數(shù)評價

2、了解常用像質(zhì)評價方法

3、什么是像差公差

第五篇：光學(xué)歷年總結(jié)

北京大學(xué)工學(xué)院光學(xué)試題2013年04月07日 23:03:44

我把所有能收集到的題目就亂亂的都貼在一起了~ 版本1：

1.寫出惠更斯-菲涅爾原理的內(nèi)容及基爾霍夫衍射積分公式

2.寫出光柵的結(jié)構(gòu)因子和單元因子。與投射式光柵相比，反射式閃耀光柵的優(yōu)點是： 3.寫出Abbe干涉成像原理的內(nèi)容及其意義

4.澤尼克相襯顯微鏡（1）研究對象是什么（2）用4f系統(tǒng)和矢量圖解法畫出工作原理（Ps：這個是他上課講了但是書上和ppt上都沒有的東西……）（3）寫出步驟（4）能否將 零級譜光強(qiáng)完全去除，為什么？

5.波帶片如圖所示（只露出第2、4條半波帶）：（1）寫出各焦點的位置（2）為何會有 多個焦點？（3）用螺旋式曲線求主焦點和左側(cè)第一次焦點的光強(qiáng)（4）為何對于圓孔在軸 線上會有亮暗分布，而圓屏則軸線上各點均是亮點？

6.Apple公司新出的Iphone4，分辨率為326像素/英寸（25.4mm），據(jù)負(fù)責(zé)人Steven說已超過了人眼的分辨率，請問是否事實如此。人眼的極限分辨率是多少？瞳孔直徑2~8mm，接受的波長范圍400~750nm（Ps：可能具體數(shù)字不準(zhǔn)確……）。將該Iphone4放到多遠(yuǎn)處可看清每個像素？

7.用波長為λ的平行光和球面光全息照相得到余弦光柵底片，其透過率函數(shù)為t(x,y)=t 0 + t1*cosk(x^2+y^2)/2Z.現(xiàn)用與水平面夾角為θ向右下入射的波長為2λ的平行光照射 該余弦光柵，問衍射場的組成及特點。

8.寫出透鏡的空間極限頻率與儀器分辨本領(lǐng)的關(guān)系，物放在焦面F處。

9.一臺光柵光譜儀，兩個凹面鏡的焦距均為30cm，接收用CCD寬度為2cm，分2000個像素。接收的波長范圍是650~750nm，問光柵應(yīng)如何選??？若入射光的寬度為1cm，應(yīng)怎樣選擇透鏡以符合其分辨率？

10.根據(jù)惠更斯原理，畫出平行光正入射到負(fù)晶體上，晶體內(nèi)和晶體外的o光e光傳播方向、偏振方向和波前。光軸方向為與水平面夾角α。

11.兩偏振片垂直放置，中間放有光程差（n0-ne）d=λ/2的晶片，初始時光軸平行第一 個偏振片放置，然后晶片以ωt的角速度旋轉(zhuǎn)。I0的自然光垂直入射到第一個偏振片上，求I1（透過第一個偏振片的光）I2（透過晶片的光）及I3（透過第二個偏振片的光）。

版本2：

期中也是，考了好多概念和應(yīng)用的題，不難不復(fù)雜，但是要是原理不清，很可能想不清楚 做不對（比如本人……）

Ps：光學(xué)本身很妙，但是上wsf的光學(xué)，一定隨著他講課的進(jìn)度及時自學(xué)，否則到考試前 再自學(xué)恐怕內(nèi)容太多來不及……ppt和藍(lán)皮書結(jié)合看還是不錯的。別的不說啥了，大家懂 得，想選光學(xué)的學(xué)弟學(xué)妹們先去試聽一節(jié)再說。好自為之……

版本3： 填空題： 簡述惠更斯原理 兩束光相干的三個條件 兩種干涉裝置及舉例 傍軸條件和遠(yuǎn)場條件

解答題

1、畫出邁克爾孫星體干涉儀的簡圖，說明其巧妙性。

2、近視眼能不能看清等傾條紋？能不能看清等厚條紋？

3、已知波長，求光頻率（這個比較簡單……）

4、一個凸透鏡在中間，左右是兩個焦面。左焦面上有OQ兩點源，O在光軸上，Q在光軸上方a處。寫出兩點波前函數(shù)（透鏡前和透鏡后，一共4個）和右焦面接受屏上的干涉條紋形狀、間距。

5、凸透鏡劈兩半的那個干涉裝置。畫出干涉區(qū)域，求兩像點連線中垂面接受屏上的干涉條紋形狀、零級亮斑位置。

6、（比較怪誕的題）邁氏干涉儀裝置的變型。但是n和h都是T的函數(shù)。已知dn/dT和dh/dT，還有初始時的n、h、λ，吞吐了80個條紋，求最后的溫度。（主要是計算怪異……據(jù)說是270多度？）

7、楊氏干涉裝置中光源寬度的問題。求極限寬度、極限縫距（和前面一問條件不同）和在第二問條件下縫距變?yōu)?/3時的襯比度。

8、已知相關(guān)數(shù)據(jù)，求邁氏干涉儀的測長精度、量程、訊號頻率。

9、（書上習(xí)題的翻版）工件上有條溝，已知等厚干涉圖樣、條紋間距和條紋偏離距離，求溝深。

版本4：（送分題部分）

光場時間相干性和空間相干性的反比公式 惠更斯-菲涅爾原理的表述、做圖、積分式 阿貝成像原理的表述、意義

四種光波的成分分析（一種平面，兩種球面，一種球面加平面）費(fèi)馬定律的表述 用費(fèi)馬定律推導(dǎo)折射定律

（大題部分）

1、類似于對切透鏡，但是只有上半部分。即平行光照射，一個凸透鏡的上半部分在光軸 上，遠(yuǎn)處在3F處有個屏，求干涉條紋和一些性質(zhì)。

2、等厚干涉檢驗驗規(guī)是否等高、平整。和紅書上那題類似。

3、已知電視機(jī)對角線長度，長寬比，分辨率，人眼直徑，光波長，求在多遠(yuǎn)距離之外看電視比較合適。

4、全息圖。把一平面波和一球面波（波長相等）的波前記錄下來作為衍射光柵，用另一種波長是前兩波一半的球面波去重現(xiàn)，求重現(xiàn)波。

5、衍射重復(fù)單元。結(jié)構(gòu)單元是單縫，間距分別為a、2a、a、2a、……求衍射場。

6、平行光照射透射光柵。具體不記得了。但就是關(guān)于光柵性質(zhì)的簡單計算。（結(jié)果我還 是算錯了……ft）

7、兩個相同的余弦光柵垂直疊加。求頻譜面上出現(xiàn)幾個譜斑。然后是濾波：只需要cos（2πf（x+y））成分，畫圖說明怎么濾掉。

8、偏振片干涉。沒做完，不說了。

版本5：

1.岸上一個信號發(fā)射器，發(fā)出電磁波，水面船上一個信號接收器。已知兩者高度，電磁波波長。在一個距離D接收器收到加強(qiáng)信號，在D-80米處又收到。求D以及下一次收到加強(qiáng)信號的位置。

2.和現(xiàn)代光學(xué)基礎(chǔ)4.18題類似。

版本6：

1、惠更斯-菲涅爾原理的內(nèi)容、積分式與圖示說明，并利用積分式說明為什么太陽看起 來是均勻發(fā)光的圓盤

2、阿貝成像原理的內(nèi)容與意義

3、反射閃耀光柵相比投射光柵的優(yōu)點

4、相襯顯微鏡的原理

5、布儒斯特角相關(guān)，說明對于平行玻璃板，上表面反射光為線偏振光時，下表面反射 光的偏振狀態(tài)

6、布拉格衍射相關(guān)，說明尋找晶體衍射斑的方法及原因；以及微波衍射中，給定波長 時設(shè)計合適的晶面間距使得觀察效果較好---------概念與計算的分割線-----------------

7、給定星體角間距，求望遠(yuǎn)鏡的最小口徑及對應(yīng)的放大倍數(shù)

8、全息圖相關(guān)，給定物光、參考光、與成像時的入射光，求屏函數(shù)與出射場的成分

9、單縫衍射中，將下半部分以折射率為n，厚度為d的啥（名字不記得了）覆蓋，（其 實就是增加(n-1)d的光程），求新的衍射場，并在給定縫寬a與(n-1)d的條件下畫出光強(qiáng) 分布圖

10、透射光柵相關(guān)，給條件求光柵常數(shù)d、縫寬a、總長度D并說明衍射場情況11、4f系統(tǒng)相關(guān)，求正交密接的全同余弦光柵在頻譜面上的光斑形狀，并設(shè)計濾波器使 得像場與cos(2πf(x+y))成正比。

12、利用四分之一波晶片，求自然光與圓偏振光的混合光中兩者的比例

13、偏振光相關(guān)，叫歐啥棱鏡（名字又不記得了），畫光路圖并計算出射光夾角，類似 小紅本習(xí)題指導(dǎo)3-14題，但光軸方向不同