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光学复习提纲2

几何光学part：

一．Abbe不变式：

1.单球面反射成像的应用，已知物距能计算像距，已知物高能计算像高，已知像的虚实关

系能判定镜面的凹凸特征，已知物高像高能计算曲率半径；

2.双球面折射成像的应用（逐次成像法），已知物距能计算像距，需指明参考点的变化情

况（或能转换到对指定的参考点比如成像相对于XX处多远等等），能计算三种放大率放大率。

二．薄透镜

1.高斯公式的应用：已知物距直接计算像距，能计算三种放大率；

2.双薄透镜组：能逐次应用高斯公式计算物像距；能根据已知物像距关系及其中一透镜焦

距去判定另一透镜焦距及发散/会聚特性；

三．厚透镜

已知厚透镜厚度、折射率及两表面曲率半径，将其成像理论用高斯形式公式

表达出来，包括：

1.解析法：计算出两球面成像各自的物方、相方焦距，确定主点位置，计算整个系统的物

方像方焦距，最后给出节点位置说明；

2.作图法：计算出两球面成像各自的物方、相方焦距，之后用作图法给出主点位置并由比

例尺算出具体值；

四．作图

掌握副光轴、焦平面概念，能熟练应用三条（以上）特征光线处理作图问题，主要包括：

1.单球面折射情形：物点在主光轴上的成像；

2.薄透镜问题：1）物点不在主光轴上（但仍然近轴）的成像；

2）已知一条光线的行进情况，判断像方焦平面位置，并以此为契机判断另外一条光线经透镜折射后的行进方向；

3.厚透镜的主点的确定，见三.2

波动光学之干涉part：

一．分波面干涉：

1.杨氏双孔干涉：掌握观察屏上条纹级数、明暗与位置的关系公式，当对某一条光线的光

程做出调整的时候（比如对双孔中的某一小孔进行树脂材料的覆盖等等），能判定条纹如何移动；或者已知条纹移动的具体细节（方向、个数）反过来判定覆盖材料的厚度及折射率；

2.洛埃镜：能判定发生干涉的区域及条纹的数目；

二．分振幅干涉：

1.等倾干涉：能定性分析薄膜厚度、干涉级数与条纹间距的关系，掌握迈克尔孙干涉仪原

理及测量光波波长的方法；

2.等厚干涉：1）尖劈类问题：能判定是否有额外光程差，能计算某处条纹的明暗及级数，

当改变介质折射率（比如空气尖劈放置入某种液体中）时，能判定条纹的移动方向和距离；

2）牛顿环：明确产生牛顿环条纹的光束来自哪两个面，掌握牛顿环公式能灵活应用，如测波长、测曲率半径、已知某两级间距能计算出另外任意两级之间间距；

波动光学之衍射part：

一．夫琅禾费衍射：

1.能写出惠更斯-菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式的具体形式并解释每一项的含义；

2.掌握单缝衍射的计算，给出单缝衍射因子；

3.应用复振幅理论计算多缝衍射光强分布，给出图样说明，以4缝衍射为例，作出光强分布图样。（以纵坐标表示光强、横坐标表示屏上位置，注明缺级项）；

4.透射光栅：某波长的单色光波照射到透射光栅上，已知两相邻主极大对应的角位置及缺级情况，求光栅常数及光栅狭缝宽度（最小值）（或已知光栅常数反求某亮纹的位置）；讨论屏幕上呈现的条纹数目是多少；

二．菲涅尔衍射：

1.能计算衍射面包含的半波带个数并以此说明轴线上光强的变化情况；以半波带的数目定性分析不同尺度的衍射特征，给出菲涅尔衍射、夫琅禾费衍射的界定；

2.对比波带片与透镜成像各自优缺点；

工程光学第一章知识点

第一章几何光学基本原理光和人类的生产活动和生活有着十分密切的关系，光学是人类最古老的科学之一。对光的每一种描述都只是光的真实情况的一种近似。研究光的科学被称为“光学”（optics），可以分为三个分支：几何光学物理光学量子光学第一节光学发展历史 1，公元前300年，欧几里得论述了光的直线传播和反射定律。 2，公元前130年，托勒密列出了几种介质的入射角和反射角。 3，1100年，阿拉伯人发明了玻璃透镜。 4，13世纪，眼镜开始流行。 5，1595年，荷兰著名磨镜师姜森发明了第一个简陋的显微镜。 6，1608年，荷兰人李普赛发明了望远镜；第2年意大利天文学家伽利略做了放大倍数为30×的望远镜。7，1621年，荷兰科学家斯涅耳发现了折射定律；1637年法国科学家笛卡尔给出了折射定律的现代的表述。8，17世纪下半叶开始，英国物理学家牛顿和荷兰物理学家惠更斯等人开始研究光的本质。 9，19世纪初，由英国医生兼物理学家杨氏和法国土木工程师兼物理学家菲涅耳所发展的波动光学体系逐渐被普遍接受。 10，1865年，英国物理学家麦克斯韦建立了光的电磁理论。 11，1900年，德国柏林大学教授普朗克建立了量子光学。 12， 1905年，德国物理学家爱因斯坦提出光量子（光子）理论。 13，1925年，德国理论物理学家玻恩提出了波粒二象性的几率解释，建立了波动性与微粒性之间的联系。14，1960年，美国物理学家梅曼研制成第一台红宝石激光器，给光学带来了一次革命，大大推动了光学以及其他科学的发展。 15，激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。激光一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。 ●光学作为一门学科包含的内容非常多，作为在工程上应用的一个分支——工程光学，内容主要包括几何光学、典型光学系统、光度学等等。 ●随着机械产品的发展，出现越来越多的机、电、光结合的产品。 ●光学手段越来越多用于机电装备的检测、传感、测量。 ●掌握好光学知识，为今后进一步学习机电光结合技术打好基础，也将会有更广阔的适应面。第二节光线和光波 1，光的本质 ●光和人类的生产、生活密不可分； ●人类对光的研究分为两个方面：光的本性，以此来研究各种光学现象，称为物理光学；光的传播规律和传播现象称为几何光学。 ●1666年牛顿提出的“微粒说” ●1678年惠更斯的“波动说” ●1871年麦克斯韦的电磁场提出后，光的电磁波 ●1905年爱因斯坦提出了“光子”说 ●现代物理学认为光具有波、粒二象性：既有波动性，又有粒子性。 ●一般除研究光与物质相互作用，须考虑光的粒子性外，其它情况均可以将光看成是电磁波。 ●可见光的波长范围：380-760nm

信息光学复习重要知识点

1.常用的非初等函数：矩形函数、Sinc函数、三角形函数、符号函数、阶跃函数、圆柱函数。 2.δ函数的定义：a.类似普通函数定义b.序列极限形式定义c.广义函数形式定义 δ函数的性质：a.筛选性质 b.坐标缩放性质 c.可分离变量性 d.与普通函数乘积性质 4.卷积，性质：线性性质、交换律、平移不变性、结合律、坐标缩放性质 5.互相关，两个函数f(x,y）和g(x,y)的互相关定义为含参变量的无穷积分 6.惠更斯-菲涅尔原理：光场中任意给定曲面上的诸面元可以看作是子波源，如果这些子波源是相干的，则在波继续传播的空间上任意一点处的光振动都可看作是子波源各自发出的子波在该点相干叠加的结果。 7.基尔霍夫理论：在空域中光的传播，把孔径平面上的光场看作点源的集合，观察平面上的场分布则等于他们所发出的带有不同权重的因子的球面子波的相干叠加。 8.角谱理论：孔径平面和观察平面上的光场分布都可以分别看成是许多不同方向传播的单色平面波分量的线性组合。 9.点扩散函数：面元的光振动为单位脉冲即δ函数时，这个像场分布函数叫做~。 10.菲涅尔衍射成立的充分条件：传递函数： 11.泰伯效应：当用单色平面波垂直照明一个具有周期性透过率函数的图片时，发现在该透明片后的某些距离上出现该周期函数的现象，这种不用透镜就可以对周期物体成像的现象称为~。 12.夫琅禾费衍射： 13.衍射受限系统：不考虑系统的几何像差，仅仅考虑系统的衍射限制。 14.单色信号的复表示：去掉实信号的负频成分，加倍实信号的正频成分。多色信号的复表示： 16.如果两点处的光扰动相同，两点间的互相干函数将变成自相干函数。 18.光学全息：利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光波前的全部信息都储存在记录介质中，做记录的干涉条纹图样被称为“全息图”，当用光波照射全息图时，由于衍射原理能能重现出原始物光波，从而形成与原物体逼真的三维像，这个波前记录和重现的过程成为~ 19.+1级波（虚像），-1级波（实像），±1级波（赝像） 20.从物光与参考光的位置是否同轴考虑：同轴全息、离轴全息。从记录时物体与全息图片的相对位置分类：菲涅尔全息图、像面全息图、傅里叶变换全息图。从记录介质的厚度考虑：平面全息图、体积全息图。 21.菲涅尔全息图：记录平面位于物体衍射光场的菲涅尔衍射区，物光由物体直接照到底片上傅里叶全息图：物体或图像频谱的全息记录。

信息光学重点解答题

（1）()?? ? ? ?-=?? ? ??-?? ? ? ?-=?? ? ??--2 5.22 121*232121*32x rect x rect x x rect x δδ （2）()()1*=x rect x comb （3）??? ??+21x rect *?? ? ??-21x rect 设卷积为()x g ，当0≤x 时，()x g =220+=?+x d x α，当0>x 时，()x g =x d x -=?22α ()?????>-<+=0,2 10 ,212x x x x x g 即 ()?? ? ??Λ=22x x g （4）已知()2 ex p x π-的傅里叶变换为()2 ex p πξ-，求 (){}()222 ex p ex p ξππ-=-x (){}() 2 2222 2ex p 22/ex p ξσππσ-=-x （5）单位振幅的单色平面波垂直入射到一半径为a 的圆形孔径上，试求菲涅耳衍射图样在轴上的强度分布解：孔径平面撒谎能够的透射场为()??? ? ??+=a y x circ y x U 2020000,由菲涅耳公式，当0==y x 时，得到轴上点的复振幅分布为 ()()0020 202 020 2exp exp ;0,0dy dx z y x jk a y x circ z j jkz z U ??? ? ??+??? ? ? ?+=??∞∞-λ ()rdr z r jk d z j jkz a ?????? ??=02202exp exp π θλ()??? ? ?????? ??-=z a z a jk jkz j λπ2sin 4exp exp 222 ()??? ? ??=z a z I λπ2sin 4;0,022 (6)焦距 mm f 500=，直径mm D 50=的透镜将波长nm 8.632=λ的激光束聚焦，激光束的截面mm D 201=。试求透镜焦点处的光强是激光束光强的多少倍？解：设入射激光束的复振幅为0A ，强度为200A I =，通过透镜后的出射光场为，将此式代入菲涅耳衍射公式，并令0==y x 得焦点处的复振幅和光强为 ()()()4exp 2/exp ;0,02100012 020 0D z j jkz A dy dx D y x circ z j jkz A f U πλλ=??? ? ? ?+=??∞∞- ()6 02120 104;0,0?≈??? ? ??=I f D A f I λπ （14）彩虹全息照相系统中使用狭缝的作用是什么?为什么彩虹全息图的色模糊主要发生在狭缝垂直的方向上？在彩虹全息照相中使用狭缝的目的是为了能在白光照明下再现准单色像。在普通全息照相中，若用白光照明全息图再现时，不同波长的光同时进入人眼，我们将同时观察到相互错位的不同颜色的再现像，造成再现像的模糊，即色模糊。在彩虹全息照相中，由于狭缝起了分色作用，再现过程中不同波长的光对应不同的水平狭缝位置，通过某一狭缝位置只能看到某一准单色的像，从而避免了色模糊。在彩虹全息照相中，为了便于双眼观察，参考平面波的选择总是使全息图的光栅结构主要沿水平方向，因而色散沿竖直方向。狭缝沿水平方向放置，这样色散方向与狭缝垂直，即色模糊主要发生在与狭缝垂直的方向上，这样做的结果便于人眼上下移动选择不同颜色的准单色像

初中物理光学复习提纲.doc

第二章《光现象》复习提纲一、光的直线传播光源：本身能够发光的物体叫光源。分为天然光源和人造光源。 1、光的传播 ①传播规律：光在同种均匀介质中沿直线传播。 ②光线：为了表示光的传播情况，我们通常用一条带箭头的直线表示光的传播轨迹和方向，这样的直线叫做光线。光线实际上不存在的。 ③光的直线传播的应用及形成的现象： a激光准直 b影子的形成(透明的物体不能形成影子) c日食月食的形成（发生日食时，月球在太阳与地球之间） d小孔成像。小孔成像的特点：倒立的实像，与小孔的形状无关。 2、光的速度光在真空中的传播速度c=3×108m/s=3×105km/s。在水中为真空中的3/4。玻璃中为真空中的2/3。

1光年=9.46×1015m 光年是长度单位，不是时间单位。二、光的反射 1、定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。 2、反射定律：（1）反射光线与入射光线、法线在同一平面内；（2）反射光线和入射光线分居法线两侧；（3）反射角等于入射角。（反射要说在前面）光的反射过程中光路是可逆的。 3、反射的分类： ⑴镜面反射——平行光射到光滑平整的物体表面上，反射光线仍平行的反射。镜面反射的条件：反射面光滑平整。 ⑵漫反射——平行光射到凹凸不平的物体表面上，反射光线向着不同方向的反射。漫反射遵守光的反射定律。区别镜面反射和漫射的方法：站在不同的方位看物体，如亮度差不多，则是漫反射，如明亮程度不同，则是镜面反射。 4、凹面镜和凸面镜（1 （2 三、平面镜成像

1、平面镜成像特点 ①物和像大小相等②物和像到平面镜的距离相等。③物和像对应点的连线与镜面垂直。④像和物的左右相反。⑤平面镜所成的像是虚像（作图时用虚线）（注意：平面镜中像的大小只与物体有关，只要物体的大小不变，那么像的大小就不会变）平面镜成像的原理：光的反射定理 2、实像和虚像：实像：实际光线会聚所成的像，可用光屏承接虚像：光线的反向延长线的会聚所成的像，不能有光屏承接。四、光的折射 1、折射现象光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。 2、折射规律：（1）折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；（2）折射光线和入射光线分居法线两侧；（3）光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射角小于入射角，光从水中或其他介质中斜射入空气中时，折射角大于入射角光在哪种介质中传播速度越大，那么光在这种介质中与法线的夹角越大

光学工程

光学工程光学工程专业是一门历史悠久而又年轻的学科。它的发展表征着人类文明的进程。它的理论基础——光学，作为物理学的主干学科经历了漫长而曲折的发展道路，铸造了几何光学、波动光学、量子光学及非线性光学，揭示了光的产生和传播的规律和与物质相互作用的关系。六十年代初第一台激光器的问世，实现了高亮度和高时一空相干度的光源，使光子不仅成为了信息的相干载体而且成为了能量的有效载体，随着激光技术和光电子技术的崛起，光学工程已发展为光学为主的，并与信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。主要课程光学设计，激光原理和技术，导波光学，薄膜光学，光学材料与工艺，辐射度学和色度学，傅里叶光学，光学信息处理，非线性光学，量子光学，光通讯原理，计量、检测和传感技术，光学计量与测试。就业前景近些年来，在一些重要的领域，信息载体正在由电磁波段扩展到光波段，从而使现代光学产业的主体集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。

这些产业一般具有数字化、集成化和微结构化等技术特征。在传统的光学系统经不断地智能化和自动化，从而仍然能够发挥重要作用的同时，对集传感、处理和执行功能于一体的微光学系统的研究和开拓光子在信息科学中作用的研究，将成为今后光学工程学科的重要发展方向。有专业人士把光学工程分为两类，一类从横向看，光学工程可以选择的研究所好公司相对来讲还是比较少的，就业面要窄一些，相比之下就远不如机械、电子等专业好就业。从纵向来看，以上几大类型的专业的就业面，相对来讲都差不多，就业前景以及就业面都比较好。就业方向 1.光电成像器件及宽束电子光学：主要从事各种光电成像器件的原理与技术、设计、检测及应用技术，宽束电子光学系统及设计等方面的研究工作。 2.虚拟现实与增强现实技术：主要从事虚拟现实与增强现实算法、技术、系统，及其在各领域的应用等方面的研究工作。 3.微光与红外热成像技术：主要从事微光与红外成像探测理论、技术与系统的设计、测试、模拟仿真及总体技术，目标与环境光学特性，图像目标探测、识别与跟踪技术等方面的研究工作。 4.图像工程与视频处理技术：主要从事图像信息与视频信号采集、提取、处理、压缩、融合、传输及其实时实现等技术，以及质量评价等方面的研究工作。

2014信息光学布置作业

1.1 已知：连续函数f(x),a>0,b>0,求下列函数：（1）h(x)=f(x)δ(ax-x 0) (2) g(x)=f(x)comb[(x-x 0)/b] 1.4 求傅里叶变换式 1.5 已知线性空不变系统输入为 1.6 )()()()5.0()5.0()()(*)(. 2.1a x k a x k x h b a x Atri b a x Atri x f x h x f ++-=++-=δδ其中：。利用图解法求卷积出图形。求函数的自相关，并画已知函数)2()2()( 3.1-++=x rect x rect x f )()21(21)4()2(sin )3()()()2()1(0 2x rect x comb x A b x tri a x tri b a x rect *? ?? ??-πξ频谱图形。要求画出输出函数及其。求系统输出系统传递函数为)().3()()(x g rect x comb x g '=ξ 频域）求系统的输出（空域与若系统相应为形波，输入为有限延伸的矩给定一个线性不变系统)1()() ()]100 ()3(31[)(-=*=x rect x h x rect x rect x comb x g

2.1 尺寸为a ×b 的不透明矩形屏被单位振幅的单色平面波垂直照明，求出紧靠屏后的平面上透射光场的角谱。 2.3 如图所示孔径由两个相同的矩形孔构成，长度为b ，中心相距为d 。采用单位振幅的单色平面波垂直照明，求相距为z 的观察平面上夫琅和费图样的强度分布。 2.4 余弦型振幅光栅的复振幅透过率为式中，d 为光栅周期，a>b>0。观察平面与光栅相距z 。当z 分别取下列各数值： (1) (2) 时，确定单色平面波垂直照明光栅，在观察平面上产生的强度分布。 2.5 试分析物体置于透镜前时，透镜后焦平面上光场复振幅及光强分布。 2.6 对于物体置于透镜之后的变换光路，为了消除在物体频谱上附加的位相弯曲，可在紧靠输出平面前放置一个透镜。问这个透镜的类型以及焦距如何选择？（忽略透镜孔径影响） 3.1 单位振幅的单色平面波垂直照明一个直径为5cm,焦距为80cm 的透镜。在透镜的后面20cm 的地方，以光轴为中心放置一个余弦型振幅光栅，其复振幅透过率为假定L =1cm, f 0=100周/cm, l =0.6mm 。画出焦平面上沿 xf 轴的强度分布。标出各衍射分量之间的距离和各个分量的宽度（第一个零点之间）的数值。 ()?? ? ????? ??+=L y L x x y x t 0000rect rect 2cos 121),(πξ1 ),(),(2.22 020202000≤++=y x y x circ y x t 式中布：样在孔径轴上的强度分，求菲涅尔衍射图如下透过率函数的孔径面波垂直照明具有采用单位振幅的单色平()d x b a x t 0 0π2cos +=λ22d z z T ==λ2 2d z z T ==

光学复习资料波动光学部分

光学复习资料(波动光学部分)

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一、双光束干涉： 1. 如图所示，折射率2 1.2n =的油滴落在3 1.5n =的平板玻璃上，形成一上表面近似于球面的油膜测得油膜中心最高处的高度 1.1m d m μ=，用600nm λ=的单色光垂直照射油膜，求： (1) 油膜周边是暗环还是明环？ (2) 整个油膜可看到几个完整暗环？解：(1)因为光在油膜的上下表面反射时，均发生半波损失，故光程差： 22n d δ= 在油膜的边缘处，0d =，故0δ=，为亮纹。 (2)产生暗纹的条件是()22212 n d j λ δ==+，(j 为整数)，故 222211 3.922 m n d n d j λ λ= - ≤-= 所以暗环最高级3j =，整个油膜可以看到4个完整暗环。 2. 如图所示，这是一种利用干涉条纹的移动来测量气体折射率的原理性结构。在双缝之一1S 后面置放一长度为l 的透明容器，待测气体徐徐注入容器而使空气逐渐排出，在此过程中，观察者视场中的条纹就将移动，人们可由条纹移动的方向和数目，测定气体的折射率。 (1)若待测气体的折射率大于空气折射率，试预测干涉条纹怎样移动？ (2)设l 为2cm ，光波长为589.3nm ，空气折射率为1.000276；往容器内充以氯气，观测到条纹移动了20个，求待测氯气的折射率。 2 n m d λ 3 n S 1 S 2 S P l

解：(1) 条纹向上移动。 (2) 光程差变化为： 1 20 δλ = () 20 n n l δ=- 根据题意， 12 δδ = 解得 20 1.000865 n n l λ =+= 3. 如图所示的劳埃德镜装置中，各物理量的数值分别为：2 a cm =，3 b m =，5 c cm =， 0.5 e mm =。光波的波长为589.3nm λ=。试求： (1) 屏上条纹间距； (2)屏上的总条纹数。解：(1) 劳埃德镜为双光束干涉，两个光源的间距为：2 d e = 条纹间距为： 1.77 a b c y r mm d d λ λ ++ ?=== (2) 干涉区域的线度为： () 1221 21 tan tan y y y Oy Oy c b b αα ==- =+- a e c b S O

(完整word版)郁道银主编_工程光学(知识点)

1 、波面：点光源发出的光波向四周传播时，某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称波面。 2 、几何光学的四大基本定律 1 ）光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光是沿着直线传播的。 2 ）光的独立传播定律：不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此互不影响，各光束独立传播。 3 ）反射定律和折射定律（全反射）：全反射：当光线从光密介质向光疏介质入射，入射角大于临界角时，入射到介质上的光会被全部反射回原来的介质中，而没有折射光产生。sinI m =n ’/n ，其中I m 为临界角。 3 、费马原理光从一点传播到另一点，其间无论经历多少次折射和反射，其光程为极值。 4 、马吕斯定律光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面正交，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 5 、完善成像条件（3种表述) 1）、入射波面为球面波时，出射波面也为球面波； 2）、入射光束为同心光束时，出射光束也为同心光束； 3）、物点A 1及其像点A k ’之间任意二条光路的光程相等。 6 、单个折射面的成像公式（定义、公式、意义） r n n l n l n -= -''' r l l 21'1=+ ( 反射球面，n n -=' ) 7 、垂轴放大率成像特性： β>0,成正像，虚实相反；β<0,成倒像，虚实相同。|β|>1,放大；|β|<1，缩小。注：前一个系统形成的实像，若实际光线不可到达，则为下一系统的虚物。若实际光线可到达，则为下一系统的实物。 8 、理想光学系统两焦距之间的关系 n n f f ''-= 9 、解析法求像方法为何？（牛顿公式、高斯公式） 1）牛顿公式： 2）高斯公式： ' 11'1f l l =-

信息光学复习提纲

信息光学复习提纲（自编）第一章二维线性系统 1．空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？ 2．空间频率分量的定义及表达式？ 3．平面波的表达式和球面波的表达式？对于单色光波。时间量空间量 22v T πωπ== 22K f ππλ== 时间角频率空间角频率其中：v ----时间频率其中：f ---空间频率 T----时间周期 λ-----空间周期物理意义： ① 当0 90,,<γβα时0,,>z y x f f f ，表示k 沿正方向传播；当0 90,,>γβα时0,,

光学遥感技术复习大纲2016.

光学遥感1- 4章复习大纲第一章绪论 1、遥感的定义，遥感技术系统包括哪几个部分？从不同高度的平台上，使用遥感器收集物体的电磁波信息，再将这些信息传输到地面并进行加工处理，从而达到对物体进行识别和监测的全过程。 2、遥感有哪几种主要分类？ 1）按遥感对象分类 2）按应用空间尺度分 3）按遥感平台分类 4）按电磁波波谱分类 5）按传感器接收信号的来源和方式分类 6）按波段宽度及波谱的连续性分类 7）按不同的应用领域分类 8）按遥感资料形式分类 3、遥感的发展主要经历了哪几个阶段？大体经历三个阶段：常规航空摄影阶段、航空遥感阶段和航天遥感阶段 4、试述光学遥感的主要应用 1、在国防军事方面，光学遥感已成为军事侦察与军事作战的重要手段（1）可见光遥感已成为对地侦察和打击评估的重要手段和方法（2）微光遥感已成为全天候观察和监视重要手段和方法（3）红外遥感已成为对空监视和战略预警的重要手段和方法（4）紫外遥感系统利用“日盲”特性迅速准确的探测和跟踪到攻击目标（5）高光谱遥感在军事上的应用主要是：进行目标识别、地雷探测、搜索营救等，识别伪装方面，他能够根据目标与伪装物或者自然物不同的光谱特性发

现真正目标 2、遥感在农业和林业的应用（1）资源调查。（2）资源监测（3）作物估产（4）病虫害监测预报 3、地学应用（1）地质构造（2）岩石（3）矿床勘探 4、海洋方面：利用遥感可测定海岸地形、浅海海底地貌、方向、流速、海面温度、浮游生物区和生物量、盐分、水质等 5、水文方面 6、环境方面：水污染、大气污染、地表污染、地震、火山活动等的监测 7、测绘方面：制作地形图、校正更新现有地图、制作影像地图第二章 1、光学遥感技术中常用的电磁波波段有哪些？各有那些特性？（1）紫外线：紫外线的波长为0.01～0.4μm,主要源于太阳辐射。由于太阳辐射通过大气层时被吸收，只有0.3～0.4μm的紫外线能部分的穿过大气层，但散射严重。因大多数地物在该波段的反射较小，仅部分地物如萤石和石油等在此波段可以表现出来（2）可见光：在此波段大部分地物都具有良好的亮度反差特性，不同地物在此波段的图像易于区分（3）红外线：红外线波段较宽，在此波段地物间不同的反射特性和发射特性都可以较好地表现出来，因此该波段在遥感成像中有重要的应用。（4）微波:由于微波遥感是采用主动方式进行的，不受光照等条件的限制，白天、晚上均可进行地物的微波特性成像，因此微波遥感是一种全天时的遥感技术。微波波段在航空航天遥感中均能应用

2019河北工业大学考研大纲-822 工程光学基础

河北工业大学2019年硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲科目代码：822 科目名称：工程光学基础适用专业：仪器科学与技术、仪器仪表工程（专业学位）一、考试要求工程光学基础适用于河北工业大学机械工程学院仪器科学与技术专业、仪器仪表工程（专业学位）专业硕士研究生招生专业课考试。主要考察对于工程光学基础的基本概念、方法及运用所学知识分析问题和解决问题的能力。二、考试形式试卷采用客观题型和主观题型相结合的形式，主要包括选择题、填空题、判断题、简答题、计算题、分析论述题、设计题等。考试时间为3小时，总分为150分。三、考试内容（一）几何光学基本定律与成像概念 1、几何光学的基本定律：折射定律、反射定律、全反射定律、马吕斯定律、费马原理等。 2、几何光学的基本概念：光波、折射率等。（二）光线光路计算及近轴区成像 1、单个折射球面光线计算能够利用公式进行实际光路中的光线轨迹运算。 2、近轴区单个折射球面及球面系统的成像物象位置关系计算能够利用光线追迹计算结果初步判断光学系统的像差；能够利用近轴区的各种公式计算像的位置，像的大小并判断像的虚实。（三）理想光学系统

1、理想光学系统的基本理论能够利用共线成像理论求解基点和基面，并完成图解法求像。 2、理想光学系统的解析法求像能够利用工作理想光学系统的各种计算公式计算理想光学系统的物象位置关系、计算像的大小、位置并判断像的虚实；能够利用节点的性质进行实际问题的分析。 3、光学系统的组合利用两个理想光学组合等效系统的基点和基面的几何求解方法求解任何所需要的透镜。利用正切法将三个及以上系统的组合等效系统求解。 4、透镜能够利用透镜的相关公式求解透镜的焦距和基点位置。（四）平面与平面元件 1、平面元件简介能够利用平面镜的成像特性解释各种有关平面镜的光学现象及成像特点。能够利用平面镜的旋转性、平移性、双面镜的成像特性进行系统设计。 2、平行平板能够平行平板成像公式及成像特性解释有关光学现象并应用到实际之中。 3、反射棱镜及像方坐标系求解能够利用反射棱镜像方坐标系及透镜在不同情况下的像方坐标系的求解方法求解系统的像方坐标系；能够利用棱镜的光学系统的成像方法进行光学系统分析。 4、折射棱镜及光楔利用折射棱镜最小偏向角的原理解决实际光学问题；学生能够利用光楔的作用分析其在光学系统中的作用。

光学薄膜技术复习提纲讲解

光学薄膜技术复习提纲、典型膜系减反射膜（增透膜） 1、减反射膜的主要功能是什么？是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量, 减少或消除系统的杂散光。 ★ 2、单层减反射膜的最低反射率公式并计算厂宀 >2 llo —111 /11；#-1 R= ------------ <山+爲沁+/ ★ 3、掌握常见的多层膜系表达，例如 G| H L | A 代表什么？ G| 2 H L | A ? ★ 4、什么是规整膜系？非规整膜系？把全部由入0/4整数倍厚度组成的膜系称为规整膜系，反之为非规整膜系。 ★ 5、单层减反射膜只能对某个波长和它附近的较窄波段内的光波起增透作用。为了在较宽的光谱范围达到更有效的增透效果，常采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。 ★ 6 V 形膜、W 形膜的膜系结构以及它们的特征曲线。P16-17 ㈡高反射膜 ★ 1、镀制金属反射膜常用的材料有铝（AI ）、银（Ag ）、金（Au ）、铬等。 ★ 2、金属反射膜四点特性。P29 ① 高反射波段非常宽阔，可以覆盖几乎全部光谱范围，当然，就每一种具体的金属而言，它都有自己最佳的反射波段。 V --G I HL| A / M |=! !膜 / fix 一上 —\ >< WG | 2HL | A 0 400 450 500 550 600 650 700 VUavelsnqth (rm ) 43 2 yuf5o2lpu 家

②各种金属膜层与基底的附着能力有较大差距。如Al、Cr、Ni （镍）与玻璃附着牢固；而Au、 Ag与玻璃附着能力很差。 ③金属膜层的化学稳定性较差，易被环境气体腐蚀。 ④膜层软，易划伤。㈢分光膜 1什么是分光膜？中性分束镜能够在一定波段内把一束光按比例分成光谱成分相同的两束光，也即它在一定的波长区域内，如可见区内，对各波长具有相同的透射率和反射率之比值一一透反比。因而反射光和透射光不带有颜色，呈色中性。 ★2、归纳金属、介质分束镜的优缺点：金属分束镜p32 优点：中性好，光谱范围宽，偏振效应小，制作简单缺点：吸收大，分光效率低。使用注意事项：光的入射方向介质分束镜p30 优点：吸收小，几乎可以忽略，分光效率高。缺点：光谱范围窄，偏振分离明显，色散明显。 5、偏振中性分束棱镜是利用斜入射时光的偏振，实现50/50中性分光。㈣、截止滤光片 ★1、什么是截止滤光片？什么是长波通、短波通滤光片？p33 截止滤光片是指要求某一波长范围的光束高效透射，而偏离这一波长的光束骤然变化为高反射的干涉截止滤光片。抑制短波区、透射长波区的截止滤光片称为长波通滤光片。抑制长波区、透射短波区的截止滤光片称为短波通滤光片。 2、截止光滤片的应用：彩色分光膜。P51 ①图2.4.13分光原理；②解决棱镜式分光元件偏振效应的方法是合理设计分光棱镜的形式，尽可能减小光束在膜面上的入射角。㈤、带通滤光片 ★1、什么是带通滤光片？P58

《工程光学基础》考试大纲

《工程光学基础》考试大纲主要参考书目 1．工程光学基础教程，郁道银，谈恒英，机械工业出版社，2008 2．工程光学（第4版），郁道银，谈恒英，机械工业出版社，2016 考试内容和考试要求一、几何光学基本定律与成像概念考试内容： 1、几何光学基本定律 2、成像基本概念与完善成像 3、近轴光学系统考试要求： 1、掌握光学基本定律及几何光学基本概念 2、掌握成像概念与完善成像条件 3、掌握近轴光线及成像特点、掌握光轴光线成像计算二、理想光学系统考试内容 1、理想光学系统的基点与基面 2、理想光学系统的物像关系 3、理想光绪系统的放大率 4、理想光学系统的组合考试要求： 1、掌握理想光学系统的基点与基面概念 2、掌握理想光学系统的求物像关系（作图法与计算法） 3、掌握理想光绪系统的放大率概念与相关计算 4、理解理想光学系统的组合方法及计算三、平面系统考试内容 1、平面镜成像

2、平行平板 3、反射棱镜 4、折射棱镜与光楔考试要求： 1、掌握平面镜成像规律 2、掌握平行平板成像规律 3、掌握反射棱镜成像与成像方向判断 4、了解折射棱镜与光楔传光特性四、光学系统中的光阑和光束限制考试内容 1、光阑 2、照相系统中的光阑 3、望远镜系统中成像光束的选择 4、显微镜系统中的光束限制与分析考试要求： 1、掌握光阑的分类及作用 2、掌握照相系统中光束限制分析 3、掌握望远镜系统中成像光束分析方法 4、掌握显微镜系统中的光束限制与分析五、光度学考试内容 1、辐射量与光学量及其单位 2、光传播过程中光学量的变化规律 3、成像系统像面的光照度考试要求： 1、掌握光学量及其单位 2、理解光传播过程中光学量的变化规律 3、理解成像系统像面的光照度的计算六、典型光学系统考试内容 1、眼睛及其光学系统

光学复习资料含答案

光学复习题 3.设光栅平面、透镜均与屏幕平行．则当入射的平行单色光从垂直于光栅平面入射变为斜入射时，能观察到的光谱线的最高级次k (A) 变小．(B) 变大． (C) 不变．(D) 改变无法确定． 5.一束光强为I0的自然光，相继通过三个偏振片P1、P2、P3后，出射光的光强为I＝I0 / 8．已知P1和P3的偏振化方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为零，P2最少要转过的角度是 (A) 30°．(B) 45°． (C) 60°．(D) 90°． 6.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2 的反射光 (A) 是自然光． (B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面． (C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面． (D) 是部分偏振光．二.填空题 1.如图所示，假设有两个同相的相干点光源S1和S2，发出波长为λ的光．A是它们连线的中垂线上的一点．若在S1与A之间插入厚度为e、折射率为n的薄玻璃片，则两光源发出的光在A点的光程差＝________．若已知λ＝500 nm，n＝1.5，A点恰为第四级明纹中心，则e＝_____________nm．(1 nm =10-9 m) (n-1)e，4×103 2.如图所示，在双缝干涉实验中SS1＝SS2，用波长为λ的光照射双缝S1和S2，通过空气后在屏幕E上形成干涉条纹．已知P点处为第三级明条纹，则S1和S2到P点的光程差为__________．若将整个装置放于某种透明液体中，P点为第四级明条纹，则该液体的折射率n＝____________． 3λ ，1.33 三.计算题 2.一衍射光栅，每厘米200条透光缝，每条透光缝宽为a=2×10-3 cm，在光栅后放一焦距f=1 m的凸透镜，现以λ=600 nm (1 P E

范崇澄等导波光学

附录A2 贝塞尔函数 A2.1 微分方程第一类和第二类贝塞尔函数)x (J ν、)x (N ν以及第一类和第二类汉克尔函数)x (H ) 1(ν 、 )x (H )2(v 均满足下列微分方程 0F )x (dx dF x dx F d x 222 22 =ν?++ （A2-1）第一类和第二类变态贝塞尔函数)x (I ν、)x (K ν均满足下列微分方程 0G )x (dx dG x dx G d x 222 22 =ν+?+ （A2-2） A2.2 贝塞尔函数、汉开尔函数以及变态贝塞尔函数之间的关系 )x (jN )x (J )x (H ) 1(ννν +=； )x (jN )x (J )x (H )2(ννν?= （A2-3） );x (I j )jx (J ννν= )x (I )jx (J 00=； )x (jI )jx (J 11= （A2-4） )x (J )1()x (J νν ν??= （A2-5） )x (K )x (K )x (H j 2)jx (K ) 1(1νν?ν+νν=?? ?? ??π=? （A2-6） A2.3 递推关系及微分关系有关)x (J ν 的公式同样适用于)x (N ν、)x (H ) 1(ν、)x (H )2(ν )x (J )x (J x 2)x (J 1v 1±ν?ν =m （A2-7） )x (I )x (I x 2)x (I 11±ννν+ν ± =m （A2-8） )x (K )x (K x 2K 1)x (1±ννν+ν =m m （A2-9） )x (J x ) x (J dx )x (dJ 1m m ννν±ν= （A2-10） )}x (J )x (J {2 1 11+ν?ν?= A2-11） )x (I )x (I x dx )x (dI 1v m m νν+ν = （A2-12）

信息光学简介

信息光学是现代光学前沿阵地的一个重要组成部分。信息光学采用信息学的研究方法来处理光学问题，采用信息传递的观点来研究光学系统，这之所以成为可能，是由于下述两方面的原因。首先，物理上可以把一幅光学图象理解为一幅光学信息图。一幅光学图象，是一个两维的光场分布，它可以被看作是两维空间分布序列，信息寓于其中。而信息学处理的电信号可以看作是一个携带着信息的一维时间序列，因此，有可能采用信息学的观点和方法来处理光学系统。然而，仅仅由于上述原因就把信息学的方法引入光学还是远远不够的。在光学中可以引入信息学方法的另一个重要原因是光学信号通过光学系统的行为及其数学描述与电信号通过信息网络的行为及其数学描述有着极高的相似性。在信息学中，给网络输入一个正弦信号，所得到的输出信号仍是一个正弦波，其频率与输入信号相同，只不过输出波形的幅度和位相（相对于输入信号而言）发生了变化，这个变化与、且仅与输入信号的性质以及网络特点有关。在光学中，一个非相干的光强按正弦分布的物场通过线性光学系统时，所得到的像的光强仍是同一频率的正弦分布，只不过相对于物光而言，像的可见度降低且位相发生了变化，而且这种变化亦由、且仅由物光的特性和光学系统的特点来决定。很显然，光学系统和网络系统有着极强的相似性，其数学描述亦有共同点。正因为如此，信息学的观点和方法才有可能被借鉴到光学中来。信息学的方法被引入光学以后，在光学领域引起了一场革命，诞生了一些崭新的光学信息的处理方法，如模糊图象的改善，特征的识别，信息的抽取、编码、存贮及含有加、减、乘、除、微分等数学运算作用的数据处理，光学信息的全息记录和重现，用频谱改变的观点来处理相干成像系统中的光信息的评价像的质量等。这些方法给沉寂一时的光学注入了新的活力。信息光学和网络系统理论的相似是以正弦信息为基础的，而实际的物光分布不一定是正弦分布，因此，在信息光学中自然必须引入傅里叶分析方法。用傅里叶分析法可以把一般光学信息分解成正弦信息，或者把一些正弦信息进行傅里叶叠加。把傅里叶分析法引入光学乃是信息光学的一大特征。在此基础上引入了空间频谱思想来分析光信息，构成了信息光学的基本特色。信息光学的基本规律仍然没有超出经典波动理论的范围，它仍然以波动光学原理为基础。信息光学主要是在方法上有了进一步的发展，用新的方法来处理原来的光学问题，加深对光学的理解。当然如果这些发展只具有理论的意义，它就不会像现在这样受到人们的重视，它除了可以使人们从更新的高度来分析和综合光现象并获得新的概念之外，还由此产生了许多应用。例如，引入光学传递函数来进行像质评价，全息术的应用等。

《工程光学基础》科目代码841考研大纲

《工程光学基础》（科目代码841）考研大纲注意：本考试大纲仅适用2015年浙江大学研究生入学考试 1、考研建议参考书目郁道银、谈恒英主编《工程光学》第1～7，10～16章，机械工业出版社。 2、基本要求： 1)熟练掌握几何光学的基本定律，了解费马原理，掌握完善成像条件； 2)熟练掌握共轴球面系统、平面系统和理想光学系统成像的基本特征，掌握基点、焦距、放大率、物像关系、拉赫不变量等概念及相关计算并能熟练作图，掌握光组组合的计算与作图方法；掌握光的色散原理和光学材料的描述参数； 3)熟练掌握光学系统的孔径光阑及入瞳出瞳、视场光阑、渐晕光阑的概念、判断、作用和计算方法，光学系统景深及远心光学系统的基本特征； 4)熟练掌握光度学各物理量的意义和国际标准量纲体系，掌握光学系统传输光能的特征； 5)熟练掌握各种几何像差的概念和基本特征； 6)熟练掌握各种典型光学系统的成像原理、光束限制、放大倍率、分辨本领，掌握显微镜、投影系统及其照明系统、望远镜和转像系统的关系，能够解决典型光学系统的外形尺寸计算问题。 7)熟练掌握光的电磁波表达形式和电磁场的复振幅描述；掌握光在介质分界面上的反射和折射，尤其是正入射的情况；掌握光波的叠加原理与方法。 8)熟练掌握光程差概念以及对条纹的影响及基本的等厚等倾干涉系统。掌握条纹定域和非定域的概念及条纹可见度概念；典型的多光束干涉系统以及单层增透、减反膜的计算结论和实际应用。 9)熟练掌握典型的夫朗和费衍射系统概念和计算；掌握闪耀光栅的原理和计算；衍射极限的概念及在典型光学系统设计中的运用；夫朗和费衍射与傅立叶变换的关系；菲涅耳波带片的概念和使用。 10)熟练掌握电磁场叠加以及空间频率的概念；掌握4F系统光学系统用于光学信息处理的概念和过程；相干光学系统和非相干光学系统对成像影响的结论和运用；空间滤波的概念及简单计算。 11)熟练掌握平面电磁波在晶体中的传播过程及寻常光线、非寻常光线各电磁分量之间的关系；掌握惠更斯作图法及应用；典型晶体器件的琼斯矩阵表示及其应用；典型类型偏振光的判断。 12)熟悉平板波导基本原理及特性；掌握激光器基本原理、组成及特性；熟悉激光器的谐振腔理论及速率方程理论；了解半导体激光器基本原理，并熟悉双异质结半导体激光器的基本结构及特点；了解电光调制基本原理。