[工学]光学总复习.ppt

3 平面与平面系统 理解平面反射镜成像性质、平面镜旋转特性及平面镜成像 理解各种反射棱镜的特点和作用 掌握棱镜成像方向的判断 理解折射棱镜的偏向角概念及何时取得最小偏向角 单平面反射镜成像 平面镜是唯一能成完善像的最简单的光学器件。 单平面反射镜成像性质 像与物对称于平面镜，像距与物距的值相等。 物、像大小相等，虚实相反，单次反射成镜像。 物体旋转时，像反向旋转相同的角度。 平面镜成像特性 奇次反射：物像方向（座标）不一致，成镜像 偶次反射：物像方向（座标）一致，成一致像 当入射光线方向不变，旋转平面镜α角，反射光线方向将改变2α。 双平面镜成像时，出射光线与入射光线的夹角是双面镜的夹角的2倍。 棱镜成像方向判断 坐标判断方法归纳如下： ⑴ 沿着光轴的坐标轴（如z轴）在整个成像过程中始终保持沿着光轴； ⑵ 垂直于主截面的坐标轴（如y轴）在一般情况下保持与物坐标同向，但当遇有屋脊面时，每经过一个屋脊面反向一次； ⑶ 在主截面内的坐标轴（如x轴）奇次反射成镜像，偶次反射成一致像，奇数次反射左右手系改变，偶数次反射坐标系不变。注意，每一屋脊面被认为是两次反射。 棱镜成像方向判断 在判断复合棱镜的坐标变化时，根据复合棱镜中的主截面可能发生变化的情况，可以将复合棱镜分解成简单棱镜，再按照上述坐标变化原则逐个分析 透镜系统不改变坐标系的旋向，即右（左）手系坐标保持不变。在任何情况下，维持沿光轴的坐标轴（如z轴）方向不变，但透镜成倒像时，将使物面上的两个垂直于光轴的坐标轴（如x轴和y轴）同时反向。 4 光学系统中的光束限制 掌握孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗、渐晕光阑和渐晕系数的概念 理解孔径光阑、视场光阑和渐晕光阑的作用和关系 掌握照相系统、望远系统、显微系统中光束限制情况 掌握物方远心光路和场镜的定义和作用 孔径光阑和视场光阑 光阑定义：起限制成像光束作用的透光孔 孔径光阑：限制轴上点成像光束中边缘光线的最大倾角（孔径角）、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑 视场光阑：限制物平面或物空间能被系统成像的最大范围（视场） 孔径光阑和视场光阑 孔径光阑决定了轴上点发出光束的孔径角；而视场光阑决定物平面或物空间有多大范围可以被光学系统成像。 孔径光阑的形状一般为圆形；而视场光阑的形状为圆形或矩形等。 孔径光阑经系统成像为入瞳和出瞳。孔径光阑、入瞳、出瞳是物像关系。 视场光阑经系统成像为入射窗和出射窗。视场光阑、入射窗、出射窗是物像关系。 渐晕光阑 渐晕：轴外点光束中部分被透镜的边框阻挡了而不能参与成像，轴外点成像光束宽度较之轴上点成像光束宽度要小，因此像平面边缘部分比像面中心暗，这种现象为渐晕。 渐晕光阑：透镜的边框起了拦光作用，称为渐晕光阑。 渐晕系数：Kω = Dω/D，D为轴上光束的孔径， Dω为视场角为ω的轴外光束在子午截面内的光束宽度。 照相系统中的光阑 可变光阑（光圈）的作用：一个开口大小可变的圆孔。随着缩小或增大，参与成像的光束宽度就减小或加大，从而达到调节光能量以适应外界不同的照明条件。因此相当于孔径光阑。 感光底片的作用：限制物方的成像范围。超出底片框的范围，光线被遮拦，底片就不能感光，因此不能成像。相当于视场光阑。 望远系统成像光束的选择 两个光学系统联用时，一般应满足光瞳衔接原则。 目视光学系统的出瞳一般在外，且出瞳距不能短于6mm。 望远系统的孔径光阑大致在物镜左右，具体位置可根据尽量减小光学零件的尺寸和体积的考虑去设定 可放分划板的望远系统中，分划板框是望远系统的视场光阑。 显微系统的光束限制 一般显微系统中，孔径光阑位于显微物镜上；一次实像面处安放系统的视场光阑。 显微系统用于测距等目的时，为了消除测量误差，孔径光阑安放在显微物镜的像方焦平面处，入瞳位于无限远，称为物方远心光路。可在显微和望远系统中应用远心光路。 在长光路系统中，常利用场镜达到前后系统的光瞳衔接，以减少光学零件的口径。可在显微和望远系统中应用场镜。 5 光度学和色度学基础 理解颜色的三种表观特征 明度：标示颜色明亮的程度，不同颜色有不同明度。 色调：是区分不同彩色的特征，波长不同，色调不同。 饱和度：表示颜色接近光谱色的程度，描述颜色的纯度。 7 典型光学系统 理解人眼的成像特性、眼睛的校正和调节 掌握目视光学系统视觉放大率的定义 掌握显微镜系统的视觉放大率和光学参数(线视场、出瞳直径、分辨率和有效放大率）的计算，理解临界照明和柯勒照明 掌握开普勒望远镜视觉放大率、分辨率和工作放大率及视场的计算 眼睛的调节及校正 近视：焦点在视网膜前，眼球偏长，远点在眼前有限远距离。 对于近视矫正采用眼前放一负透镜。使其焦距恰好等于远点距：f’=lr。 远视：焦点在视网膜后，眼球偏短，远点在眼后有限远。