定义
描述光学现象的框架，基于几何光学和近轴近似。
高斯光学是描述光学现象的框架，它基于几何光学（射线光学），并广泛使用近轴近似。 它由约翰·卡尔·弗里德里希·高斯（1777 – 1855）开发，至今仍广泛用于多种用途。
高斯光学所基于的基本假设如下：
高斯光学包括围绕光轴使用射线和近轴近似。
- 光可以用几何光线（几何光学）来描述；波浪效应可以忽略不计。
- 所研究的系统是围绕光轴旋转对称的。 （简单的泛化可能导致两个横向维度上的不同行为，例如处理柱面透镜。
- 所有相关光线与光轴的角度相对较小。 各种方程仅处理一阶项，例如将角度的正弦或切线（以弧度为单位）与角度本身标识。 自始至终都使用近轴近似法。
可以涉及大角度是没有问题的，例如在棱镜处的折射中；在这些光学元件上，也可以假设光轴弯曲。 只有相对于光轴的角度需要很小。
在上述假设下，可以对光学现象进行大大简化的数学描述：
- 任何光线都可以用沿光轴的某个z位置的两个坐标来描述：例如，横向坐标y和角度u。 （有时，使用简化的坐标ω=n u和τ=z/n，其中某些关系更简单。
- 对于透镜、棱镜和反射镜等各种光学元件，可以用 2 × 2 矩阵（ABCD 矩阵）描述对两个坐标的影响，因为输入和输出之间的关系是线性的。
- 同样，这种光学元件（以及它们之间的空气空间）的任何组合都可以用这样的矩阵来描述，该矩阵是通过与不同元素和空气空间相对应的矩阵相乘获得的。
- 还可以通过指定所谓的基点来描述元素或元素组合的光学功能。 这些可以从提到的矩阵中计算出来，反之亦然。 因此，一个完整的光学系统可以被视为一种黑匣子，其特征只有几个高斯参数。
还可以在几何图中应用相关规则。
所描述的框架可以应用于广泛的光学系统，例如望远镜，照相机和显微镜。 可以计算焦距，横向，线性和纵向放大倍率等参数，识别共轭平面，焦平面，图像平面等。 然而，光学像差等重要现象无法处理，因为它们涉及几何非线性，而高斯光学忽略了这些非线性。 它们的治疗需要更复杂的数学方法。 人们可以考虑高斯光学提供简化的描述，相对容易计算，而像差（用更复杂的方法计算）是与此的偏差。
虽然高斯光学属于几何光学的方法，但各种参数与波动光学中的量直接对应。 因此，例如，可以根据用高斯光学计算的参数来描述高斯光束的传播（包括衍射等波效应）。
请注意，众所周知的高斯光束不会出现在高斯光学领域；它们属于波动光学。
