应用光学公式总结

应用光学公式总结（通用3篇）

1.应用光学公式总结 篇一

可见光的波长范围：380-780nm 单色光：同一波长的光引起眼睛的感觉是同一个颜色，称之为单色光； 复色光：由不同波长的光混合成的光称为复色光； 白光是由各种波长光混合在一起而成的一种复色光。

光波向周围传播，在某一瞬时，其相位相相同的各点所构成的曲面称为波面、对应于波面为球面的光束称为同心光束。

球面光波对应的同心光束按光的传播方向不同又分为会聚光束和发散光束 光线在均匀介质中按直线传播，称直线传播定律。

来自不同方向的光线在介质中相遇后，各保持原来的传播方向继续传播，这就是光的独立传播定律 一定波长的单色光在真空中的传播速度与它在给定介质中的传播速度之比，称为该介质对指定波长的光的绝对折射率。

相对折射率：当光线从第一介质进入第二介质时，第二介质相对于第一介质的折射率称为相对折射率，其值为第二介质折射率与第一介质折射率之比，记为n21。

入射角的正弦和折射角的正弦之比为一常数，即sinθ1/sinθ2 = n21，n21称为介质2相对介质1的相对折射率。上式称为斯涅尔（Snell）定律。

光纤按折射率随r分布特点可分为均匀光纤和非均匀光纤两种。只要满足光线在其中全反射，则可实现无损传输。

光程定义:光线在介质中的几何路程与该介质折射率的乘积

光程可以理解为光在介质中从一点传到另一点的时间内,光在真空中传播的距离.光从空间的一点到另一点的实际路径是沿着光程为极值的路径传播的。或者说,光沿着光程为极大、极小或常量的路径传播。

共轭：据光路可逆定理，如把像点A`看成物点，则由此物点发出的光线必交于A点，则A点成了A`的像，A与A`点间这种对应关系称为共轭

物像空间的折射率的规定：物空间介质折射率须按实际入射光线所在的系统前方空间介质的折射率来计算；像空间介质的折射率按实际出射光线所在系统后方空间介质折射率来计算，而不管其是实物/虚物点，还是实像/虚像点。

共轴理想光学系统的特殊性质：      轴上点的像也在光轴上；

位于过光轴的某一截面内的物点对应的像点必位于同一平面内； 过光轴的任意截面成像性质都是相同的。可以用一个过光轴的截面来代表一个共轴系统。垂直于光轴的物平面，它的像平面也必然垂直于光轴。

完善成像时，物点与像点间各光线的光程相等，这便是物像之间的等光程性。焦平面与无穷远物面共轭

• • 以焦点为原点的——牛顿公式 以主点为原点的——高斯公式

拉格朗日-亥姆霍兹不变式（拉赫不变量）：实际光学系统在近轴范围内成像的一种普遍特性。共轴球面系统的特点是所有透镜表面的球心必须排列在同一条直线上

fl`2f122f`lf`平面镜棱镜系统主要作用有：

(1)将共轴系统折叠以缩小仪器的体积和减轻仪器的重量；

(2)改变像的方向——起倒像使用；

(3)改变共轴系统中光轴的位置和方向——即形成潜望高或使光轴转一定的角度；

(4)利用平面镜或棱镜的旋转，可连续改变系统光轴的方向，以扩大观察范围。单个平面镜成像具有以下的性质：

(1)平面镜能使整个空间理想成像，物点和像点对平面镜对称；

(2)物和像大小相等，但形状不同，物空间的右手坐标在像空间为左手坐标；如果分别对着入射和出射光线的方向观察物平面和像平面时，当物平面按逆时针方向转动时，像平面则按顺时针方向转动，形成“镜像”。

如果在光学系统中加入偶数个平面镜，则不仅不会影响像的清晰度，而且像的大小，形状也不会改变。它们和共轴球面系统组合以后，既可以改变共轴球面系统光轴的方向，又不影响像的清晰程度，也不改变像的大小和形状。

当平面镜绕垂直于入射面的轴转动α角时，反射光线将转动2α。

当二平面镜一起转动时，出射光线的方向不变，但光线位置可能产生平行位移。如果二平面镜相对转动α，则出射光线方向改2α。

各个棱垂直的截面称为棱镜的“主截面”。位于主截面内的光线通过棱镜时，显然仍在同一平面内。把棱镜的主截面沿着它的反射面展开，取消棱镜的反射，以平行玻璃板的折射代替棱镜折射的方法称为“棱镜的展开”。根据以上的讨论可知，用棱镜代替平面镜相当于在系统中多加了一块玻璃板。

为了使棱镜和共轴球面系统组合以后，仍能保持共轴球面系统的特性，必须对棱镜的结构提出一定的要求。

第一，棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行。（在平行光束中工作的棱镜只需要满足第一个条件即可）第二，如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射及出射表面相直。两屋脊面间的夹角必须严格等于90°, 物平面经过厚度为L，折射率为n的平行玻璃板后，由平行玻璃板的第二个表面到像平面的距离和通过厚度为L／n的空气层后由空气层的第二个表面到像平面的距离相等，如图所示。光线在平行玻璃板表面的投射高也和在空气层表面的投射高相同。我们把L／n叫做厚度为L折射率为n的平行玻璃板的“相当空气层厚度”，用e表示

具有单一主截面的平面镜棱镜系统，就是系统中所有平面镜和棱镜的主截面都彼此重合

孔径光阑——限制轴上物点入射光束大小

入瞳——孔径光阑通过其前方光学系统所成的像称为入射光瞳，简称入瞳； 出瞳——孔径光阑经其后方的光学系统所成的像

入瞳、孔径光阑、出瞳三者是共轭的

由轴外一物点发出的，通过孔径光阑中心的光线称为主光线。显然，任意一条主光线，必定通过与孔径光阑相共轭的入瞳和出瞳的中心。

物主孔径角U：由轴上物点即物面中心A至入射光瞳边缘所引光线与光轴的夹角称为物方孔径角； 像方孔径角U`：由轴上像点即像面中心点A`至出瞳边缘所引的光线与光轴的夹角称为像方孔径角 入射光束的主光线都和光轴平行。孔径光阑位于系统后焦平面上，入瞳在无穷远，称这样的光路为物方远心光路。

如果希望系统光学特性不变，即在物镜和目镜焦距不变的条件下，把出射光束在目镜上的投射高度降低一些，使目镜组的口径减小，由图可以看到，在像平面F`物上加一个正透镜就可以达到此目的，而不会影响系统的光学特性。这时因为它和物镜所成的像重合，即物镜所成的像正好位于它的主平面上，通过它以后所成的像和原来像的大小相等，从而不会影响系统的成像特性。这样一种和像平面重合，或者和像平面很靠近的透镜称为“场镜”。

• • 光学系统能够清晰成像的范围是有限的，能清晰成像的范围在光学系统中称为视场，视场的大小有相对应的光阑来加以限定，这种光阑称为视场光阑。入射窗：视场光阑经其前面光学系统成的像； • • 出射窗：

入射窗、视场光阑、出射窗三者是互相共轭的，对整个系统来说，出射窗也就是入射窗的像。

立体角的定义是任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角

为了表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一个函数，称为“视见函数”(“光谱光视效率”)• • • • • • 反射率随不同的金属镀层而异。银层0.95，铝层0.85 第一是光学特性，包括焦距、孔径、视场、放大倍率等；

第二是成像质量，光学系统所成的像足够清晰，并且物像相似，变形小。设计阶段采用的：几何像差、波像差、瑞利判断和点列图、光学传递函数分析等； 加工装调完成后，在产品鉴定阶段：分辨率检验，星点检验和光学传递函数测量等。

实际光学系统具有一定大小的孔径和视场，不能对物体成理想像，即物体上任一点发出的光束通过光学系统后不能聚焦成一点，而是形成一弥散斑，从而使像变模糊，并使像相对物发生了变形，这些成像缺陷称为像差。• • • 光学系统以单色光成像时可产生五种性质不同的像差，分别是球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变，统称为单色像差；

单色像差有的与孔径大小有关，有的与视场有关，有的同时与孔径和视场有关。

绝大多数光学系统都是白光成像，白光是不同波长单色光的组合，光学材料对不同波长的光具有不同的折射率。因此，不同波长成像的差别又引起像差，称为色像差。色像差分为位置色差和倍率色差。位置色差（轴向色差）、倍率色差（垂轴色差）• • • 点列图，多条光线经光学系统后不再集中于一点，而散布在一定范围的弥散图形，反映了像点的通量分布。

理想像是以像点为球心的球面波,理想球面波.存在像差时,对应的波面不再是球面,而是任意曲面,实际波面与理想波面间的偏离,称为波像差.该偏差实际是光程差.当实际波面与理想波面间的最大偏差不超过波长的四分之一时,实际波面可以看做是无缺陷的,或者说当光学系统的最大波像差小于四分之一波长时,该光学系统的成像质量与理想系统没有差别,这是一个用于评价光学系统成像质量的经验标准,称为瑞利判断.• • 人眼有两类调节：视度调节和瞳孔调节

视度调节：用眼观察一物时，物通过眼在网膜上形成一个清晰像，视神经细胞受到光刺激引起了视觉，于是看清了这一物体；此时，物像眼睛光学系统三者间满足共轭方程式。其它不同远近的物的像不在网膜上，因此看不清。要看清其它物，人眼要自动调节焦距。• • • • • • 正常人眼在完全放松的自然状态下，无限远处的物成像在网膜上。人眼的调节范围：远点与近点视度差 所以一般取0.006mm为人眼的分辨率。

另外一个最常用的描述人眼分辨能力的是0.006mm对人眼的物空间张角为60’’，如果被观察的对象是两条直线，分辨率可以提高到10’’

眼睛的视角可达150°，只有黄斑附近人眼方可清晰识别，其它地方较模糊，要看清其它地方的景物，人眼要转动，将黄斑和眼睛光学系统像方节点边线（视轴）对向该景物。

由前面的内容可知，如果物空间的两点对人眼的张角小于60’’，则其像在网膜上不能占据两不相邻的细胞上，因此分不清是一个点还是两个点。如果先用一个光学仪器将物点成像，使其像对人眼的张角大于角分辨率，则可看清。这就是说用仪器扩大了视角，使人可以看清用肉眼看不清的目标。这是设计目视仪器时要满足的第一个要求.人眼在完全放松情况下，无限远处目标成像在网膜上，为了在使用仪器观察时，人眼不至于疲劳，目标经仪器成像应位于无穷远处，或从仪器出射的应该是平行光。这是对目视光学仪器的第二个要求。• 望远镜：只要物镜焦距大于目镜焦距，就可以扩大视角。望远物镜只能是正透镜，否则无扩大视角的功能

2.光学实验学期总结 篇二

09级 生命基地 刘翠翠（200900140067）

时光飞逝，转眼间，进入山大的第二个年头已接近尾声。当初怀揣着梦想与憧憬迈进山大校门的我们在经历了两年大学生活的洗礼后，经历了很多不同的体验，也学到了不少理论知识与实践技能，尤其是实验动手能力得到了很大程度的锻炼与提升。

回顾本学期做过光学实验，我掌握了以下实验的基本原理、方法要点以及实际操作中的主要注意事项：

一、迈克尔孙干涉仪调整及干涉现象观察

这是我接触的第一个光学实验，也是我喜欢上光学实验的开始。这次实验让我更加深入地了解到等厚干涉和等倾干涉条纹的成像原理及特点，同时也学到了利用迈式干涉仪测量波长差的方法。在小组中，我是最后一个完成实验的，但老师仍然耐心等着，还让我不要着急。此次试验后，我感慨颇深，光学实验要求精密操作，所以试验时一定要有充足的耐心和细心，心浮气躁、大手大脚只会让你绕更多弯路。

二、激光全息照片拍摄及观察

指导该实验的老师非常注重我们的实验设计与独立动手能力，言谈也非常幽默，我们都很喜欢他。通过本次实验，我掌握了全息照相的方法、原理及其与普通照相的差别，同时也体现了一回蹲黑屋子的刺激感。虽然最后的实验结果不是很好，但“一次失败的实验相比于一次成功的实验往往会让你收获更多”。

三、分光仪调节及棱镜顶角的测定

分光仪的调节是所有实验中最费时，也是最考验操作者耐心的。这次试验让我再次成为小组的“最后一员”，而且由于之前预习不到位，造成刚开始的读数换算错误，最后实验数据记录得一塌糊涂，连自己一时都找不着记在哪一页。实验后，我进行了深刻反省，并告诫自己：今后实验一定要严谨，一切记录都要规规整整，有条有理，切不可粗枝大叶。

四、应用阿贝折射仪测量固、液体折射率 这次实验原理非常简单，也是用时最短的一次实验。但测量液体后我的实验数据与其他人存在偏差，后来我又理了一下实验过程，发现液体测量时的测量顺序与别人不同，顿时才恍然大悟：液体测量时容易出现每次测量后擦拭不彻底的问题，正确的测量顺序应该是液体折射率由小到大，这样就算没有完全擦拭干净，对实验结果的影响也相对比较小。

五、小型摄谱仪调整及最佳摄谱位置的确定 我觉得该实验是最有意思，也是我们做得最尽兴的一次实验。由于之前预习比较充分，老师稍加指点后我们便开始动手了。本次实验要求两人一组，先在实验室调整摄谱仪并摄影，然后转入暗室洗片，与我们之前做过的“激光全息照片拍摄及观察”有相同之处，但也有细微差别（要求全黑环境）。通过这次实验，我们的实际动手与小组协调能力都得到了进一步锻炼。

六、应用焦距仪测定焦距与顶焦距

本次实验是根据透镜成像的比例关系确定透镜焦距，由于厚透镜成像较小，观察时很不容易，所以老师给我们降低了要求，只让我们测相对较容易观察的两个透镜。而且，我使用的是5号仪器，与前四台仪器有些差别，所以调节和测量时要特别注意。在测量凹透镜焦距时，可能是由于调节过快，一直找不到其在玻罗分化板上的像，所以我又选择了厚透镜测量，虽然观察时很累眼睛，但总算是测出来了。看来还是得重申一下第一次实验时的感想：实验时一定要耐心加细心。

虽然本学期我们只做了六次实验，但总结起来，还是学到了不少生化实验的操作技巧与方法。但实验技能的提升要依靠理论积累和实际应用的结合，而且通过自己实际动手操作会学到更多知识，理解与掌握也更加牢固。

说实话，对于本学期的光学实验我还是比较喜欢的，它正是我理想中大学实验的操作模式。这短短几周的光学实验让我受益匪浅。

在一些生化类实验室中，常会出现实验试剂或仪器不足的现象，这样常常会影响试验进度，对于一些对时间要求比较严格的实验，还会造成操作时间的延误，从而影响实验结果。然而在光学实验室中，我们不用担心会被这种情况困扰，基本上是每人一台仪器，真正锻炼了每个实验者的实际动手和独立操作能力。除非必要，我还是比较喜欢自己独立实验，因为通过自己实际动手操作，往往会对实验原理理解得更加透彻，对操作方法也会掌握得更加牢固。

同时，在一些小组合作的实验中，我们的团结协作能力也得到了很大程度的提升。例如在“全息照相”和“摄谱仪的调整和最佳摄谱位置的确定”这两个实验中，我们通过小组中各个人员的分工协作取得了不错的实验结果，同时也增进了彼此的友谊。

在这里，我还想冒昧地提两点小建议。

首先，希望老师能多重视同学们的反馈，对实验室的一些设备进行定期检查与更新，虽然我知道老师们一直在尽心于该项工作。通过几次实验操作以及一些同学的反映来看，实验室中某些仪器确实存在一些问题，例如全息照相中的1号仪器。虽然老师说过，“永远别怀疑实验仪器，要从自身找原因”，但不可否认，个别仪器确实较难调节至最佳状态，不然怎么会连续几组都在同一台仪器上出现问题？我想除了实验者的操作技巧，肯定还有某些实验仪器因素的干扰。

另外，希望老师能对实验数据的真实性及实验分析多加重视，而不要过于计较实验结果的准确性，毕竟每个人的操作能力有限，而且实验更需要考察的是操作者认真诚实的态度和错误分析及总结能力。不难发现，抄袭现象在同学之间非常普遍。当然，我不是反对借鉴，实验原理、步骤以及搞不明白的思考题等这些有固定答案的部分都可以参考，但是我很不支持连结果分析都照办不误的做法，每个人的实验结果及分析总结不可能完全相同，这样一种对自己不负责的做法，不仅对自身牢固掌握实验技能帮助不大，也不利于今后适应社会工作。我知道，老师们目前都很注重锻炼我们的独立动手与数据分析能力，像指导我们“迈克尔孙干涉仪调整及干涉现象观察”的平易近人的XXX老师，指导我们“激光全息照片拍摄及观察”的诙谐幽默的XXX老师，以及指导我们“小型摄谱仪调整及最佳摄谱位置的确定”的匠心独具的XXX老师都令我印象深刻，他们的教学方法也是我比较乐于接受的。

3.高考物理光学现象总结 篇三

光现象的解释

1.雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象．

2.阳光在树林地面上形成圆形光斑是由于光的直线传播形成的．因为光在均匀介质中沿直线传播，在遇到不透明的树叶时，便在物体后形成影，而没 有树叶的地方光沿直线传播，在地面上形成光斑，也就是太阳的像．

3.肥皂泡上的彩色花纹是由于液膜的两个表面形成两列频率相同的波，发生干涉形成的． 4.水中十分明亮的空气泡是由于光的全反射形成的． 5.黑板“反光”是黑板表面发生了镜面反射

7.用分光镜观测光谱是利用不同色光折射率不同从而产生色散现象, 8光导纤维传输信号是利用光的全反射现象

9.数码相机是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机 10.海水浪花呈白色、玻璃(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的

油路面看起来“水淋淋”、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜等。

11.常见的薄膜干涉现象: 蚌壳内表面的彩色、昆虫翅翼上的彩色、激光唱片上的彩色、镜头上的增透膜、肥皂膜、水面的油花等。

(1)单缝衍射:单色光的衍射图样为中间__宽且亮_____的单色条纹,两侧是__明暗相间_______的条纹,条纹宽度比中央窄且暗;白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹,两侧是渐窄且暗的彩色条纹。

(2)圆孔衍射:明暗相间的__不等距_____圆环。

(3)泊松亮斑(圆盘衍射):当光照到_不透明_的半径很小的小圆盘上时,在圆盘的阴影中心出现_亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。13.光的偏振现象说明光波是横波

14.照相机镜头涂的增透膜,是针对人眼最敏感的绿光设计的,使从镜头反射 的绿光干涉相消,而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱,所以看上去呈淡紫色,并不是增强了对紫光的透射。15全息照相利用了光的干涉原理 16光的偏振现象在技术中有很多应用。图示在拍摄橱窗中的陈列品时，由于窗玻璃发出的强反射光，使拍摄效果欠佳，照片模糊不清。在镜头前加上一张偏振片，旋转偏振片使其透光方向与窗玻璃反射光的偏振方向垂直，就可滤掉这些反射光，摄得清晰的照片。17 下雨天公路上有油渍会出现彩色斑纹，可以用光的干涉解释。