应用光学0524-12
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2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学 A 课程号:共 2 页第 1 页专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期(考生填写)_______年____月__日分数_________ 一.简答题(15分)(写在答卷纸上)1.(5分)物理光学研究什么内容?几何光学研究什么内容?2.(5分)什么是场镜?场镜的作用是什么(要求写出两种作用)?3.(5分)写出轴外点的五种单色像差的名称。
二.作图题(15分)(画在试卷上)4.(5分)已知焦点F和F’和节点J和J’(见图2),求物方主点H和像方主点H’。
5.(10分)应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1),分别标出A、B、C、D点光的坐标方向。
授课教师李颖命题教师或命题负责人签字李颖院系负责人签字年月日注:请命题人标明每道考题的考分值。
J F’F J’图2zyxABCD图12005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学课程号:共 2 页第 2 页中国海洋大学试题答案2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学一.简答题(15分)1.(5分)物理光学研究什么内容?几何光学研究什么内容?物理光学:研究光的本性,并根据光的本性来研究各种物理现象。
几何光学:研究光的传播规律和传播现象,几何光学中采用光线理论。
2.(5分)什么是场镜?场镜的作用是什么(要求写出两种作用)?场镜:和像平面重合或者和像平面很靠近的透镜,场镜只改变成像光束位置,不影响系统的光学性质。
作用:降低主光线在后面系统上的透射高度;改变出瞳距离;承担一定放大作用。
3.(5分)写出轴外点的五种单色像差的名称。
球差,彗差,像散,场曲,畸变二.作图题(15分)4.(5分)已知焦点F和F’和节点J和J’(见图2),求物方主点H和像方主点H’。
图25.(10分)应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1),分别标出A 、B 、C 、D 点光的坐标方向。
附件一:理论课程(含实验理论课程)教学大纲基本格式《应用光学》课程教学大纲课程名称:应用光学课程编码:0230021英文名称:Applied Optics学时:64 其中实验学时:16 学分: 3.5开课学期:第五学期适用专业:光电信息工程测控技术与仪器信息对抗技术探测制导与控制工程课程类别:必修课程性质:专业基础课先修课程:高等数学教材:工程光学天津大学机械工业出版社一、课程性质及任务本课程主要探讨的是几何光学的基本知识,研究的是光的传播和成像规律,典型光学系统的工作原理、光学特性,像差理论的部分内容。
它是仪器科学与技术、光电信息工程等专业的必修专业基础课程。
通过本课程的学习,能够为其它光学后续课程,诸如:光学测量、光学设计等打下良好的基础,也为学生更好的掌握光学总体设计方法、从事简单的光学系统的设计起到非常重要的作用,通过本课程的学习能够培养学生具有在生产及科研实践中理解、分析及解决问题的能力。
二、课程的教学要求(一)几何光学基本定律与成像概念9学时1.几何光学的基本定律掌握:(1)光波与光线的概念,(2)几何光学基本定律,(3)费马原理,(4)马吕斯定律;理解:光的根本属性及其传播规律现象等;了解:了解全反射的特点,并能够利用全反射的特点及规律解释一些常见的现象。
2.成像的基本概念与完善成像条件掌握:(1)光学系统与成像的概念,(2)完善成像的条件,(3)物像的虚实;了解:完善成像的定义与条件。
3.光学计算与近轴光学系统掌握:(1)基本概念与符号规则,(2)实际光线的光路计算,(3)近轴光线的光路计算。
理解:实际光线与近轴光线在光路计算中的区别及结果的差异。
了解:符号规则对所涉及的光学系统的作用;4.球面光学成像系统掌握:(1)单个折射面成像,(2)球面反射镜成像,(3)共轴球面系统。
理解:(1)垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的区别与联系,(2)折射面成像与反射面成像之间的联系。
了解:如何能够利用相应的公式计算光学系统的物像位置关系及放大率。
<<光学工程基础>>参考文献和习题1 光波、光线和成像参考文献:1. Walker Bruce H. Optical Engineering Fundamentals. Bellingham, Washington: SPIE,19982. 袁旭滄. 应用光学. 北京:国防工业出版社,19883. Ditteon Richard 著,詹涵菁译. 现代几何光学. 长沙:湖南大学出版社,20044. Smith W J. Modern Optical Engineering. Boston: The McGreaw-Hill Companies, Inc, 20015. 陈熙谋. 光学•近代物理. 北京:北京大学出版社,20026. 钟钖华. 现代光学基础. 北京:北京大学出版社,20037. Ghatak A K, Thyagarajan K. Contemporary Optics. New Y ork: Plenum Publishing Corporation, 19788. 彭旭麟,罗汝梅. 变分法及其应用. 武汉:华中工学院出版社,19839. Kidger Michael J. Fundamental Optical Design. Bellingham, Washington: SPIE,200210. Jenkins F , White H. Fundamentals of Optics. New Y ork: The McGreaw -Hill Companies, Inc, 197611. Hecht E. Optics. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1987习题:1. 简述几何光学的几个基本定律。
2. 简述成像的基本概念。
3. 光在真空中的速度是多少?在水中呢?在钻石中呢?4. 画出折射角i '随入射角i 变化的函数曲线,条件是1=n ,n '是下列值:(a) 1.333;(b)1.5163;(c) 1.78831。
应用光学—读书报告第一篇:应用光学—读书报告第七章读书报告本章主要讲的是颜色:颜色的分类和特性:颜色:不同波长可见光辐射作用于人的视觉器官后所产生的心里感受,颜色和波长的关系并不是完全固定的;光谱上除572nm(黄)、503nm(绿)和478nm(蓝)是不变的颜色外,其它颜色在光强增加时都略向红色或蓝色变化。
色度学则是将主观的颜色感受和客观的物理刺激联系起来的科学颜色形成的物理机制:光源色:自发光形成的颜色物体色:自身不发光,凭借其它光源照明,通过反射或透射而形成的颜色荧光色:物体受光照射激发所产生的荧光与反射或投射光共同形成的颜色颜色的表观特征:明度:表示颜色明亮的程度对于光源色,明度值与发光体的光亮度有关物体色,和物体的透射比或反射比有关色调:区分不同彩色的特征饱和度:颜色接近光谱色的程度,彩色的纯洁性;彩色具备以上3个特征非彩色只有明度值差别、没有色调区分,饱和度为0 ;用一个三维纺锤体可将颜色的三个基本特征表示出来颜色混合:颜色混合: 两种或几种颜色相互混合,形成不同于原色的新色。
色光混合:加混色,不同颜色光的直接混合色料混合:色料是对光有强烈选择吸收的物质,在白光照明下呈现一定的颜色。
从白光中去除某些色光,又称减混色。
格拉斯曼颜色混合定律:H.Grassman于1953年总结出色光混合的基本定律①人的视觉只能分辨颜色的三种变化:明度、色调和饱和度②两种颜色混合,如果一种颜色成分连续变化,混合色的外貌也连续变化补色律:每一种颜色都有相应补色中间色律:两种非互补颜色混合,将产生两颜色的中间色,其色调决定于两颜色的比例③颜色外貌相同的光,不管它们的光谱组成是否一样,在颜色混合种等效④混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和颜色匹配:颜色匹配不受背景颜色的影响,即颜色匹配遵守颜色匹配恒常定律。
但应注意,眼受强光刺激时,此定律也会失效。
对于饱和度很高的颜色,例如某些光谱色,常常不能用红、绿、蓝三种颜色直接混合得到。
一种两镜五反光学系统设计王刚【摘要】利用反射式光学系统宽光谱,无色差,纵向外形尺寸小等特点,提出一种采用两镜系统为原型的五反光学系统,实现了宽光谱(0.4 μm~12 μm)、长焦距(1.6 m)、小型化(总长≤85 mm)光学系统设计.2个反射面引入高次非球面,经像差平衡设计,像质达到使用要求.轴外视场激光能量经两镜五反系统聚焦后,激励光谱转换靶使之发出可见光-长波红外光谱,为光电装备的光轴调校提供模拟的无穷远目标.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2014(035)002【总页数】3页(P297-299)【关键词】两镜五反;光学系统设计;宽光谱;像差平衡【作者】王刚【作者单位】海军驻西安二十所军事代表室,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN202;TH703引言随着军用光电技术的发展和作战需求,宽光谱、多传感器的光电装备已经成为军事装备的新宠,而光电装备中各传感器之间光轴一致性要求是光电装备发挥效能的保证,因此需要一种能检测光电装备各传感器光轴一致性的光电测试仪器。
目前光电测试仪器中的光学结构一般有折射式、反射式和折反射式等3种,其中折射式光学结构具有设计简单,加工装配容易、像质优良等诸多优点,因而在一般的光电测试仪器中使用较为广泛,但是对于光谱范围宽(可见、激光1.064 μm、红外),焦距长、相对孔径较大的光学系统,由于存在透宽波谱光学材料少,色差校正困难的缺点,限制了其使用[1]。
反射式光学结构不存在色差,能在宽光谱段工作,光路可以最大限度地折叠,容易实现轻量化设计,此外,由于非球面加工和测量技术的迅速发展,使得非球面的加工精度得到很好的保证,因此反射式光学系统尤其是两镜系统的应用将越来越广泛。
本文在两镜系统的基础上设计了两镜五反光学系统,在不增加反射镜的前提下实现5次反射,满足多光谱、长焦距、纵向尺寸短的光学系统要求。
针对两镜光学系统轴外像差难于校正的问题,采用高次非球面设计的方法解决成像质量的要求。
总复习第一章 几何光学的基本定律 返回内容提要有关光传播路径的定律是本章的主要问题。
折射定律(光学不变量)及其矢量形式反射定律(是折射定律当时的特殊情况)费马原理(极端光程定律),由费马原理导出折射定律和反射定律(实、虚)物空间、像空间概念 完善成像条件(等光程条件)及特例第二章 球面与球面系统 返回内容提要球面系统仅对细小平面以细光束成完善像基本公式:阿贝不变量放大率及其关系:拉氏不变量反射球面的有关公式由可得。
第三章 平面与平面系统返回内容提要平面镜成镜像夹角为 α 的双平面镜的二次像特征 平行平板引起的轴向位移反射棱镜的展开,结构常数,棱镜转像系统折射棱镜的最小偏角,光楔与双光楔关键问题:坐标系判断,奇次反射成像像,偶次反射成一致像,并考虑屋脊的作用。
第四章 理想光学系统返回内容提要主点、主平面,焦点、焦平面,节点、节平面的概念高斯公式与牛顿公式:当时化为,并有三种放大率,,拉氏不变量,,厚透镜:看成两光组组合。
++组合:间隔小时为正光焦度,增大后可变成望远镜,间隔更大时为负光焦度。
--组合:总是负光焦度 +-组合:可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统,其中负弯月形透镜可在间隔增大时变 成望远镜,间隔更大时为正光焦度。
第五章 光学系统中的光束限制 返回内容提要本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习。
孔阑,入瞳,出瞳;视阑,入窗,出窗;孔径角、视场角及其作用 拦光,渐晕,渐晕光阑 系统可能存在二个渐晕光阑,一个拦下光线,一个拦上光线 对准平面,景像平面,远景平面,近景平面,景深 物方(像方)远心光路——物方(像方)主光线平行于光轴第六章 光能及其计算 返回内容提要本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。
辐射能通量,光通量,光谱光视效率,发光效率 发光强度,光照度,光出射度,光亮度的概念、单位及其关系 光束经反射、折射后亮度的变化,经光学系统的光能损失, 通过光学系统的光通量,像面照度总之,第七章 典型光学系统 返回内容提要本章需要熟练掌握各类典型光学系统的成像原理、放大倍率、光束限制、分辨本领以及显微镜与照明 系统、望远镜与转像系统的光瞳匹配关系,光学系统的外形尺寸计算。