应用光学

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1、一、几何光学的基本定律与成像概念1、光波是一种电磁波，是一定频率范围内的电磁波，波长比一般的无线电波的短•可见光：400nm-760nm•紫外光：5-400nm•红外光：780nm-40µm•近红外：780nm-3µm•中红外：3µm－6µm•远红外：6µm－40µm2、光学介质opticalmediumsa)各向同性介质:光学介质的光学性质不随方向而改变b)各向异性介质：单晶体（双折射现象）c)均匀介质：光学介质的不同部分具有相同的光学性质3、波前wavefronta)波前：某一瞬间波动所到达的位置构成的曲面b)波面：传播过程中振动相位相同的各点所连结成的曲面在任何的时刻都只能有一

2、个确定的波前；波面的数目则是任意多的Ø球面波：波面为球面的波，点光源Ø平面波：无穷远光源柱面波：线光源4、光线：传输光能的有方向的几何线光束：具有一定关系的光线的集合同心光束：同一个发光点发出或相交于同一点平行光束：发光点位于无穷远，平面光波像散光束：既不相交于一点，又不平行，但有一定关系的光线的集合，与非球面的高次曲面光波相对应5光的传播：沿直线传播、独立传播、反射与折射发生全反射的条件：光线由光密向光疏介质入射；入射角>临界角•全反射广泛应用到光学仪器中：全反射在理论上优于一切镜面反射，在实际的光学仪器中，常利用全反射棱镜代替平面反射镜，以较少光能的反射损失；光纤；

3、指纹检测指纹开门/考勤光线经玻璃射到指纹谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图象6、费马原理规定了光线传播的唯一可实现的路径，不论光线正向传播还是逆向传播，必沿同一路径。因而借助于费马原理可说明光的可逆性原理的正确性作业：1.推导光纤的最大入射角2.费马原理证明反射定律3.证明五角棱镜的出射光始终与入射光垂直。6、光学系统：由一系列反射、折射表面（零件）按一定方式组合而成，从而满足一定使用要求的组合共轴球面系统：各球面的球心均在一直线上Ø共轭：物经光学系统后

4、与像的对应关系（A、A′对称性）Ø物空间与像空间可能重合8、马吕斯定律Maluslaw:垂直于波面的光线束，经过任意多次反射和折射后，出射波面仍和出射光束垂直，且入射波面和出射波面对应点之间的光程相等。二、共轴球面系统的物像关系1、子午面：通过物点和光轴的截面a)光线的传播方向：自左向右为正b)球面的曲率半径：球心在球面顶点的右方为正，反之为负2、物体上每个点经过光学系统后所成完善像点的集合就是该物经过光学系统后的完善像单个折射球面对轴上物点成像是不完善的，这种成像缺陷称为像差3、