光线追迹一般是指把折射定律准确地应用于光学系统的每一个折射面,以获取光线通过光学系统的准确路径。光线追迹是光学设计中处理光学系统成像问题的最直接方法。现阶段,光线追迹一般都在电脑上通过软件算法实现。一旦实现用实验方法追迹光线,不仅可以验证光学设计的结果,还可以为光学参数测试提供全新的方法和途径。本文提出了一种实验光线追迹方法,可以在实验室条件下追迹光线。该方法基于哈特曼原理:两个分离的点光源确定一根空间光线,该光线与两个间隔一定距离的平行平面(成像面)相交,从两个点光源的干涉图中提取光程差极大值所在的位置作为交点,连接两个交点就能重构出空间光线的轨迹。其中,代表空间光线的两个点光源既可以是实际发光的物点,也可以是通过光学系统后的像点。若点光源是物点,该方法追迹的是入射光线,若点光源是通过光学系统后的像点,则该方法追迹的是出射光线。使用单模细光纤作为点光源,面阵CCD探测器作为成像平面,本文设计了一系列实验,验证了本文提出的实验光线追迹的原理及可行性。作为应用示例,构建了一套基于光线追迹原理的透镜焦距测量系统,并分析了测量系统可能的误差源以及焦距测量结果的不确定度。