应用光学课程设计报告

应用光学课程设计一、设计题目双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计）二、本课程设计的目的和要求1、综合运用课程的基本理论知识，进一步培养理论联系实际的能力和独立工作的能力。

2、初步掌握简单的、典型的、与新型系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。

3、巩固和消化课程中所学的知识，初步了解新型光学系统的特点，为学习专业课与进行毕业设计打下好的基础。

三、设计技术要求双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为：1、望远镜的放大率Γ＝6倍；2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D为入瞳直径，D＝30mm）；3、望远镜的视场角2ω＝8°；4、仪器总长度在110mm左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm。

6、lz′=8～10mm四、设计报告撰写内容本课程设计要求以设计报告形式完成以下工作：1、认真学习相关像差理论和光学设计知识，做好笔记，完成例题作业并上交；2、根据所讲内容进行本设计具体参数以及结构形式的选择，说明选择理论依据；3、进行本设计的外形尺寸计算，要求写明计算过程；4、使用PW法进行初始结构参数r、d、n的求解，要求写明计算过程；5、计算本设计的像差容限，使用Tcos软件完成设计的模拟和计算，手工修改结构参数进行像差的校正；6、绘制相应的像差曲线图和计算数据报表；7、写出本次课程设计的心得体会。

第5章 望远系统设计范例题目：双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计） 要求：双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I 型棱镜转像，系统要求为： 1、望远镜的放大率Γ＝6倍；2、物镜的相对孔径D/f′＝1：4（D 为入瞳直径，D ＝30mm ）；3、望远镜的视场角2ω＝8°；4、仪器总长度在110mm 左右，视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离≥14mm ，棱镜采用K9玻璃，两棱镜间隔为2～5mm 。

应用光学第2版课程设计1. 课程概述应用光学是光学的一个重要分支，它不仅仅关注光的传播和反射等基本性质，更注重光在实际应用中的作用。

本课程旨在通过教授应用光学基本理论和实践应用，使学生了解光学在现代科学和工程中的重要作用以及其应用领域的最新研究进展。

2. 课程目标•了解应用光学的基本理论，掌握基本光学原理；•掌握光学测量与检验的基本方法和技能；•熟练掌握应用光学在机械加工、无损检测、电子通信、生命科学等领域的应用；•综合运用所学知识，提高解决实际问题的能力。

3. 课程内容及教学安排本课程拟进行15次课程学习和2次实验教学。

教学内容和安排如下：第1-2周：光的基本性质和传播规律•光与电磁波•光的波动性和粒子性•光在介质中的传播规律第3-4周：光线的传播和反射•光的反射定律•平面镜成像•球面镜和透镜成像第5-6周：光线的折射和色散•光的折射定律•柱棒棱镜的折射和偏转•光的色散和分光元件第7-8周：光学仪器与检测技术•干涉计和干涉条纹的形成•光的偏振和检测•光谱分析和光谱仪器第9-10周：光学设计和成像系统•成像系统的基本要素与成像质量指标•透镜系统的设计和优化•成像系统的实际应用案例第11-12周：应用光学在机械制造中的应用•线性测量技术和激光测距仪•光刻机和光刻板制造•制造中的光学检测技术第13-14周：应用光学在生命科学中的应用•透射电子显微镜•光学显微镜和活细胞成像技术•光学检测技术在生物科学中的应用4. 实验设计实验一：干涉测量实验使用差分干涉仪对一束光进行干涉测量，并绘制干涉和相位条纹图。

实验二：透镜成像实验使用凸透镜进行成像实验，考察不同物距、像距下的成像情况，绘制成像光路图，并测量透镜的焦距。

5. 教材推荐•《应用光学第2版》（庞泉光主编，清华大学出版社）•《光学工程手册》（宋士刚主编，机械工业出版社）•《现代光学基础》（曹必信著，科学出版社）6. 参考文献1.J. W. Goodman, “Introduction to Fourier Optics”,3rd ed., Roberts and Company Publishers, 2005.2.J. E. Greivenkamp, “Field Guide to GeometricalOptics”, SPIE Optical Engineering Press, 2004.3.A. Papoulis, S. U. Pill, “Probability, Random Variables and Stochastic Processes”, 4th ed., McGraw-Hill Education, 2002.。

应用光学第四版课程设计一、引言应用光学是光学的一个分支，它研究如何将光学原理应用到实际问题中去。

在现代科技领域，应用光学的应用越来越广泛，包括激光、光纤通信、生物医学、光学检测等诸多领域。

《应用光学》第四版是应用光学领域中非常重要的一本教材。

本文将针对该教材，进行一次课程设计，以期帮助学生更好地理解和掌握该领域的知识。

二、教学目标本次课程设计的教学目标为：•让学生了解应用光学的基本原理和应用方法；•引导学生掌握激光的基本原理和技术应用；•通过案例分析和实验操作，让学生进一步了解应用光学在现实生活中的广泛应用。

三、课程安排3.1 教学内容第一讲：基本光学原理•光的本质及光的产生、传播、衍射等基本原理；•衰减及反射、透射光的基本概念；•简单光学元件如凸透镜、凹透镜的光学原理。

第二讲：激光基础•激光的定义及发射原理；•激光的光学特性及其应用；•不同类型激光分别适用于哪些领域。

第三讲：激光技术与应用•激光加工、激光切割及激光打标的原理及应用；•激光在医疗、通信、检测、军事等领域的应用案例。

第四讲：应用光学实验•光阑实验；•牛顿环实验；•反射、折射实验。

3.2 教学方法为了使学生更好地掌握应用光学的基本原理和方法，我们将采用以下教学方法：•理论讲解，引导学生了解基本的光学原理和应用方法；•案例分析，让学生进一步了解应用光学在实际生活中的应用；•实验操作，让学生通过实验进一步巩固所学内容。

四、考核方式为了确保学生对于应用光学的掌握，我们将采用以下考核方式：•期末考试：用于测试学生对于应用光学和激光技术的基本知识的掌握情况；•课程论文：要求学生撰写一篇关于某个领域内应用光学的论文，以检验学生在实际问题中运用所学知识的能力；•实验报告：要求学生撰写应用光学实验报告，以检验学生在理论基础上运用知识解决实际问题的能力。

五、教学资源为了保证教学质量，我们将利用以下教学资源：•课本：《应用光学第四版》；•视频教学资源：如MOOC平台上的相关应用光学课程视频；•实验室：学校的光学实验室和物理实验室。

应用光学课程设计1. 课程背景应用光学是光学科学中的一个重要分支，它研究光学原理及其应用，涉及到现代光学、量子光学、激光技术、光电子学等多个领域。

应用光学广泛应用于通信、能源、医学、环保、军事等领域，已经成为现代社会的关键技术之一。

因此，开设应用光学课程是培养光学科学及其应用领域人才的必要举措。

本文将介绍一门经过改进的应用光学课程的设计与教学实践。

2. 课程设计2.1 课程目标本课程旨在使学生：•掌握应用光学的基本原理和方法；•熟悉应用光学在通信、能源、医学、环保、军事等领域的应用；•具备应用光学解决实际问题的能力和实验研究的基本技能。

2.2 核心内容本课程包括以下核心内容：•光学基础知识与光学元件，包括光的传播、干涉、衍射、透镜、棱镜等；•应用光学的基本原理，包括应用光学的基础原理、激光技术原理、光子学、光电子学原理等；•应用光学技术与应用，包括光学仪器、光通信、光存储、激光加工、光学显微镜、光学遥感等。

2.3 教学方法为了提高学生的学习兴趣和学习效果，本课程采用了多种教学方法，包括：•理论讲授。

课程将采用讲授大纲和ppt等教学材料，形成形象生动的理论讲解。

•实验教学。

本课程还设置了实验环节，让学生直接参与实验和各种项目设计，从而巩固知识并增加实践经验。

•组织学习小组。

课程将以小组形式让学生合作探讨学习问题，改善学生之间的互动关系。

2.4 课程评估为了提高学生的学习效果，课程需考核，分布式考核将由大作业、课堂发言、短笔记等方式来实现。

•大作业占比40%，课程最后等级评定中，占50%；•课堂发言占比20%，课程最后等级评定中，占25%；•短笔记占比10%，课程最后等级评定中，占25%。

3. 教学实践本课程采用以上设计且经实践检验，取得了良好的教学效果和教学评价。

学生都积极参与了相关实验研究并可能得到较高的成绩和评价评级。

4. 结论应用光学作为一门综合性强的技术科学，其课程设计需要设计到相关的理论知识、实验操作等方面。

应用光学实验报告一、实验目的本实验旨在应用光学的基本原理，通过一系列的光学实验，加深对光学现象和光学仪器的理解，掌握光学实验的基本方法和技巧。

二、实验设备与实验原理1.实验设备：（1）凸透镜：用于凸透镜成像的实验。

（2）平凸透镜：用于平凸透镜成像和焦距测定的实验。

（3）反射镜：用于反射镜成像和角度测量的实验。

（4）单缝衍射实验仪：用于单缝衍射实验的仪器。

（5）波长测定仪：用于测量光波长的仪器。

2.实验原理：（1）光学成像：光线经过透镜或者反射镜时，会发生折射或反射，形成实物的像。

像的性质根据入射光线和透镜或反射镜的参数来确定。

（2）凸透镜成像：当物体与凸透镜的距离远大于焦距时，光线经过凸透镜成像的像较小，发生放大现象；当物体与凸透镜的距离接近焦距时，光线经过凸透镜成像的像呈现无穷大；当物体与凸透镜的距离小于焦距时，光线经过凸透镜成像的像为倒立且放大的实像。

（3）平凸透镜成像：光线经过平凸透镜成像时，发生折射，形成实物的像。

像的性质取决于物体与平凸透镜的距离。

（4）反射镜成像：光线经过反射镜产生实物的像。

像的位置由入射光线和反射镜位置决定。

（5）单缝衍射实验：单缝衍射实验仪通过观察光的衍射现象，测量光的波长。

（6）波长测定仪：通过干涉法和角度测量，可以测量光的波长。

三、实验步骤与结果分析1.凸透镜成像实验（1）用凸透镜成像的实验装置，分别将物体放在凸透镜焦点的前后，并观察像的性质。

（2）记录物体与凸透镜的距离及凸透镜成像的结果。

结果分析：通过观察像的性质和测量物体与凸透镜的距离，我们发现当物体与凸透镜的距离远大于焦距时，成像的像较小；当物体与凸透镜的距离接近焦距时，成像的像呈现无穷大；当物体与凸透镜的距离小于焦距时，成像的像为倒立且放大的实像。

2.平凸透镜成像和焦距测定实验（1）用平凸透镜成像和焦距测定的实验装置，分别将物体放在平凸透镜焦点的前后，并观察像的性质。

（2）通过移动凸透镜，找到物体与凸透镜的距离，使成像的像呈现无穷大，以此测量凸透镜的焦距。

应用光学课程设计应用光学是现代光学的一个重要分支，涉及到了光学基础理论及其在生物医学、通讯、计算机等领域中的应用。

如何进行应用光学课程设计，使学生在学习过程中更好地掌握光学知识并具备应用能力，是一个需要认真思考和操作的过程。

一、确定教学目标教学目标是教学制定的基础和出发点，也是评价教学结果的标准。

在设计应用光学课程时，需要针对学生的学习阶段和学科性质设定不同的教学目标。

比如在本科生阶段，可重点培养学生基本光学知识的掌握和理解、实验能力的培养及其应用能力；研究生阶段，则需着重培养学生的研究能力和科学精神。

二、制定教学计划制定教学计划涉及到课程设置、教材选择、课堂教学和实验等方面。

需要根据教学目标和课程实际情况设计，具体包括以下几个方面：（1）课程设置应用光学是一个较为宽泛的学科，如果将各方面内容都进行深入探究，则需要非常长的时间才能全面掌握。

因此，设计应用光学课程时需要将内容集中在某些重点部分进行深入研究，同时涉及到不同领域的案例分析，注重实际应用场景。

比如，可以侧重深入研究激光的原理及其应用、生物光学、光波导等方面。

（2）教材选择针对不同的教学阶段，应选择适合的教材。

对于本科生，教材要求具有教学内容完整、操作性强和难易度适中等特点；对于研究生，可以适当引入经典文献和前沿研究成果，要求能够掌握当代光学学科的前沿领域和研究进展。

（3）课堂教学课堂教学应通过多种方式来实现。

包括讲授、问答、互动、案例分析等。

通过讲授，让学生系统地掌握各个方面的知识；通过互动，让学生参与到教学当中，培养学生的积极性；通过案例分析，让学生学会将理论知识应用到实际问题中。

（4）实验教学实验教学是应用光学教学的重要组成部分。

通过实验，可以使学生更好地理解并掌握光学原理，提高实验技能和实践能力。

实验课程的设置应与理论课程相结合，注重实践应用和创新思维培养。

三、评价教学效果评价教学效果是教学过程中必不可少的一项工作。

通过考试、实验、作业、论文等综合评定，以及学生的反馈意见，从不同角度来全面衡量教学效果，为教学改进提供依据。

物理光学与应用光学第二版课程设计一、引言物理光学是光学的重要分支之一，它主要研究的是光的本质、光与物质的相互作用以及光的传输特性等问题。

与此相关的应用光学则是对物理光学研究成果的应用，它广泛应用于激光技术、光通信、医疗设备、光学传感器等领域。

本课程设计的目标是帮助学生深入了解物理光学与应用光学的理论和实践，并实现对光学现象的定量描述和分析。

本文将具体阐述该课程设计的主要内容。

二、课程设计内容2.1 实验环节本课程设计将涵盖一系列的物理光学实验，旨在通过实验来帮助学生深入了解物理光学的理论和实践。

具体实验内容如下：2.1.1 双缝干涉实验本实验通过展示双缝干涉，向学生介绍了干涉的基本原理和定义，以及如何使用Michelson干涉仪进行干涉测量、间接测量折射率。

2.1.2 线性偏振实验本实验通过展示光的偏振来介绍光的偏振原理，向学生介绍光的偏振状态和光的偏振干涉。

2.1.3 光栅光谱实验本实验将介绍光栅光谱，为学生介绍如何使用光栅、光栅的性能和分辨率等内容，并演示如何使用光谱仪进行光谱测量。

2.1.4 红外吸收实验本实验将介绍红外吸收光谱，为学生介绍如何使用红外吸收光谱仪，如何测量样品吸收光谱，以及如何用此数据测定样品化学构成。

2.2 课堂教学环节除了实验环节外，本课程设计还将包含丰富的理论讲解环节。

这些讲解将使学生更加深入地了解物理光学与应用光学的理论基础。

具体课堂教学环节如下：2.2.1 光的波动理论本环节将介绍光的波动理论，向学生介绍Maxwell方程组、波长、频率等概念，讲解光的相干性、衍射、干涉、偏振等光学现象。

为学生提供基础理论知识，奠定理论基础。

2.2.2 光的量子理论本环节将介绍光的量子理论，向学生介绍波粒二象性、光的能量、量子力学等概念，帮助学生理解光子的性质和行为。

2.2.3 光束传输理论本环节将介绍光束的传输理论，向学生介绍光线追迹、非线性光学、自聚焦等内容，以及光纤通信、激光器等应用。

单透镜——应用光学课程设计报告广东海洋大学《工程光学》课程设计题目：单透镜设计姓名：李力飞学号：201211911114学院：理学院班级：电科1121指导老师：陈劲民广东海洋大学一.设计目的查阅光学设计软件ZEMAX资料，初步了解ZEMAX在光学系统设计中实现建模、分析的功能；对上学期《应用光学》课程作一扼要系统的复习。

根据设计要求，运用ZEMAX进行辅助设计按要求给出设计结果及撰写设计报告和个人心得总结。

二.设计要求入瞳直径:30mm曲率半径:75,-85mm厚度5mm材质为BK7玻璃光源为可见光(F,d,C)视场角为0°、7°、10°三.设计思路直接将要求作为初始结构参数，输入ZEMAX，并得出初始结果选取透镜两面半径，焦距作为变量进行优化对第一次优化结果进行像质评价，针对不同像差用对应的评价函数优化，直到像差符合要求1李力飞四.设计过程1）入瞳设置入瞳直径为30mm2）视场设置视场角为0度，7度，10度2广东海洋大学3）波长设置波长为F光（0.486），D光（0.587），C光（0.656）单位：um4）透镜参数设置OBJ 和IMA分别为物面，像面。

物面厚度（Thickness）为无穷远，即物距为无穷远。

1.在光阑面（STO）后插入一个新的面2，作为透镜的第二个面。

2.透镜第一面，第二面半径分别为75mm和-85mm。

3.由公式f’=nR1R2/(n-1)[n(R2-R1)+(n-1)d],得出透镜焦距f’=78mm，并将f’作为第二面厚度；透镜厚度d=5mm作为第一面厚度。

（BK7玻璃折射率：1.5168）3李力飞5)评估系统性能1. 3D草图图中可明显看到轴外和轴上的光线都没有聚焦在高斯像面上，这主要是因为系统存在严重的球差，场曲。

4广东海洋大学2.光线像差曲线（RAY FAN）从曲线中可看出主要存在球差，场曲，子午慧差球差：0视场图曲线离轴较严重，特别是全孔径处场曲：7，10视场图原点处曲线斜率不为0子午慧差,7，10视场子午曲线弯曲较严重，或者曲线两端连线与纵轴交点和原点不重合像散：10视场图子午，弧矢曲线不重合，即子午焦面与弧矢焦面不重合5李力飞3.点列图（Spot Diagrams）主要存在球差，慧差，像散球差：0视场RMS（弥散斑半径的方均根）GEO（弥散斑半径）都很大慧差：7，10视场图形形状可看出存在慧差像散：10视场图形呈椭圆状，说明子午像面和弧矢像面不重合子午场曲：10视场图呈椭圆状6广东海洋大学6）优化系统一.设置变量将STO面和2面半径，2面厚度设为变量。

应用光学课程设计报告———15倍双目望远镜姓名：班级学号：指导教师：光电工程学院2016年01月04日一、望远镜系统的原理 (3)二、课程设计的内容及要求 (3)三、光学元件尺寸计算及数据处理总结 (4)（一）、目镜的计算 (4)（二）、物镜的结构形式及外形尺寸计算 (7)（三）、计算分划板 (7)（四）、计算棱镜 (8)（五）、像差计算 (9)（六）、建立数据文件 (15)一、望远镜系统的原理亥普勒望远镜的原理示意如下图1所示：图 1图中可见亥普勒望远镜是由正光焦度的物镜与正光焦度的目镜构成，与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0，平行光入射平行光射出。

其系统的视觉放大倍率为：'//D D f f e o-=''-=Γ 式中，0f '为物镜的焦距；e f '为目镜的焦距；D 为入瞳直径；'D 为出瞳直径。

在此成像过程中，有一个实像面位于分划面上，可以实现相应的瞄准或测量。

由于亥普勒望远镜成倒像不利于观察，故而需在系统中加入一个由透镜或棱镜构成的转像系统。

军用望远镜的转像系统多是用两个互相垂直放置的180-II D 棱镜（即保罗棱镜）组成。

伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其视觉放大率大于1，形成的是正立的像，无需加转像系统，也无法安装分划板，应用较少。

二、课程设计的内容及要求1、根据已知的一些技术要求，进行外型尺寸计算；1）目镜的选取及计算；2）物镜的结构型式及外型尺寸计算； 3）分划板的外型尺寸计算；4）棱镜的类型选取及外型尺寸计算； 2、像差计算1）求取棱镜的初级像差； 2）求取物镜的初级像差；3）根据物镜的像差求出双胶合物镜的结构参数。

3、计算象差容限；4、根据物镜的结构参数及棱镜的结构参数进行部分光线追迹，初步求出像点的位置及象差的大小；5、利用前几步计算出的初始结构参数制作数据文件；6、利用数据文件上机操作、计算。

并用像差容限加以评价系统的可实用性，如果结果不满足像差容限的要求，则需修改初始结构参数，再进行上机操作，如此反复，直至满足要求为止。

应用光学第四版课程设计1. 课程概述本课程是应用光学第四版的课后设计，旨在帮助学生深入理解应用光学的基本原理和实际应用。

本课程以问题为导向，通过探究光学现象和实验验证，加深对光学知识的理解。

2. 课程目标•熟练掌握应用光学的基本原理和实际应用；•能够理解并解决与应用光学相关的实际问题；•具有一定的实验设计，数据处理和报告撰写能力。

3. 教学内容1.高斯光学•高斯光束的概念及特性•几何光学和物理光学之间的转化•欧拉公式及应用•理想成像系统的特性2.相干光学•干涉和衍射现象•奇异分解定理•自相干和互相干性质•前向散射问题3.激光光学•激光的产生和放大原理•激光谱学的基本概念•激光的各种应用4.光学仪器•光学显微镜和电子显微镜•光谱仪和干涉仪•激光雷达和光学测距仪4. 实验设计本课程设置了两个实验项目，分别为：1.摩尔条纹的实验验证：通过一个简单的光路，让学生了解摩尔条纹的形成原理，并实际验证条纹模型的正确性。

2.激光测距实验：通过使用激光测距仪进行测距，让学生了解激光测距的基本原理，并深入了解仪器的构成和工作原理。

5. 考核方式本课程的考核方式将参考学生成绩的综合发展情况，采用以下方式：1.平时作业：根据学生上课的表现和平时完成资料、练习的情况，进行评估。

2.实验成绩：根据学生完成实验的情况和实验报告的质量，进行评估。

3.期末考试：考试内容涵盖本课程的所有知识点，以选择题、计算题和应用分析题为主。

6. 授课方式本课程将采用线上线下相结合的授课方式。

授课内容将在线上进行，实验将组织线下进行，并采取分散实验时间的方式，确保学生的安全。

7. 参考资料•应用光学（第四版）（美）A·E·西耶（Herbert A.Meyerhoff）著，梁积懋等译•应用光学实验指导书（第四版）郭志华著，吴稳强等译8. 总结本课程通过问题导向的方法，让学生深入理解应用光学的原理和应用，并通过实验验证增强了学生的实践能力。