理想光组拉赫公式：从萌芽到现代光学解析

理想光组的拉赫公式是工程光学与技术课程中的一个重要概念，它适用于处理宽光束成像问题，特别是在近轴光学系统中。近轴光学是指光线与光学元件的轴线接近的情况，此时拉赫公式简化为经典形式。拉赫公式（Rayleigh's formula）在光学设计中起着核心作用，用于计算光束的聚焦特性，尤其是在透镜系统中的光线路径和像的位置。 在课程的绪论部分，介绍了光学的历史和发展脉络。早期，人们对光的研究源于对视觉现象的探索，如《墨经》中的光学记载是中国最早关于光的基本理论。随着时代进步，透镜的发明和显微镜的出现推动了光学进入几何光学阶段，这里包括斯涅耳定律和折射定律的应用，以及牛顿的光微粒说和惠更斯的波动说之间的争论。 到了波动光学时期，菲涅耳的工作极大地扩展了对光的理解，他通过杨氏干涉原理和波动说，建立了惠更斯-菲涅耳原理，这不仅能解释光的干涉和衍射，还涉及偏振现象。然而，当时对光的传播媒质——“以太”的理解仍然是个谜，迈克尔孙-莫雷干涉实验的结果无法用经典物理解释。 最终，麦克斯韦的电磁理论揭示了光的本质，即光是电磁波，其振动与磁场和电场的相互作用密切相关。法拉第和韦伯的实验发现进一步证实了这一点，光速与电磁单位之间的关系成为现代物理学的基础。 拉赫公式在这一系列理论发展之后，成为了光学设计中的基石，尤其是在计算光的传播路径和光学系统的性能时，如透镜焦距的计算，以及预测像的清晰度。理解并掌握这个公式对于工程师来说至关重要，因为它不仅涉及基础的光学原理，也与实际应用和技术创新紧密相连。在工程光学与技术的学习过程中，深入研究拉赫公式有助于提高设计和分析复杂光学系统的技能。