精密光学元件先进测量与评价(程灏波著)思维导图

PPT课件
19
3.3.5 点列图（Stop Diagrams）
（1）定义：
由一点发出的许多光线经光学 系统后，因像差使其与像面的 交点不再集中于同一点，而形 成了一个散布在一定范围的弥 散图形。
（2）意义：
这些点的分布能够近似地代表 点像的能量分布。所以点列图 中点的密集程度反映光学系统 成像质量的优劣。
相切时，两波面间的光程差。
轴上点A以单色光成像存在球差
L' L'l' A'M 交理想波面于M，
M M n 即为波差。
（以理想波面为基准，右负左正）
PPT课件
3
3.1.2 轴上点的波像差及其与球差的关系
W dW n' um' L' du'2 20
球差相当的波像差为以u'2为纵坐标，以δL'为横坐标的球差曲线与纵轴 所围面积的一半
6倍焦深
（边光不一定恰好校正到零，PPT允课件 许残余1倍焦深）
9
（3）正弦差
osc

2n'
y0'
s in U
' m
以上是小视场系统容限，以下是大视场系统容限

弧矢彗差
Ks

2n'
s
in
U
' m
（4）像散
x' 1倍焦深
n'
sin
2
U
' m
（5）像面弯曲：在人眼调节范围之内
（6）畸变
调制传递函数MTF：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。能反 映不同空间频率、不同对比度的传递能力。一般而言，高频传递函数反映 了物体细节传递能力，低频传递函数反映物体轮廓传递能力，中频传递函 数反映对物体层次的传递能力。

例子：影子、日（月）食、小孔成像
光速：3.0x108m/s（真空、空气中）
光的反射
条件：不同介质的分界面
三线共面
反射规律 法线居中
反射角等于入射角
分类：镜面反射和漫反射
应用（例子）：潜望镜、后视镜等
原理：光的反射
凸
透
镜
平面镜成像
成
像
规
律
物距(u) 像距(v) 正倒 u>2f 2f>v>f 倒立 u=2f v=2f 倒立
光的反射大小虚实应用特点的位置关系u2f2fvf倒立缩小实像照相机摄像机u2fv2f倒立实像测焦距成像大2fufv2f倒立放大实像幻灯机电影放不成像强光聚焦手电放大虚像放大镜虚像在物体同侧虚像在物体之后物像同条件
总有一款PPT 适合您
【最新出品\精心整理\倾情奉献\敬请珍惜】
光源
光的 直线 传播
条件：透明均匀物质中
2f>u>f v>2f 倒立
u=f -
-
f>u v>u 正立
大小 缩小 等大 放大 -
放大
物，像
虚实 应用 特点 的位置
关系
实像 照摄相像机机、-
物像异 侧
实像
测焦距
成像大 小的分 界点
物像异 侧
幻灯机、
实像电影放 映机、- Nhomakorabea物像异 侧
投影仪
不成像
强光聚 焦手电
成像虚 实的分
-
筒 界点
虚像在
虚像
放大镜
物体同 侧虚像 在物体
物像同 侧
之后
条件：不均匀物质或不同种介质
光 的 折射规律 折射
三线共面
法线居中

实验原理——点光源产生的非定域干涉
因此，当M２镜移动时，若有 Δn个条纹陷入中心，则表明M２ 相对于M１移近了
d n
(3)
2
反之，若有Δn个条纹从中心涌出
来时，则表明M２相对于M１移
远了同样的距离。
如果精确地测出M２移动的 距离Δd，则可由式(3)计算出入 射光波的波长。
实验原理——测量钠光的双线波长差Δλ
③去掉遮住M２的物体，在E处放置毛玻璃屏。这时可看 到两排光点。调节M2背后的三个螺钉，使两排光点中最 强的光点完全重合，则M1与M2大致相互垂直了。
实验内容——测He-Ne激光的波长
①在He-Ne激光器前放置一扩束镜（短焦距凸透镜） 形成点光源的发射光束，在E屏上可看到干涉条纹。 ②谨慎调节M2背后的三个螺钉，使条纹变宽，趋向 圆形。 ③再仔细调节M１镜的两个拉簧螺丝，直到把干涉环 中心调到视场中央。 ④将微调手轮沿相同方向旋转手轮及鼓轮调好零点。 ⑤始终沿原调零方向，细心转动微调手轮，直到干涉 环发生“涌出”或“陷入”现象，观察并记录每“涌 出”或“陷入”50个干涉环时，M2镜的位置，连续记 录8次。然后用逐差法根据公式(3)求出激光波长。并 与公认值6.328×10-7m比较。
由式(4)求得钠黄光双线的波长差。
返回
实验内容——调整仪器
①点燃He-Ne激光器，使之与分光板G１等高并且位于沿 分光板和M１镜的中心线上，转动粗调手轮，使M１镜距 分光板G１的中心与M１镜距分光板G１的中心大致相等。
②遮住M2镜，使激光束经分光板G１射向M１镜。调节激 光器的方向，使由M１反射回激光器的光，能射在光束出 发点（也可以通过观察置于激光器出射孔附近的小孔屏上 反射点的分布来调节。因为玻璃板的每个平行界面都有反 射，故光点不止一个。但M１是高反射的。所以，它反射 的光点光强最强）。

U f2
f 2
聚光本领
物镜的聚光本领是描述物镜聚集光通量能力的物理量，可以 用象面的照度来量度。
分辨本领
瑞利判据：总照度分布曲线中央有下凹部分，其对应强度不超过每 一分布曲线最大值的74%，当一个中央亮斑的最大值位置恰和另一个中 央亮斑的最小值位置相重合时，两个像点刚好能被分辨。
36
第四章 光学仪器的基本原理
32
第三章 几何光学基本原理
球面折射对光束单心性的破坏
n
l P
A
n
l P
Or C
s
s
B
近轴光线条件下球面折射的物像公式
n n n n s s r
33
第三章 几何光学基本原理
横向放大率
在近轴光线和近轴物
Q
的条件下，垂直于主轴的 y
物所成的像仍然是垂直于
P
O
主轴的，像的横向大小与 物的大小之比值为横向放
棱镜
棱镜是一种常见的光学元件，它的主要用途有两种：作为色散 元件和利用光的棱镜内的全反射来改变光束的方向，即转向元件。
棱镜材料的折射率为：
n
sin i1
sin
0
2
A
sin i2
sin A
2
30
第三章 几何光学基本原理
符号法则
球面的中心点O称为顶 点，球面的球心C称为 曲率中心，球面的半径 称为曲率半径，连接顶 点和曲率中心的直线CO 称为主轴，通过主轴的 平面称为主平面。主轴 对于所有主平面具有对 称性。
u
sin2 N(d sin
sin2(d sin )
)
I0
s in 2 u2
u
sin2 Nv sin2 v

Mean = 1.26 + 0.99 s.d.
10
5
发生频率
0
20
Myopic Children
15
N = 174
Mean = 1.16 + 0.55 s.d.
10
5
0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
学习交流PPT 波前像差均方根值(um)
Wavefront Aberration 3 2 1 0 -1 -2 -3
-3 -2 -1 0 1 2 3 mm (right-left)
2 Dimensional View
学习交流PPT
33
2nd 3rd
Zernike Modes
Z -22
astigmatism
Z
0 2
Z
2 2
defocus
astigmatism
secondary astigmatism
Z
4 4
quadrafoil
5th
Z
-5 5
Z
-3 5
Z
-1 5
Z
1 5
Z
3 5
Z
5 5
pentafoil
secondary trefoil
secondary
secondary
coma学习交流PPT coma
secondary trefoil
pentafoil
学习交流PPT
28
Zernike多项式
学习交流PPT
29
Zernike多项式可表示成以n为行数，m为列数的金字塔
Zn m –7 -6 –5 0
1

∵ HQ = H 'Q' 且HQ与H’Q’共轭，β = 1
物、像方主面是一对 β=1的物像共轭面
QH⊥O1Ok Q' H ' ⊥O1Ok
H，H’亦为 一对共轭点
光学系统总包含一对主点 （主平面），一对焦点（焦
平面），前者是一对共轭 点（面），后者不是
三、焦距
⎧ ⎪⎪
f
'
=
H
'
F
'
=
h tg u'
⎨
⎪ ⎪⎩
放大 放大 倒立 正立 实像 虚像
缩小 正立 实像
14/40
1
2F F O F’ 2F’
l
-1
§4-4 理想光学系统的图解求像
依据
①平行于光轴的光线经理想光学系统后必通过像方焦点； ②过物方焦点的光线经理想光学系统后必为平行于光轴的光线； ③过节点的光线方向不变； ④任意方向的一束平行光经理想光学系统后必交于像方焦平面上一点； ⑤过物方焦平面上一点的光线经理想光学系统后必为一束平行光。
x'= l'− f '
l' l
高斯公式
此时
β
=−
fl' f 'l
由高斯公式 n' f ' + nf = 1 n'l' nl
后面会看到 − f ' = n' fn
n' − n = n' = − n l' l f ' f
回忆单个折射球面公 式，有什么联系和区别
单个折射球面公式具有普遍性
7/40
当 n’= n 时，化为
四、轴向放大率、角度放大率及其与横向放大率的关系

精密光学组件(镜头)技术之理论与实务緒論 ...................................................................................................................... 错误！未定义书签。

第一章光學理論分析........................................................................................... 错误！未定义书签。

1-1 基本原理 ............................................................................................... 错误！未定义书签。

1-1.1 可見光 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

1-1.1 光源和光速 ................................................................................ 错误！未定义书签。

1-1.2 光度與照度 ................................................................................ 错误！未定义书签。

1-1.3 光的直線傳播 ............................................................................ 错误！未定义书签。

1-1.4 折射率 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

升 层
酒程度。我国已制成对低浓度酒精有高灵敏性的酒精传感器。交通
综 合
能
测
力 警察使用这样的酒精传感器就能迅速、准确地检查出机动车驾驶员 评
强
化
是否酒后驾车。
返
首
12/9/2021
页
第二十四页，共四十九页。
【例 2】 青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，
·
巩
为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实
·
大 提
升
(2)5.2
108.8(108.6～109.0 均可)
(3)恒温箱，自动孵化器，热
末 综
层
合
能 敏温度计等
测
力
评
强
化
返
首
12/9/2021
页
第十五页，共四十九页。
日常生活中常见(chánɡ jiàn)的传感器
培
巩 固
1.红外线传感器
优 层
层
·
知
红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而 素 养
素 养
识
升
整 合
可以实现路灯自动在白天关闭，夜晚打开。电磁开关的内部结构如
华
·
·
提
图所示。1、2 两接线柱之间是励磁线圈，3、4 两接线柱分别与弹簧
章 末
升 层
片和触点连接。当励磁线圈中电流大于等于 50 mA 时，电磁铁吸合
综 合
能
测
力 铁片，弹簧片和触点分离，3、4 断开；电流小于 50 mA 时，3、4 评
提
升 层
简要说明理由：
章
末
综
。
合

因为 U＝QC，C＝EdS，U′＝CQ′， ΔU＝U－U′＝QESd－QEdS′＝QEΔSd， 所以 Δd＝ESQΔU，F＝pS， 2kΔd＝pS，p＝2kSΔd＝2kEQΔU.
[答案] 12/9/2021
2kEΔU Q
第十一页，共二十六页。
1．(多选)如图甲所示，打开电流传感器和电压传感器，将磁铁置于螺线管正上方距 海绵垫高为 h 处由静止释放，磁铁穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止．若磁铁下 落过程中受到的磁阻力远小于磁铁重力，且不发生转动，不计线圈电阻．图乙是计 算机荧屏上显示的 UI-t 曲线，其中的两个峰值是磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部 出来时产生的．下列说法正确的是( )
12/9/2021
第十二页，共二十六页。
甲
乙
A．若仅增大 h，两个峰值间的时间间隔会增大
B．若仅减小 h，两个峰值都会减小
C．若仅减小 h，两个峰值可能会相等
D．12/9若/202仅1 减小滑动变阻器接入电路中的电阻值，两个峰值都会增大
第十三页，共二十六页。
解析：若仅增大 h，磁铁经过螺线管的时间减小，两个峰值间的时间间隔会减小， 故 A 错误；仅减小 h 时，磁铁进入螺线管的速度减小，导致螺线管中磁通量的变化 率减小，因此两个峰值都会减小，且两个峰值不可能相等，故 B 正确，C 错误；根 据闭合电路欧姆定律可知，仅减小滑动变阻器接入电路的阻值，则回路中的感应电 流增大，则电功率 P＝UI 增大，两个峰值都会增大，故 D 正确． 答案：BD
12/9/2021
第十七页，共二十六页。
(1)推出电压表示数 U 与所称物体质量 m 的关系式； (2)为使电压表示数与待测物体质量成正比(这样在电压表上刻出的质量刻度均匀)， 请利用原有器材进行改进，在乙图的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压 表示数 U′与所称物体质量 m 的关系式．

10
• 超精密加工：加工精度（尺寸和形状）高于0.1µm，加工表面粗
糙度小于Ra0.01µm之间的加工方法称为超精密加工。
• 如果在加工中能以原子级为单位去除被加工材料，即是加工的极
限，从这一角度来定义，可以把接近于加工极限的加工技术称为 超精密加工，也称纳米加工。
精选ppt
11
不同时期的精密和超精密加工精度
非金属材料 高分子材料 复合材料 无机硬脆材料
应用：光学、化学、电子 应用：航天、能源工业 应用：电子、原子能、能源
精选ppt
21
一、国防工业上的需求及应用
超精密加工技术与国防工业关系密切，如陀螺仪的加工涉及多项超精 密加工，导弹系统的陀螺仪质量直接影响其命中率，1kg的陀螺转子， 其 质 量 中 心 偏 离 其 对 称 轴 0.0005μm ， 则 会 引 起 100m 的 射 程 误 差 和 50m的轨道误差。
高刚度化； 冷却、空调、防振；
镜 树脂结合剂金刚石砂
面
轮添加Mo2S2、WS2、 C等；
磨 铸铁基金刚石砂轮采
削 用电解腐蚀修整。
采用高速运算装置控制；
高刚度化的新方案：Tetraform 结构球壳结构
Al、Cu、塑料等软质材 料； 无电解Ni膜Ge，Si KDP、LiNbO3、玻璃
铁氧体 精细陶瓷 超硬合金 Ge、Si 玻璃
刃磨，成形，平面，内圆 平面，外圆，型面，细金属丝，槽 平面
精选ppt
16
四、精密切削、磨削、研磨实例
工具等
加工装置
材料
用途、零件等
金刚石刀具刃口锋利
镜 化；
面 利用CBN刀具切削钢；
切
金刚石刀具得结晶方 位选择；

第15章 波动光学一、基本要求1．掌握双缝干涉、单缝衍射、劈尖干涉、光栅衍射的公式及条纹分布规律； 2．理解光程差的含义与半波损失发生条件及增透膜、增反膜原理； 3．理解线偏振光及其产生方法，了解布儒斯特定律及马吕斯定律。

二、基本内容（一）本章重点和难点：重点：掌握不同条件下干涉和衍射（双缝干涉、单缝衍射、劈尖干涉、光栅衍射）明暗条纹的分布情况和计算公式。

难点：半波损失的判定及增透膜的计算。

（二）知识网络结构图：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧马吕斯定理布儒斯特角光的偏振薄膜干涉迈克尔逊干涉仪等倾干涉增反膜增透膜条纹特点明暗纹公式牛顿环条纹特点条纹间距劈尖等厚干涉分振幅法略洛埃镜条纹间距暗纹公式明纹公式杨氏双缝干涉分波阵面法半波损失光程差光程基本概念,)((三)容易混淆的概念：1.等厚干涉和等倾干涉等厚干涉是每一级次的明暗纹都与膜层在该条纹处的厚度相联系，相同厚度处有相同的光程差，即该厚度处条纹轨迹对应同一级干涉条纹；等倾干涉是凡入射的倾角相同的相干光线在相遇时的光程差都相同，即对应同一个级次的干涉条纹。

2.增反膜和增透膜增反膜（减透膜）是在光学元件表面所镀的一层或多层可以消除透射以增强反射的薄膜；反之，增透膜（减反膜）则是用以消除反射以增强透射的薄膜。

3.菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射菲涅耳衍射是光源、光屏和衍射孔三者之间的距离皆为有限远或其中之一为有限远时的衍射；夫琅禾费衍射则是指三者之间的距离皆为无限远或相当于无限远。

4.自然光和偏振光自然光是指在垂直于光线传播方向上的光振动矢量都对称分布，可用两个振动方向正交的、没有恒定相位关系的、等振幅两个独立光振动来代替；偏振光是指在垂直于光线传播方向上的光振动矢量不对称分布。

5.部分偏振光和完全偏振光部分偏振光是偏振光和自然光的混合光，在两个相互垂直方向上的光振动有强有弱；完全偏振光（线偏振光）是只保留其中一个方向光振动的偏振光。

传统与串联式OLED技术比较
2. OLED的发光机理
能带理论模型：
相对晶体固体的能带模型来说：
价带顶 HOMO （分子最
Ea
高占据分子轨道 ）
导带底
LUMO（分子最低量 能 LUMO
Ip Eg
未占据轨道 ）
HOMO
带隙Eg是HOMO与LUMO 之间的宽度，离化能
Ip是真空能级与HOMO之间 的能量差,
OLED空穴传输材料
常用的空穴传输材料分子结构
TPD是最早应用的空穴材料之一，但由于其热稳定性较差 （Tg=65°C），导致器件的稳定性较差，寿命较短。
为提高热稳定性，将TPD分子中的甲苯基换成萘基得到了NPD， NPD的热稳定性有了很大提高（Tg=96°C），空穴迁移率也有所提高，是 目前应用最广的有机小分子空穴传输材料。
1. 有机/聚合物电致发光器件的结构
（1）单层结构
在器件的正极和负极间，制作有
一种或多种物质组成的发光层。单层
器件的发光层厚度通常在100nm。
聚合物分子量大，可通过旋涂方式
优成点膜：，既制但作备制发方备光法双层简层(E单聚ML合。)，物薄膜较为困难， 缺因点此：，又A从兼.复加作合工电发角子光度传区讲输靠，层聚(近E合T金L物属) 器电件极只有而能机靠半近导体层 金采属用电单和极层空处结穴缺构传陷。输多层，(H非TL辐)。射复合几率大， 而且该聚处合的物高的电长场分容子链易结产构生保发证光了淬聚灭合；物
1. 有机/聚合物电致发光器件的结构
（2）双层器件结构
柯达公司首先提出了双层有机膜结 构，有效地解决电子和空穴的复合区 远离电极和平衡载流子注入速率问题， 使有机EL的研究进入了一个新阶段。 他们的器件结构也叫DL-A型双层结 构。