文档介绍：26
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仪器光学参考资料
长春理工大学
姜会林
2009年11月
目录
绪论4
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一、为什么要开仪器光学课？4
二、在仪器光学中主要讲什么8
三、怎么学****仪器光学11
第三章拉氏不变量、从评价光学总体性能方法看
王之江提出“三方面综合法”
i）光度性能—经光学系统后，接收器是否接收到足够能量；
ii）成象性能—经光学系统后，接收器是否接收到充分细节；
iii）对比性能—经光学系统后，接收器是否接收到稳定信号和足够对比度。
Bonccob方法
C=£-tgw-（其中£=—，&-半视场角）
m11001f'
连乘法—唐久华提出
（光信号强度）X（分辨率）X（信噪比或对比度）X（信息速率）
图示法—王民强教授提出
本书提出信息量法
视场（面积）X孔径（立体角）
或者视场（立体角）X孔径（面积）
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我们提出的信息量法
l九丿M2
0
其中各符号意义
F—光学系统传递总信息量（象元素数）
K—常数
九一波长
J—拉氏不变量
M－MTF
实际
M－MTF
0理想
P－P
实际频率
P－P
0理想
s—实际传递函数曲线下面积
s—理想传递函数曲线下面积
0
3、综上概括出：
光学总体设计包含的主要物理量
①J：1）光能反J2
2)分辨率*J
OTF：—MTF
—PTF
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MTF
P
7一条曲线同时反映分辨率和对比及其间关系
光源一影响物方信号波长九选择与匹配
接收器一影响象方信号波长九选择与匹配
传输介质—影响信号强度，纯度，对比，噪声等等
外形尺寸一影响基本性能：D，O，f'等f'
4、主要章节
自学J第一章光源与接收器
目学1第二章传输信道
第三章拉氏不变量
基本理论<第四章外形尺寸计算
第五章光学传递函数
'第六章星体相机
第七章光谱仪曲型系统第八章高速摄影仪典型系统［第九章土匀匀照明系统
第十章激光光学系统第十一章层析照相
V
三、怎么学****仪器光学
1、多看参考文献
2、多做一些思考题
3、复****应用光学，物理光学
4、讲授与目学相结合
5、教学与研究课题相结合
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第三章拉氏不变量
定义：在同轴光学系统的近轴区，成像物体的高度!，成像光束的孔径角u和所在介质的折射率n之积是个常数，称为拉氏不变量。
即J=nuq=n'u'H'
意义：拉氏不变量对整个系统任一空间都成立。
拉氏不变量的重要应用举例：
在照明光学系统与成像光学系统衔接时，考虑的一个原则问题是：
J,J
照明成像
当一个光学系统接收器接收到光能不足时，重要途径是：提高该光学
系统的拉氏不变量(F*J2)
曝光量
当衡量一个光学系统难度时，一个重要方法是用j的大小来比较
分三节：1)J与几何光学定律关系
J与光能关系
J与光学信息量关系
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第一节拉氏不变量与其他几何光学定律
1、几何光学基本定律：
1）直线传播—光在各向同性介质中传播
2）独立传播—不同光源光传输各自路线
3）折射定律一入，折，法线共面，且nsinu=nsinu'
4）反射定律一入、反、法线共面，且厂=1
5）费马原理一从物点到象点光经多次折反时，其光程为极值
（极值原理），即光实际路线的光程与几何上可能路线的光程之差为二阶小量
6）马吕斯定律一折射前波面任一点到折射后波面上相应点间的光路光程都相等（等光程定律）
2、拉氏不变量与几何光学基本定律关系-一致，互导
例1：用费马原理推导J
解：
A—轴上物点
A—A的完善象点
A—垂轴物点（无限靠近A）
A1—A的完善象点
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AA1="物高，为近轴，小量
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AAI二"’象高，为近轴，小量u—入射光线AB与光轴夹角（物方孔径角，小量）u'—出射光线AB与光轴夹角（象方孔径角，小量）
o—光线AC与AB反向延长线交点（相当于ac与AB的共同出发点）
11
O—光线CA与BA'延长线交点
证明：
①按照费马原理：光程[occo]与[OBBO]之差为二阶小量
[occo]〜[OBBO]—（）
n-OA+[AA]+n'•AAO*n-OA+[AA，]+n'•AAO'
11111
:.n（OA-OA）+nA（AOA-AAOA）+「AAA1-[AAA]=0一（）
1111
②自A作A%丄OC，则AH=-isinu
du很小
.近似有OA-OA沁AH=-nsinu一（）
111
同理AAOA-AAOAiAsinuA
1
代入（）式得：
nnsinu—n叶