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自命題科目考試大綱
科目代碼：822
科目名稱：工程光學基礎
適用專業：儀器科學與技術、儀器儀表工程（專業學位）
一、考試要求
工程光學基礎適用于河北工業大學機械工程學院儀器科學與技
術專業、儀器儀表工程（專業學位）專業
碩士研究生招生專業課考試。
主要考察對于工程光學基礎的基本概念、方法及運用所學知識分析問
題和解決問題的能力。
二、考試形式
試卷采用客觀題型和主觀題型相結合的形式，主要包括選擇題、
填空題、判斷題、簡答題、計算題、分析論述題、設計題等。考試時
間為 3 小時，總分為 150 分。
三、考試內容
（一）幾何光學基本定律與成像概念
1、幾何光學的基本定律：折射定律、反射定律、全反射定律、
馬呂斯定律、費馬原理等。
2、幾何光學的基本概念：光波、折射率等。
（二）光線光路計算及近軸區成像
1、單個折射球面光線計算
能夠利用公式進行實際光路中的光線軌跡運算。
2、近軸區單個折射球面及球面系統的成像物象位置關系計算
能夠利用光線追跡計算結果初步判斷光學系統的像差；能夠利用
近軸區的各種公式計算像的位置，像的大小并判斷像的虛實。
（三）理想光學系統
1、理想光學系統的基本理論
能夠利用共線成像理論求解基點和基面，并完成圖解法求像。
2、理想光學系統的解析法求像
能夠利用工作理想光學系統的各種計算公式計算理想光學系統
的物象位置關系、計算像的大小、位置并判斷像的虛實；能夠利用節
點的性質進行實際問題的分析。
3、光學系統的組合
利用兩個理想光學組合等效系統的基點和基面的幾何求解方法
求解任何所需要的透鏡。利用正切法將三個及以上系統的組合等效系
統求解。
4、透鏡
能夠利用透鏡的相關公式求解透鏡的焦距和基點位置。
（四）平面與平面元件
1、平面元件簡介
能夠利用平面鏡的成像特性解釋各種有關平面鏡的光學現象及
成像特點。能夠利用平面鏡的旋轉性、平移性、雙面鏡的成像特性進
行系統設計。
2、平行平板
能夠平行平板成像公式及成像特性解釋有關光學現象并應用到
實際之中。
3、反射棱鏡及像方坐標系求解
能夠利用反射棱鏡像方坐標系及透鏡在不同情況下的像方坐標
系的求解方法求解系統的像方坐標系；能夠利用棱鏡的光學系統的成
像方法進行光學系統分析。
4、折射棱鏡及光楔
利用折射棱鏡最小偏向角的原理解決實際光學問題；學生能夠利
用光楔的作用分析其在光學系統中的作用。
（五）光學系統中的光束限制
1、照相系統及光闌
能夠分析照相系統中孔徑光闌、視場光闌、入瞳和出瞳、入射窗
和出射窗的作用。
2、望遠系統及光闌
能夠利用望遠系統中物鏡和目鏡的位置關系進行實際應用；
能夠分析孔徑光闌位于不同位置時系統的功能不同，并能夠進行
入瞳、出瞳和物鏡目鏡通光口徑的計算，分劃板的位置的計算及入窗
和出窗的計算。
3、顯微系統及遠心光路
能夠利用顯微系統中物鏡和目鏡的作用及位置關系進行實際應
用。
能夠將遠心光路（物方遠心光路和像方遠心光路）應用到實際測
量之中，并能夠分析其誤差。
4、景深及應用
能夠利用景深的定義，景深的計算公式及景深的推導過程進行照
相系統的分析。
（六）像差基本概念
1、像差簡介
必須熟練掌握各種像差的產生原因，能夠從幾何光路的光線運行
角度理解各種像差產生的原因；
2、各種像差
球差、慧差（正弦差）、場曲和象散、畸變和色差、波像差；了
解每種像差在消除時所使用的基本措施，及消除像差的成本和代價。
（七）典型光學系統及應用
1、眼睛和放大鏡系統
學生必須從光學的角度熟練掌握眼睛的等效結構，掌握眼睛的成
像原理；熟練掌握視角（視覺）放大率概念的基本定義以及放大鏡視
覺放大率的求解方法。
2、顯微系統
學生能夠利用顯微及望遠系統的中物鏡和目鏡的位置關系進行
系統分析工作原理，掌握兩種常用光學系統視覺放大率的求解方法，
掌握兩種光學系統的具體技術參數：機械筒長、正弦條件、分辨率等
等的意義及具體的計算方法。
3、望遠系統
能夠利用在不同的漸暈條件下透鏡通光口徑的求解方法分析實
際系統設計問題。
4、攝影系統和投影系統
能夠利用攝影和投影兩種光學系統進行實際應用研究與光路分
析。
（八）光的電磁理論基礎
1、光的電磁性質
了解麥克斯韋方程組；能夠利用電感強度、電場強度、磁感強度
和磁場強度的定義和意義及它們之間的相互關系解釋兩者之間的關
系和聯系。熟練掌握介電常數和磁導率的定義和意義。
2、光波的疊加
能夠利用平面簡諧電磁波的波動公式及性質，公式中各個參數對
電磁波進行分析。
（九）光的干涉及干涉系統
1、光波干涉的條件（頻率相同、振動方向相同、位像差恒定），
兩列相干光的產生方法。
能夠干涉產生的條件，干涉條紋的各種性質進行實際問題分析。
2、典型干涉系統及應用
掌握各種典型干涉系統的結構和工作原理，了解各種典型干涉系
統的應用。
（十）光的衍射
1、光波的標量衍射理論
掌握衍射的基礎理論。
2、典型孔徑的夫瑯和費衍射
能夠利用夫瑯和費衍射單縫和圓孔的工作原理和公式及衍射的
性質進行光學現象分析；能夠利用衍射光柵的結構和工作原理進行系
統分析。
四、參考書目
[1]《工程光學基礎教程》，主編：郁道銀，機械工業出版社。
[2] 《工程光學》（第二版），主編：李湘寧，科學出版社。
[3]《應用光學》（第 3 版），主編：張以謨，電子工業出版社。
[4]《工程光學基礎》，主編：徐家驊，機械工業出版社。
其他注意事項：考生需要攜帶無編程無存儲無記憶功能的計算器
和直尺。
青島市初中學業水平考試管理平臺 http://xjuit.com/hebut/
