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第一章小结（几何光学基本定律与成像概念）

1、光线、波面、光束概念。

光线：在几何光学中，我们通常将发光点发出的光抽象为许许多多携带能量并带

有方向的几何线。

波面：发光点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。

光束：与波面对应所有光线的集合称为光束。

2、几何光学的基本定律（内容、表达式、现象解释）

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（全反射及其应用）：

反射定律：1、位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、反射光线和入射光线

位于法线的两侧，且反射角和入射角绝对值相等，符号相反，即I’’=-I。

全反射：当满足1、光线从光密介质向光疏介质入射，2、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。sinIm=n’/n，

其中Im为临界角。

应用：1、用全反射棱镜代替平面反射镜以减少光能损失。（镀膜平面反射镜只

能反射90%左右的入射光能）2、光纤

折射定律：1、折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、折射角的正

弦和入射角的正弦之比与入射角大小无关，仅由两种介质的性质决定。n’sinI’=nsinI。

应用：光纤

4）光路的可逆性

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光从A点以AB方向沿一路径S传递，最后在D点以CD方向出射，若光从D点以CD

方向入射，必原路径S传递，在A点以AB方向出射，即光线传播是可逆的。

5）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。（光

是沿着光程为极值（极大、极小或常量）的路径传播的），也叫“光程极端定律”。

6）马吕斯定律

光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射

波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。

折/反射定律、费马原理和马吕斯定律三者中的任意一个均可以视为几何光学的

一个基本定律，而把另外两个作为该基本定律的推论。

3、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A1及其像点Ak’之间任意二条光路的光程相等。

4、应用光学中的符号规则（6条）

1）沿轴线段(L、L’、r）：规定光线的传播方向自左至右为正方向，以折射面顶

点O为原点。

2）垂轴线段(h)：以光轴为基准，在光轴以上为正，以下为负。

3）光线与光轴的夹角(U、U’)：光轴以锐角方向转向光线，顺时针为正，逆时针

为负。

4）光线与法线的夹角(I、I’)：光线以锐角方向转向法线，顺时针为正，逆时针

为负。

5）光轴与法线的夹角(φ)：光轴以锐角方向转向法线，顺时针为正，逆时针为

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负。

6）相邻两折射面间隔(d)：由前一面的顶点到后一面的顶点，顺光线方向为正，

逆为负。

5、单个折射球面的光线光路计算公式（近轴、远轴）

6、单个折射面的成像公式（定义、公式、意义）

垂轴放大率成像特性：

β0,成正像，虚实相反；β0,成倒像，虚实相同

|β|1,放大；|β|1，缩小。

轴向放大率结论：

折射球面的轴向放大率恒为正，轴向放大率与垂轴放大率不等。

角放大率：表示折射球面将光束变宽变细的能力；只与共轭点的位置有关，与光

线的孔径角无关。

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7、球面反射镜成像公式

8、共轴球面系统公式（过渡公式、成像放大率公式）

第二章小结

(理想光学系统)

1、什么是理想光学系统？

为了系统的讨论物像关系，挖掘出光学系统的基本参量，将物、像与系统件的内

在关系揭示出来，可暂时抛开光学系统的具体结构（r,d,n），将一般仅在光学系统的

近轴区存在的完善成像，拓展成在任意大的空间中一任意宽的光束都成完善像的理想

模型。简单的说就是物像空间满足“点对应点，直线对应直线，平面对应平面”的光

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