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《儀器光學系統(tǒng)設計及成像系統(tǒng).ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。
1、儀器光學系統(tǒng)設計1課程基本內(nèi)容第二章儀器光學設計基本理論第三章典型成像儀器光學系統(tǒng)設計第四章非成像儀器光學系統(tǒng)設計第五章儀器光學系統(tǒng)裝調(diào)理論及方法第一章幾何光學基本原理2第一章幾何光學基本原理3參考書籍《工程光學》-郁道銀、談恒英（工科經(jīng)典）《應用光學與光學設計基礎》-遲澤英（內(nèi)容全面）《幾何光學》-張以謨（使用廣泛）《應用光學》-王文生（光學設計詳細）《光學原理》-馬科斯.波恩（德）；埃米爾.沃爾夫（美）（經(jīng)典，全面詳細）4光學要解決的問題光的外在？光的內(nèi)在？·光的本性問題光的傳播規(guī)律量子光學
2、物理光學幾何光學波動學說光線概念經(jīng)典物理學量子物理學·光子學說5第一節(jié)光波與光線研究光的意義:90%信息由視覺獲得,光波是視覺的載體光是什么？彈性粒子－彈性波－電磁波－波粒二象性1666年：牛頓提出微粒說，彈性粒子1678年：惠更斯提出波動說，以太中傳播的彈性波1873年：麥克斯韋提出電磁波解釋，電磁波1905年：愛因斯坦提出光子假設20世紀：人們認為光具有波粒二象性6第一節(jié)光波與光線一般情況下,可以把光波作為電磁波看待，光波波長λ7光的本質(zhì)是電磁波光的傳播實際上是波動的傳播物理光學：研究光的本
3、性，并由此來研究各種光學現(xiàn)象幾何光學：研究光宏觀的傳播規(guī)律和傳播現(xiàn)象8可見光：波長在400-760nm范圍 紅外波段：波長比可見光長 紫外波段：波長比可見光短9可見光：400-760nm單色光：同一種波長 復色光：由不同波長的光波混合而成頻率和光速，波長的關(guān)系在透明介質(zhì)中，波長和光速同時改變，頻率不變10幾何光學的研究對象和光線概念幾何光學研究對象不考慮光的本性研究光的傳播規(guī)律和傳播現(xiàn)象特點不考慮光的本性，把光認為是光線11光線是能夠傳輸能量的幾何線，具有方向光波的傳播問題就變成了幾何的問題所以
4、稱之為幾何光學當幾何光學不能解釋某些光學現(xiàn)象，例如干涉、衍射時，再采用物理光學的原理光線是光學系統(tǒng)簡化設計的重要前提，是成像光學系統(tǒng)設計的理論基礎12一、光的傳播現(xiàn)象的分類第二節(jié)幾何光線基本定律燈泡空氣玻璃13光的傳播可以分類為：1、光在同一種介質(zhì)中的傳播；2、光在兩種介質(zhì)分界面上的傳播。14二、幾何光學基本定律1、光線在同一種均勻透明介質(zhì)中時：直線傳播定律·成分均勻透光2、光線在兩種均勻介質(zhì)分界面上傳播時，反射定律3、折射定律15AO:入射光線OB:反射光線OC:折射光線NN:過投射點所做的分
5、界面法線I1:入射光線和分界面法線的夾角，入射角R1:反射光線和分界面法線的夾角，反射角I2:折射光線和分界面法線的夾角，折射角16全反射現(xiàn)象現(xiàn)象水空氣AI1R1I2O1O2O3O4I017發(fā)生全反射的條件必要條件：n1>n2由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)充分條件：I1>I0入射角大于全反射角1870年，英國科學家丁達爾全反射實驗18全反射的應用用棱鏡代替反射鏡：減少光能損失194、獨立傳播定律不同光源發(fā)出的光在空間某點相遇，彼此不發(fā)生影響，各自獨立傳播理解：獨立傳播定律與干涉現(xiàn)象區(qū)別不認識的人（不共源
6、，性質(zhì)差異大）-相遇-各自回家-獨立傳播定律認識的熟人（同源；性質(zhì)差異?。ㄏ辔?振幅））-相遇-聊一會-相互影響-干涉現(xiàn)象20光路可逆光路可逆AB1、現(xiàn)象狙擊手最怕看到什么？門上貓眼？原因：光直線傳播定律（光線基本原理）物象共軛原理（光學系統(tǒng)基本原理）21應用光路可逆：求焦點光學設計中，逆向計算：目鏡，顯微物鏡等焦距儀原理？225、費馬原理費馬原理：光從一點A傳播到另一點B，無論經(jīng)過多少介質(zhì)，走過什么樣的路徑，其光程是穩(wěn)定的。（具有穩(wěn)定值或極值）廣義多元微分為零將四條基本定律進行統(tǒng)一概括光程：幾
7、何路徑與折射率的乘積理解：揭示的是光傳播的穩(wěn)定性，即光程具有極值，光程是極大、極小還是其他定值可以通過變微分公式算出23馬呂斯定律：光線束在各向同性均勻介質(zhì)中傳播時，始終保持與波面的正交性，并且入射波面與出射波面各對應點之間的光程為定值6、馬呂斯定律理解：馬呂斯定律定義了光線傳播方向，同時從波前角度闡釋了光線傳播過程中光程的特征24第三節(jié)光學系統(tǒng)類別和成像的概念各種各樣的光學儀器顯微鏡:觀察細小的物體望遠鏡:觀察遠距離的物體各種光學零件——反射鏡、透鏡和棱鏡25光學系統(tǒng)：把各種光學零件按一定方式
8、組合起來，滿足一定的要求26光學系統(tǒng)分類按介質(zhì)分界面形狀分：球面系統(tǒng)：系統(tǒng)中的光學零件均由球面構(gòu)成非球面系統(tǒng)：系統(tǒng)中包含有非球面共軸球面系統(tǒng)：系統(tǒng)光學零件由球面構(gòu)成，并且具有一條對稱軸線按有無對稱軸分：共軸系統(tǒng)：系統(tǒng)具有一條對稱軸線，光軸非共軸系統(tǒng)：沒有對稱軸線27成像基本概念透鏡類型正透鏡：凸透鏡，中心厚，邊緣薄，使光線會聚,也叫會聚透鏡會聚：出射光線相對于入射光線向光軸方向折轉(zhuǎn)負透鏡：凹透鏡，中心薄，邊緣厚，使光線發(fā)散，也叫發(fā)散透鏡發(fā)散：出射光線相對于入射光線向遠離光軸方向折轉(zhuǎn)28透鏡作用－
