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古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

几何光学

1几何光学的基本定律

答：直线传播定律和这反射定律：直线传播定律：光线在均匀透明介质中按直线传播。反射

定律：反射光线位于入射面内，反射角等于入射角。折射定律：折射光线位于入射面内，入

射角和折射角正弦之比为常数。

马吕斯定律：假定一束光线为某一曲面的法线汇，这些光线经过任意次折射、反射后，该光

束的全部光线仍与另一曲面垂直，构成一新的法线汇，并且位于这两个曲面之间的所有光线

的光程相等。

费马定律：实际光线传播时沿着光程的极值的路线传播。

2什么叫做“理想光学系统”？共轴理想光学系统还有哪些性质？

答：能产生清晰的、与物貌完全相似的像的光学系统。光学系统是由透镜、反射镜、

棱镜及光阑等多种光学元件按一定次序组合成的整体。曲率中心在同一直线上的两个或两个

以上折射（或反射）球面组成的光学系统称为共轴球面系统。

性质：（1）光学系统物方一个点（物点）对应像方一个点（像点）。（2）物方每条直

线对应像方的一条直线，称共轭线；物方每个平面对应像方的一个平面，称为共轭面。

（3）主光轴上任一点的共轭点仍在主光轴上。（4）对垂直于主光轴的共轭平面，横

向放大率（见凸透镜）为常量。

3什么叫“孔径光阑”，什么叫“视场光阑”。

答：所有的光孔成像到第一个光孔的物空间，对轴上物点张角最小的那个光孔“像”所

共轭的光孔就是孔径光阑。限制进入光学系统中成像光束口径的光阑为“孔径光阑”。

在实际光学系统中，不仅物面上每一点发出并进入系统参与成像的光束宽度是有

限的，而且能够清晰成像的物面大小也是有限的。把能清晰成像的这个物面范围称为

光学系统的物方视场，相应的像面范围称为像方视场，事实上，这个清晰成像的范围

也是光学设计者根据仪器性能要求主动地限定的，限定的办法通常是在物面上或在像

面上安放一个中间开孔的光阑。光阑孔的大小就限定了物面或像面的大小，即限定了

光学系统的成像范围。这个限制成像范围的光阑称为“视场光阑”。

4什么叫“光亮度”，什么叫光出射度？两者描述的发光特性有什么不同？

答：光源表面的某一点面元在一给定方向上的发光强度与该面元在垂直于该方向的平面上

的正射投影面积之比称为“光亮度”。

光出射度：它是指光源上每单位面积向半个空间（2π球面度）内发出的光通量

光亮度是指一个表面的明亮程度，即从一个表面反射出来的光通量。光出射度在数

值上等于通过单位面积所传送的光通量。

5什么叫场镜？它的作用是什么？

答：工作在物镜焦面附近的透镜称为场镜。它是在不改变光学系统光学特性的前提下，

改变成像光束位置

场镜的作用是用来降低主光线在后面系统中的投射高度。

1、提高边缘光束入射到探测器的能力；

2、在相同的主光学系统中，附加场镜将减少探测器的面积；如果使用同样的探测

器面积，可扩大视场，增加入射的通量；

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

3、使探测器光敏面上的非均匀光照得以均匀化。

6什么叫全反射现象？满足全反射现象的条件？

答：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）

媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。

条件：光线由光密介质射入光疏介质；入射角大于临界角。

7什么叫物方远心光路？什么叫像方远心光路？他们分别有什么作用？

答：孔径光阑位于物镜物方焦面，入瞳位于无穷远，轴外点主光线平行于光轴，这样

的光路被称作“物方远心光路”。主要用于