套用光學的傳統概念是指經過光學儀器（望遠鏡、顯微鏡、照相機、投影儀）等光學系統的理論與設計，它的內容主要是幾何光學和波動光學。隨著光學學科的飛速發展，如雷射的出現及其廣泛的套用，光纖通信和光電子成像技術的發展，光學與計算機技術的結合等都使光學儀器經歷著由傳統到現代的巨大轉變。
作為光學工程基礎的套用光學其內涵也在擴展，它正逐步涵蓋了某些現代光學的基礎內容。是由許多與物理學緊密聯繫的分支學科組成；由於它有廣泛的套用，所以還有一系列套用背景較強的分支學科也屬於光學範圍。例如，有關電磁輻射的物理量的測量的光度學、輻射度學；以正常平均人眼為接收器，來研究電磁輻射所引起的彩色視覺，及其心理物理量的測量的色度學；以及眾多的技術光學：光學系統設計及光學儀器理論，光學製造和光學測試，干涉量度學、薄膜光學、纖維光學和集成光學等；還有與其他學科交叉的分支，如天文光學、海洋光學、遙感光學、大氣光學、生理光學及兵器光學等。
基本介紹
- 中文名：套用光學
- 外文名：applied optics
- 學科：光學工程
- 參考書：《套用光學》張以謨
- 分類：基礎學科
- 最終目的：進行光學系統設計
概述,核心知識點,SRTP 的關係,
概述
套用光學包括幾何光學、典型光學系統和像差理論三大部分。幾何光學部分以高斯光學理論為核心內容，包括光線光學的基本概念與成像理論、球面和平面光學系統及其成像原理、理想光學系統原理、光能和光束限制等基礎內容；典型光學系統部分包括眼睛、顯微鏡與照明系統、望遠鏡與轉像系統、攝影光學系統和投影光學系統等成像原理、光束限制、放大倍率及其外形尺寸計算；像差理論詳細敘述了光學系統的軸上點像差、軸外點像差和色差的形成原因、概念、現象、基本計算、典型結構的像差特徵和校正像差的基本方法。
核心知識點
類別 | 具體知識點 | |
核心 基礎 知識 | 基本光學元件 | 透鏡: 單透鏡( 厚、薄、凹、凸) 、組合透鏡 |
平面鏡和稜鏡( 多種常見的稜鏡) | ||
平行玻璃板( 光學玻璃) | ||
濾光片的作用和工作原理 | ||
輔助光學元件: 場鏡，光錐，浸沒透鏡，光闌 | ||
基本光學結構 | 望遠鏡、顯微鏡、照相機和投影儀 | |
基本問題 | 像差及消像差、輻射度學和色度學 | |
知識理解的重點和難點 | 重點 | 理想光學系統的成像性質及物像關係的計算 |
焦面/點、主面/點、節面/點的成像性質 | ||
常用光學元件的光線傳播規律及功能 | ||
典型輔助光學系統的成像性質 | ||
顯微鏡、望遠鏡、照相機和投影儀的設計原理、功能及主要性能參數 | ||
平面鏡和稜鏡系統成像和轉動方向的判斷 | ||
視場光闌和孔徑光闌含義及位置的確定 | ||
光學系統色彩的匹配 | ||
光學系統像面位置光亮度和光照度的計算 | ||
像差的概念理解與消像差 | ||
光學系統成像質量的評價方法、評價指標及其內涵 | ||
光學系統外形尺寸的計算與設計 | ||
知識理解的重點和難點 | 難點 | 節面/點的成像性質 |
組合光學系統成像性質的計算 | ||
物像空間不變式 | ||
人眼的解析度和測量儀器的對準方式 | ||
眼睛的缺陷和目視光學系統的視度調節 | ||
空間深度感覺和雙眼立體視覺 | ||
屋脊和屋脊稜鏡的成像性質 | ||
稜鏡轉動定理的理解與套用 | ||
遠心光路及場鏡的性質 | ||
視場光闌和孔徑光闌位置的確定 | ||
輻強度、輻亮度的概念理解與計算 | ||
像差的概念理解與消像差 | ||
常用基本技能 | ( 1) 光源、光學平台、光學導軌、光學夾持器和光學調節架等常用光學實驗儀器的使用 | |
( 2) 熟悉光學鏡片的常用清潔工具，並掌握其清潔方法 | ||
( 3) 常用光學元件的使用 | ||
( 4) 透鏡及光具組焦距和基點的測定 | ||
( 5) 光學系統的搭建與調節 | ||
( 6) 望遠鏡、顯微鏡、照相機和投影儀的使用 | ||
( 7) 光譜儀的使用 | ||
( 8) 阿貝折射計的使用 | ||
( 9) 雷射的擴束和準直 | ||
( 10) 成像光學系統像差的檢測 | ||
常遇的基本問題和基本概念 | 常遇的基本問題 | 涉及的常見基本概念和理論 |
光線在介質中的傳播 | 反射和折射定律、斯涅爾定律、平行光、非/球面波 | |
光具組的使用 | 基點、基面、焦點、焦距、主點、節點 | |
如何設計光學系統 | 視場、光瞳、光闌、遠心光路、解析度、放大率 | |
像差及評價 | 6 種像差、消像差、星點檢測、解析度檢測 | |
光學系統能量傳播 | 輻/光通量、輻/光照度、輻射/光亮度 | |
色彩的混合顏色混合定理 | 照相機解析度、景深、焦深、像素 | |
光學系統與人眼/光電探測器配合 | 視角、人眼解析度、視度調節、明視距離 | |
SRTP 的關係
與專業課相比，作為專業基礎課的套用光學內容更廣，與基礎學科和周邊相關學科具有更廣泛的聯繫，更容易體現知識綜合與學科交叉的特徵。而綜合創新與交叉創新已經成為當代工程學科創新的主要途徑，所以充分而深入地挖掘教學內容的內涵，向學生介紹這些內容的來龍去脈，與基礎知識、專業方向、周邊學科具有怎樣的聯繫，一直是本課程教師備課的重要內容。
套用光學系列課程與其他相關知識的聯繫