光學不變量英文解釋翻譯、光學不變量的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 optical invariant

分詞翻譯：

光學的英語翻譯：

optics
【化】 optics
【醫】 optics; photology

不變量的英語翻譯：

invariant
【化】 invariant

專業解析

光學不變量（Optical Invariant）是幾何光學中的核心概念，指光束在理想光學系統中傳播時保持恒定的物理量，又稱為拉格朗日不變量或赫姆霍茲-拉格朗日不變量。該術語在漢英詞典中對應“Optical Invariant”或“Lagrange Invariant”，常用于描述光線通過透鏡、棱鏡等光學元件時的守恒特性。

定義與物理意義

光學不變量表征了光束在傳播過程中折射率（( n )）、光線與光軸的夾角（( u )）以及光線高度（( y )）之間的關系，數學表達式為：

n(uy - y'u') = text{常數}

其中，( y' )和( u' )分别表示光線通過光學系統後的高度和角度。該公式表明，在無像差系統中，光束的橫向擴展與角度變化的乘積保持恒定，體現了能量傳遞的守恒性。

應用領域

光學設計：用于簡化複雜光學系統的像差計算，例如顯微鏡和望遠鏡的成像優化。
光束傳播分析：在激光光學中，光學不變量可預測光束經過透鏡組後的聚焦特性。
成像系統評估：結合費馬原理，評估光闌位置對成像質量的影響。

權威參考來源

經典光學教材《Principles of Optics》（Max Born, Emil Wolf）第4章詳細推導了該不變量的數學基礎。
國際光學工程學會（SPIE）出版的《Geometrical Optics》系統闡述了其在現代光學設計中的應用。

網絡擴展解釋

光學不變量（Optical Invariant）是光學系統中描述光線傳播特性的一個重要守恒量，用于表征光在傳播或折射過程中某些物理量的不變性。以下從定義、數學表達、物理意義及應用場景等方面進行詳細解釋：

1.定義與數學表達

光學不變量基于拉格朗日不變量（Lagrange Invariant）的概念，是其在更廣泛光學系統中的延伸。其核心定義為： $$ n left( y bar{u} - bar{y} u right) = text{常數} $$ 其中：

( n ) 為介質的折射率；
( y ) 和 ( u ) 分别為邊緣光線的高度和角度；
( bar{y} ) 和 ( bar{u} ) 為主光線的高度和角度。

2.物理意義

守恒性：光學不變量在光學系統的任意位置（包括經過折射或反射後）保持恒定，體現了光能傳播的守恒規律。
通量關聯：其平方（( text{Ж} )）與光學系統的通量成正比，反映了光能傳輸效率。
幾何光學基礎：通過光線的高度和角度參數，光學不變量将物像關系與能量傳遞統一起來，是理想成像系統設計的理論基礎。

3.應用場景

系統設計：在透鏡、反射鏡等光學元件設計中，通過不變量可簡化複雜系統的光線追迹計算。
通量分析：評估光學系統的光能利用率（如投影儀、望遠鏡）時，不變量幫助計算最大傳輸通量。
擴展應用：在非理想系統（如存在像差）中，光學不變量可作為優化參數，修正光路以提高成像質量。

4.與其他概念的關聯

拉格朗日不變量：光學不變量是其推廣形式，拉格朗日不變量僅針對單一光線，而光學不變量適用于多光線系統的綜合特性。
光學擴展量（Étendue）：兩者均描述光能傳輸的守恒，但光學擴展量更側重于光束的幾何屬性（如面積和立體角），而光學不變量則通過光線參數直接關聯物像關系。

光學不變量是光學系統中能量與幾何特性守恒的關鍵指标，廣泛應用于光學設計、成像分析和光能傳輸評估。其數學形式簡潔，物理意義明确，為複雜光學系統的分析與優化提供了理論基礎。