光学课程设计报告
姓名：罗风光
学号：U201013534
班级：光电1005
一、课程设计要求 (3)
二、设计步骤 (3)
1. 外形尺寸计算 (3)
2. 选型 (5)
3. 物镜设计 (5)
（1）初始结构计算 (5)
i. 求h、hz、J (5)
ii. 平板的像差 (5)
iii. 物镜像差要求 (6)
?求P、W (6)
?归一化处理 (6)
?选玻璃 (7)
?求Q (7)
?求归一化条件下透镜各面的曲率及曲率半径 (7)
?玻璃厚度 (8)
（2）像差容限计算 (8)
（3）像差校正 (9)
（4）物镜像差曲线 (11)
4. 目镜设计 (12)
（1）初始结构计算 (12)
i. 确定接眼镜结构 (12)
ii. 确定场镜结构 (14)
（2）像差容限计算 (15)
（3）像差校正 (16)
三、光瞳衔接 (19)
四、像差评价 (20)
五、总体评价 (20)
六、零件图、系统图 (20)
七、设计体会 (23)
八、参考资料 (24)
一、 课程设计要求
设计要求：双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I 型棱镜转像。 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、l z ′>8～10mm
二、 设计步骤
1. 外形尺寸计算
物镜焦距'
14120f D mm =?= 出瞳直径'
5D
D mm =
=Γ
目镜焦距''
12120206
f f mm ===Γ 分划板直径'
21216.7824D f tg mm =ω= 分划板半径2
8.39122
D =
由设计要求：视场边缘允许50%的渐晕，可利用分划板拦去透镜下部25%的光，利用平板拦去透镜上部的25%的光，这样仅有透镜中间的50%的光能通过望远系统。
7.51208.39127.5120
h a
--=
-
根据要求，可取14a mm =。 解得：8.287h mm =
等效平板厚度216.574D h mm ==
所以棱镜展开的实际厚度：33.148L KD mm == 取33.5L mm = 因此，等效空气平板厚度33.5
22.11.5163
L d mm n ===
_
'
1
'
1
/2f c h
D f -= 其中_
c 为物镜到第一个棱镜前表面的最小距离。
代入数据，得：
_
8.28712015120
c
-= 解得：_
53.7c mm =
因为实际物镜到第一个棱镜前表面的距离c 满足：
120259.8c a b d mm =---=
其中b 为普罗I 型棱镜系统的两棱镜的距离，根据要求，取2b mm = 由_
c c >知，设计满足实际棱镜通光口径的限制。
由物方视场2ω=8
，可得：
目镜通光口径'
''31
2
[()]222.084
D D f f tg mm ω=++?= 分划板半径
2
8.39122
D = 又由：'
64tg tg tg ω=Γω=
，可得： 像方视场'
245.5ω=
2. 选型
物镜：'/1:4D f =，28ω= ，'
120f mm =
目镜：'
20f mm ='245.5ω= ，5D mm =，'
8~10z l mm > 查阅相关光学资料得，选择双胶合物镜和凯涅尔目镜。
3. 物镜设计 （1） 初始结构计算
i. 求h 、hz 、J
入瞳半径152
D
h mm =
= 第二近轴光线在入瞳的入射高度0z h =
15
'0.125120
u =
= 拉赫不变量''
'
15
18.3912 1.0489120
J nuy n u y ===?
?= ii. 平板的像差
由条件：d=33.5 ν=64.1 u=0.125 u z =4
=0.0698rad
24
310.006096IP n S d u n
-=-=-
0.003404z
IIP IP u S S u
=?= ()
22
10.003667IP d n C u n ν-=-
=-
iii. 物镜像差要求
物镜像差要与平板像差以前校正，因此物镜与平板相应的像差之和应为零：
0.006096I IP S S =-= 0.003404II IIP S S =-=- 0.003667I IP C C =-=
? 求P 、W
由I S hP =，II z S h P JW JW =+=（h z =0）
得0.0004064I
S P h
=
= 0.0032453II
S W J
=
=- ? 归一化处理
()
___
3
0.20808P
P h ?=
=
()
___
2
0.2077W
W h ?=
=-
___
2
0.001956I
C C h ?
=
= 又望远物镜物在无穷远，所以：
______
P P ∞
=
______
W W ∞
=
2
___00.850.10.19822P P W ∞∞
??=-+= ???
（冕牌玻璃在前）
? 选玻璃
根据___
0.001956C =与0P 的值查光学设计手册,可知BaK2-ZF2玻璃对在___
0.001956C =时，P 0=0.2602，较为接近。选择BaK2-ZF2玻璃对。
由光学仪器手册可查询到BaK2-ZF2玻璃对的详细信息：
00.2602P =，0 4.2085Q =-，00.0737W =-
1 2.0311?=， 2.4050A =， 1.7025K =
1 1.5399n =，
2 1.6725n =
? 求
Q
0Q Q =
=-4.0479 0Q Q =__0
0W W Q Q K
∞
-=+
=-4.0432 Q= (-4.0479 -4.0432)/2= -4.0456
? 求归一化条件下透镜各面的曲率及曲率半径
11
11 1.58461
n Q n ?ρ=+
=- 21 2.1774Q ρ?=+=- 213221
0.644211
n Q n n ?ρ=+
-=--- '
111
75.73f r mm ρ=
=
'
122
55.11f r mm ρ=
=-
'
133
186.28f r mm ρ=
=-
玻璃厚度
d 为中心厚度，t 为边缘厚度
11x r =±
22x r =
33x r =±凸透镜：()12
1310
D x x t -+=
=1.9258
凸透镜最小中心厚度为112d x t x =++=5.5068
凹透镜：()23
2810
D x x t +-=
= 4.1806
凹透镜最小中心厚度2223d t x x =-+= 2.7049
（2） 像差容限计算
根据瑞利判断准则，系统所产生的最大波像差由焦深决定。令其小于或等于1
4
波长，即可得到边光球差的容限公式为：'
''2
4m m
L n u λ
δ≤
对边光校正好球差后，0.707带的光线具有最大的剩余球差。即'
0m L δ=时的带光球差容限为'
0.707''2
60.2262m
L mm n u λ
δ≤
=
实际上，边光球差未必正好校正到零，需控制在焦深范围内。固此时边光球差的容限为1倍焦深。即：'
''20.0377m m
L mm n u λ
δ≤
=
类似与球差，其它像差容限为： 位置色差：'
''20.0377FC m
L mm n u
λ
?≤
=
正弦差：0.0025SC ≤
弧矢彗差：'
0.02S K SC y mm =?≤
（3） 像差校正
上机进行像差校正之后，并参照光学器件设计手册，采用标准化半径之后参数得到的像差为
1.初始参数
物距 半视场角(°) 入瞳半径 0 4 15
系统面数 色光数 实际入瞳 上光渐晕 下光渐晕 7 3 0 1 -1
理想面焦距 理想面距离 0 0
面序号 半径 厚度 玻璃 STO 81.8500 5.507 1
2 -53.0900 2.705 BAK2
3 -157.0400 56.000 ZF2
4 0.0000 33.500 1
5 0.0000 2.000 K9
6 0.0000 33.500 1
7 0.0000 14.502 K9
☆定义了下列玻璃:
BAK2 1.5399 1.546276 1.537226
ZF2 1.6725 1.687472 1.666602
K9 1.5163 1.521955 1.513895
-------计算结果--------
1.高斯参数
有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L) 像距(l')
120.33661 14.50241 -118.72772 14.50241
入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz') 近轴像高(y') 放大率(?)
0.00000 -107.46478 8.41476 0.00000
入瞳直径(D) 出瞳直径(D') 拉赫不变量(J) 像方孔径角(U')
30.00000 30.40651 -0.31467 0.12465 2.像差
***零视场像差***
1H 0.85H 0.707H 0.5H 0.3H 0H
球差 '
L δ -0.0357 -0.0694 -0.0704 -0.0470 -0.0195 0.0000
弥散园 '
R L δ -0.0045 -0.0074 -0.0062 -0.0029 -0.0007 0.0000
F 光球差 'F L δ 0.0925 0.0157 -0.0177 -0.0286 -0.0220 -0.0139
C 光球差 C L δ
-0.0168 -0.0347 -0.0240 0.0119 0.0470 0.0707
轴向色差 '
FC L 0.1092 0.0505 0.0063 -0.0405 -0.0690 -0.0846
***D 光各视场像差***
相对视场 Lz1 Lz2 Yz' Xt' Xs' Xts'
1 0.0000 -107.3986 -8.4093 -0.8494 -0.4218 -0.4276
.85 0.0000 -107.4170 -7.1492 -0.6151 -0.3052 -0.3098
.7071 0.0000 -107.4317 -5.9482 -0.4264 -0.2115 -0.2149
.5 0.0000 -107.4483 -4.2067 -0.2136 -0.1059 -0.1077
.3 0.0000 -107.4589 -2.5243 -0.0770 -0.0381 -0.0389
（4） 物镜像差曲线
4. 目镜设计 （1） 初始结构计算
目镜为放大系统，需反向设计
i. 确定接眼镜结构
接眼镜的焦距'
'
2121.224f f mm == 接眼镜的初级像差满足：
_______0II z S h P J W ∞
∞=?+=
_______2220III Z z S h P Jh W J ∞
∞=?++= 2
_____00.850.15P P W ∞∞
??
=++ ???
联立以上三式,得：
__
z h =
___W ∞
=-8~10z l mm >，取10z l mm =-，可得：
__
'21
0.415z
z l l f =
=-
______
0.415z z z h l u =?=
代入__
z h ，___W ∞
的方程，可解得：
00.929P = ___ 2.5243W ∞
=-
___0
0 1.67
W W Q Q ∞
-=+
带入数据，得：
2.6164Q =
又：___
0II z C h h C =??Φ?= 所以：0I C =
可知：43F ZK -玻璃对满足要求。
由此可得各曲率半径及厚度（计算方法及公式同物镜）：
173.545r mm =
28.962r mm = 316.063r mm =- 1 1.5d mm = 2 4.5d mm =
ii. 确定场镜结构
由接眼镜成像规律，目镜出瞳与其经接眼镜成的像满足：
''
1121
111
Z Z l l f -= 由上文知110Z l mm =-，'
'
2121.224f f mm ==，解得：
'117.2Z l mm =-
场镜与接眼镜距离取18mm ，则：
'2135.2Z Z l l d mm =-=-
考虑到接眼镜的厚度以及场镜的主面，2Z l 应取42mm - 物镜像平面与场镜平面应满足'2f l mm >，取'
5f l mm =，则：
'2125Z l mm =
由光瞳的衔接知，物镜经过场镜成的像与目镜出瞳经过接眼镜成的像重合，所以：
''2
2
22
1
11
Z Z l l f -
=
解得场镜焦距：'
2231.437f mm = 又由光焦度与透镜曲率半径的关系：
()()451n ρρΦ=--
1
z l -1
'z l -2
z l -'f
l d
其中：'22
1f Φ=
1.5163n =
50ρ=
解得：44
1
16.231r mm ρ==
（2） 像差容限计算
查询光学设计手册可得相关的像差容限公式如下：
表中'2f 为目镜焦距
考虑到视场边缘有50%的渐晕，子午彗差'
T K 的容限为上表数据的2倍。
由于渐晕的存在，子午彗差'
T K 只需考虑相对视场与相对孔径的乘积小于等于0.5的情况。 实际像差容限如下：
（3）像差校正
-------输入数据--------
1.初始参数
物距半视场角(°) 入瞳半径
0 22.725 2.5
系统面数色光数实际入瞳上光渐晕下光渐晕 5 3 -10 1 -1
理想面焦距理想面距离
0 0
面序号半径厚度玻璃
STO 33.0400 1.500 1
2 8.5510 4.500 F4
3 -20.0300 17.310 ZK3
4 17.2190 4.500 1
5 0.0000 1.079 K9
☆定义了下列玻璃:
F4 1.6199 1.632096 1.615036
ZK3 1.5891 1.595862 1.586242
K9 1.5163 1.521955 1.513895
-------计算结果--------
1.高斯参数
有效焦距(f') 后截距(L') 前截距(L) 像距(l')
20.49332 1.07860 -6.46899 1.07860
入瞳距离(lz) 出瞳距离(lz') 近轴像高(y') 放大率(?)
-10.00000 120.01797 8.58305 0.00000
入瞳直径(D) 出瞳直径(D') 拉赫不变量(J) 像方孔径角(U')
5.00000 -29.01906 -0.31412 0.12199
2.像差
***D光各视场像差***
相对视场 Lz1 Lz2 Yz' Xt' Xs' Xts' 1 -10.0000 59.4325 -8.3879 -0.0168 -1.4563 1.4395 .85 -10.0000 69.0623 -7.1406 -0.4655 -1.0705 0.6050 .7071 -10.0000 79.3477 -5.9664 -0.4190 -0.7457 0.3267 .5 -10.0000 95.4241 -4.2505 -0.2293 -0.3743 0.1449 .3 -10.0000 109.7902 -2.5654 -0.0837 -0.1350 0.0512
'z Y δ 'z Y F δ '
z Y C δ
'yFC ? 'T L δ 'S L δ
1 0.195
2 0.1847 0.1950 -0.0102 9.8370 -0.3001
.85 0.1550 0.1580 0.1506 0.0074 0.7356 -0.3309
.7071 0.1026 0.1107 0.0970 0.0136 -0.0565 -0.3395
.5 0.0410 0.0500 0.0359 0.0142 -0.2854 -0.3414
.3 0.0095 0.0159 0.0060 0.0099 -0.3290 -0.3403
KT'1.0H KT'.7H KT'.3H KS'1.0H KS'.707H KS'.3H
1 -1.2194 -0.1726 -0.018
2 -0.0144 -0.0056 -0.0008
.85 -0.1171 -0.0324 -0.0035 0.0033 0.0022 0.0005
.7071 -0.0149 -0.0013 0.0004 0.0077 0.0040 0.0007
.5 0.0140 0.0081 0.0016 0.0074 0.0037 0.0007
.3 0.0127 0.0066 0.0012 0.0048 0.0024 0.0004
三、 光瞳衔接
根据物镜、目镜像差校正后的高斯参数可知：
物镜像距：'
114.50l =
物镜出瞳距：1107.46Z l mm =- 目镜像距：'
2 1.08l mm = 目镜出瞳距：2120.02Z l mm = 如上图，为了保证光瞳的衔接，必须满足：
''
1212 3.0210Z Z l l l l mm mm ---=<
满足光瞳衔接要求。
四、 像差评价
对于物镜，'
m L δ、'
0.707L δ、S K 均满足各自像差容限。'
FC L ?0.707孔径处基本为零，保证了全孔径及零孔径处轴向色差绝对值基本相等。总体来看物镜成像质量较为理想。
对于目镜
'
ts x
、
'',t s x x
、'
FC Y ?、
'
''
z z z Y Y Y δ-均在像差容限以内，很好
的满足了设计要求。'
T K 在0.3口径全视场处超出像差0.004，其余良好满足像差容限。
总体看来系统成像情况比较良好，基本满足了设计要求。
五、 总体评价
根据设计要求，双筒棱镜望远镜需满足的技术指标有： 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
最终的各项技术指标均满足要求，具体如下：
1、 望远镜的放大率Γ＝5.80倍；出瞳直径D ′=5.17mm ；
2、 物镜的相对孔径D/f ′＝0.2493；
3、 望远镜的视场角2ω＝8°；
4、 考虑棱镜的折叠，系统总长只有103.45mm ，考虑到最终装配，实际总长约为110mm ；
5、 棱镜最后一面到分划板的距离＝14.50mm ，两棱镜间隔为2mm 。
6、 出瞳距离lz ′=9.98mm ；
六、 零件图、系统图
课程设计说明书 设计题目110kV变电站电气系统初步设计 电气学院电气工程及其自动化专业班 学生姓名： 学号： 完成日期： 指导老师（签字）： 华中科技大学
对说明书的基本要求及注意事项 1.说明书的编号内容参看课程设计指导书中的有关部分。 2.为清楚说明设计计算内容，应有必要的插图。 3.除插图可用铅笔绘制外，计算和说明一律用钢笔书写，并要求计算正确、完整、文字简 明扼要、简介。（打印一律用黑色） 4.设计过程中所应用的公式和数据，应注明来源（参考资料的代号、页次以及图表编号等）。 5.根据计算稿本整理设计主要过程时，只须首先列出文字符号表达的计算公式，然后依次 代入各相应文字符号的数值，就直接写出计算结果（不作任何运算和简化，但计算结果必须注明单位）。 6.设计中所选主要参数，尺寸或规格以及主要计算结果等，均应写入右侧结果栏中，有的 也可采用表格形式列出。 7.对主要计算结果应用简短的结论。如计算结果与实际取值相差较大时，应作简短的解释， 并说明其原因。 8.对每一自成单元的内容，都应有大小标题和前后一致的顺序编号，使其醒目突出。 9.封面所列“设计题目”一栏，只须填写所设计的具体名称即可。 关于模板说明：前面两页必须打在同一页，即双面打印，后面内容单面打印。
目录 110kV变电所电气系统设计说明书 (3) 一、概述 (3) 1. 设计目的 (3) 2. 设计内容 (3) 3. 设计要求 (3) 二、设计基础资料 (4) 1. 待建变电站的建设规模 (4) 2. 电力系统与待建变电站的连接情况........................................................... 4 3. 待建变电站负荷 (4) 4. 环境条件 (4) 5. 其它 (4) 三、主变压器及主接线设计 (5) 1. 各电压等级的合计负载及类型................................................................... 5 2. 主变压器的选择 (5) 四、短路电流计算 (9) 1. 基准值的选取 (9) 2. 各元件参数标幺值的计算......................................................................... 10 3. 用于设备选择的短路电流计算................................................................. 10 五、电气设备选择 (12) 1. 电气设备选择的一般条件......................................................................... 12 2. 各回路的工作电流计算 (13) 3. 断路器和隔离开关选择 (14) 4. 导线的选择 (20) 5. 限流电抗器的选择 (22) 6. 电压互感器的选择 (23) 7. 电流互感器的选择 (24) 8. 高压熔断器的选择 (26) 9. 支持绝缘子和穿墙套管的选择................................................................. 26 10. 消弧线圈的选择 (27) 11. 避雷器的选择 (27) 六、课程设计体会及建议 (29) 参考文献 (29) 附录 (30) 短路电流计算书 (30) 附图：110kV变电所电气主接线图（#2图纸） (33)
近代物理实验报告 指导教师：得分： 实验时间：2009 年11 月23 日，第十三周，周一，第5-8 节 实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜 同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙 实验地点：综合楼503 实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压 实验题目：微波光学实验 实验仪器：（注明规格和型号） 微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板 实验目的： 1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验. 2.验证反射规律 3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长 4.测量并验证单缝衍射的规律 5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数 实验原理简述： 1.反射实验 电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。 2.迈克尔孙干涉实验 在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作 用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B 两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置 处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干 波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇 数倍,则干涉减弱。 3.单缝衍射实验 如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最 宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小 值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增
大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为 Φ=arcsin(3/2*λ/a ),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。 4. 微波布拉格衍射实验 当X 射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X 射线之间的光程差为CD+BD=2dsin θ,当满足 2dsin θ=K λ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X 射线波长.利用此公式,可在d 已测时,测定晶面间距;也可在d 已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d 时,才会产生极大衍射 实验步骤简述： 1. 反射实验 1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置. 1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上, 1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度. 1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录. 2. 迈克尔孙干涉实验 2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜. 2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置. 2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2 ( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值. 3. 单缝衍射实验 3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直, 3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.
工程光学课程设计 班级 学号 姓名 一、目的 了解光学系统外形尺寸计算在光学系统设计中的作用，学习和掌握外形尺寸计算的内容和一般方法。根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程称为光学系统的外形尺寸计算。光学系统的外形尺寸计算要确定的结构内容包括系统的组成、各光组元的焦距、各光组元的相对位置和横向尺寸。 外形尺寸计算基本要求： 第一，系统的孔径、视场、分辨率、出瞳直径和位置； 第二，几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺寸，整体结构的布局； 第三，成像质量、视场、孔径的权重。 二、要求 对题中所涉及的光学系统 ⑴按照工作原理正确作出光路图并能正确描述； ⑵完整叙述及列举计算的过程，步骤要详细不能省略中间中程； ⑶完成设计报告 三、内容 （一）只包括物镜和目镜的望远系统 计算一个镜筒长L=f1′+f2′=200+（学号最后两位）mm，放大率Γ= -24+（学号最后一位），视场角2ω=1°40′的刻普勒望远镜的外形尺寸。 1、求物镜和目镜的焦距；
图1只包括物镜和目镜的望远系统结构图 2、求物镜的通光孔径D1。可根据望远系统的有效放大率求出D1。 3、求出瞳直径D1’； 4、视场光阑的直径D3； 5、目镜的视场角2ω′； 6、求出瞳距lz′； 7、求目镜的口径D2； 8、目镜的视度调节（目镜相对视场光阑的移动量x）； 9、选取物镜和目镜的结构。 （二）带有棱镜转像系统的望远镜 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＝8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＝10°； 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 要求计算棱镜转像望远镜的各类尺寸
华中科技大学-IC课程设计实验报告(比例放大器设计)
华中科技大学 题目：比例放大器设计 院系： 专业班： 姓名： 学号： 指导教师： 20XX年XX 月 I
摘要 在模拟电路中对放大器进行设计时，差分放大器由于能够实现两倍放大和能够很好的抑制共模噪声的优良性能而被广为应用。本文利用放大器的“虚短”“虚断”的特性对比例放大器的结构及放大器的构成和基本参数进行了设计，其中放大器采用差分放大结构。 关键词：比例放大器差分放大器一级结构二级结构 I
Abstract When designing an amplifier, differential amplifiers,with its twice higher gain and its restrain to Common-mode disturbance,is more widely used than other kinds of amplifiers.In this report,we make use of the properties of “virtual short cicuit” a nd “virtual disconnection” and design the structure and parameters of the whole circuit as well as the structure of the amplifier. Key Words：Proportion amplifier Differential amplifiers Level 1 Level 2 II
实验原理：（略） 实验仪器： 光具座、氦氖激光器、白色像屏、作为物的一维、二维光栅、白色像屏、傅立叶透镜、小透镜 实验内容与数据分析 1．测小透镜的焦距f 1 （付里叶透镜f 2=45.0CM ） 光路：激光器→望远镜（倒置）（出射应是平行光）→小透镜→屏 操作及测量方法：打开氦氖激光器，在光具座上依次放上扩束镜，小透镜和光屏，调节各光学元件的相对位置是激光沿其主轴方向射入，将小透镜固定，调节光屏的前后位置，观察光斑的会聚情况，当屏上亮斑达到最小时，即屏处于小透镜的焦点位置，测量出此时屏与小透镜的距离，即为小透镜的焦距。 112.1913.2011.67 12.3533 f cm ++= = 0.7780cm σ= = 1.320.5929 p A p t t cm μ=== 0.68P = 0.0210.00673 B p B p t k cm C μ?==?= 0.68P = 0.59cm μ== 0.68P = 1(12.350.59)f cm =± 0.68P =
2．利用弗朗和费衍射测光栅的的光栅常数 光路：激光器→光栅→屏（此光路满足远场近似） 在屏上会观察到间距相等的k 级衍射图样，用锥子扎孔或用笔描点，测出衍射图样的间距，再根据sin d k θλ=测出光栅常数d （1）利用夫琅和费衍射测一维光栅常数； 衍射图样见原始数据； 数据列表： sin || i k Lk d x λλ θ= ≈ 取第一组数据进行分析： 2105 13 43.0910******* 4.00106.810d m ----????==?? 210 523 43.0910******* 3.871014.110d m ----????==?? 2105 33 43.0910******* 3.95106.910d m ----????==?? 210 543 43.0910******* 4.191013.010 d m ----????==?? 554.00 3.87 3.95 4.19 10 4.0025104 d m m --+++= ?=? 61.3610d m σ-=? 忽略b 类不确定度：
工程光学课程设计 设计名称：工程光学课程设计 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： XXX教务处制 20 13 年12 月
工程光学课程设计评分表 最后成绩的以优（90~100）、良（80~89）、中（70~79）、及格（60~69）和不及格（少于60分）五级给出。
第1章引言 1.1 简单介绍 对于实际的光学系统来说，它的成像往往是非完善成像，对于怎样来判断一个光学系统的性能的优劣，是光学设计中遇到的一个重要问题.在当前计算机辅助科研、教学的迅猛发展过程中，计算机辅助光学系统设计已成为光学设计不可缺少的一种重要手段.其中，由美国焦点软件公司所发展出的光学设计ZEMAX，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是可以运算Sequential及Non-Sequential的软件.其主要特色有分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG等，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。 但是，这里必须强调一点的是，ZEMAX软件只是一个光学设计辅助软件，也就是说，该软件不能教你怎么去进行光学设计，而只是能对你设计的光学系统进行性能的优化以达最佳成像质量所以，在应用本教程进行光学辅助设计之前，您最好先学习一下光学设计的有关知识：首先是几何光学基础，几何光学是光学设计的基础，要做光学设计必须懂得各种光学仪器成像原理，外形尺寸计算方法，了解各种典型光学系统的设计方法和设计过程.实际光学系统大多由球面和平面构成。记住共轴球面系统光轴截面内光路计算的三角公式，了解公式中各参数的几何意义是必要的，具体公式可参考有关光学书籍，在此就不一一介绍了。对于平面零件有平面反射镜和棱镜，它们的主要作用多为改变光路方向，使倒像成为正像，或把白光分解为各种波长的单色光.在光学系统中造成光能损失的原因有三点：透射面的反射损失、反射面的吸收损失和光学材料内部的吸收损失。其次是像差理论知识，对于一个光学系统，一般存在7种几何像差，他们分别是球差、彗差、像散、场曲、畸变和位置色差以及倍率色差.另外，还必须了解一点材料的选择和公差的分配方面的知识，以及一些光学工艺的知识，包括切割，粗磨，精磨，抛光和磨边，最后还有镀膜和胶合等。
华中科技大学 嵌入式操作系统课程设计实验报告 院系: 计算机科学与技术学院 专业: 班级： 姓名： 指导老师： 报告时间： 计算机科学与技术学院
目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计环境搭建 (3) 3.内容一：熟悉和理解Linux编程环境 3.1 内容要求 (5) 3.2 设计过程及实现 (5) 4.内容二：掌握添加系统调用的方法 4.1 内容要求 (9) 4.2 设计过程及实现 (9) 5.内容三：掌握添加设备驱动程序的方法 5.1 内容要求 (17) 5.2 设计过程及实现 (17) 6.内容四：理解和分析/proc文件 6.1 内容要求 (22) 6.2 设计过程及实现 (22)
1 课程设计目的 （1）掌握Linux操作系统的使用方法； （2）了解Linux系统内核代码结构； （3）掌握实例操作系统的实现方法。 2 课程设计环境搭建 （1）windows 7上，利用虚拟机软件VMware软件搭建的linux平台：◎Ubuntu 11.10 （安装包：ubuntu-11.10-desktop-i386） ◎内核：linux-headers-3.0.0-12-generic （2）更改root登录： 在现阶段Ubuntu的系统中，是不允许直接以root身份登录系统的，但是在做课设的过程中，需要大量的使用root权限来进行命令的操作。如果以普通用户登录ubuntu，会连编辑一个文件都非常周折。为此，我找到了一种修改系统文件，以达到直接使用root身份登录的方法： ◎开始的时候，只能以普通用户登录，用Ctrl+Alt+T打开终端： 初始化/修改root密码 sudo passwd root 用vi编辑器修改这个文件： sudo vi /etc/lightdm/lightdm.conf 在文件最后加入这么一行代码： greeter-show-manual-login=true 然后保存退出，sudo reboot 重启系统。之后就可以输入root用户登录。（3）在添加系统调用中用到的其他内核包： ◎下载和当前实验环境最为接近的系统版本（这点很重要） 使用apt-get install linux-source-3.0.0 命令， ◎下载结果是linux-source-3.0.0.tar.bz2 ◎解压命令：tar –xjvf linux-source-3.0.0.tar.bz2 –C /usr/src ◎解压后，在/usr/src目录下得到内核文件夹linux-source-3.0.0
光学课设报告
燕山大学 光学系统设计课程 设计说明书 题目：基于Zemax的潜望镜的设计 学院(系)： 年级专业：电子科学与技术 学号： 学生姓名： 指导教师： 共12页第2页
1.课程设计目的与意义 目的：让学生从书面理论知识，转接到实践解决具体的问题，理解潜望镜的设计原理，以及对即将继续深造考研的同学提前了解和熟悉光学设计的流程和相关应用软件的使用。 意义：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，真理是实践出来的。课程设计教学是把理论和实践相互结合，如此可让学生真正理解所学学科之作用，激发学生向更深层次追求的动力，知行合一，教学才真正完整。 2.课程设计的内容简介 课程设计内容分为三个任务，第一个任务是设计单透镜并研究其球差特性，及优化双胶合结构的球差和轴向色差。第二个 共12页第3页
任务是人眼的几何光学仿真及远视校正。第三个任务就是潜望镜的设计。 3. 课程设计步骤 （1）熟悉和理解设计题目的要求。（2）熟悉如何使用ZEMAX软件。（3）掌握各种操作数的使用，以及分析窗口的使用。 （4）设计结构以及优化参数。 3.1潜望镜的设计 设计要求：EFL=200mm，前透镜到光阑的距离为90mm，光阑到后透镜的距离也为90mm。透镜材料为SF2，波长为0.55um。前后透镜厚度均为15mm,视场角分别设ο0、ο5.10、ο15。选择近轴工作F数为10（既数值孔径为20mm），物距800mm。 共12页第4页
共12页 第5页 图1.1 初始的LDE 表图 其中，曲径半径关系为面4“pick up ”面2值做-1值，面5“pick up ”面1做+1值跟随。厚度是STO 面对面2做+1值跟随。 此时打开3D Layout 如图： 图1.2 潜望镜的初始结构图 然后设置MFE 操作数，如图所示：
实习报告 实习名称：工程光学课程设计院系名称：电气与信息工程专业班级：测控12-1 学生姓名：张佳文 学号：20120461 指导教师：李静
黑龙江工程学院教务处制2014 年 2 月
工程光学课程设计任务书
目录 1摘要 ...................................................................... 错误！未定义书签。2物镜设计方案 . (1) 3物镜设计与相关参数 (2) 3.1物镜的数值孔径 (2) 3.2物镜的分辨率 (3) 3.3物镜的放大倍数 (4) 3.4物镜的鉴别能力 (4) 3.5设计要求参数确定 (4) 4 显微镜物镜光学系统仿真过程 (5) 4.1选择初始结构并设置参数 (5) 4.2自动优化 (5) 4.3物镜的光线像差(R AY A BERRATION)分析 (6) 4.4物镜的波像均方差(OPD)分析 (7) 4.5物镜的光学传递函数(MTF)分析 (8) 4.6物镜的几何点列图(Stop Diagrams)分析 (10) 4.7仿真参数分析 (11) 5心得体会 (11) 6参考文献 (12)
1摘要 ZEMAX是Focus Software 公司推出的一个综合性光学设计软件。这一软件集成了包括光学系统建模、光线追迹计算、像差分析、优化、公差分析等诸多功能，并通过直观的用户界面，为光学系统设计者提供了一个方便快捷的设计工具。十几年来，研发人员对软件不断开发和完善，每年都对软件进行更新，赋予ZEMAX更为强大的功能，因而被广泛用在透镜设计、照明、激光束传播、光纤和其他光学技术领域中。 ZEMAX采用序列和非序列两种模式模拟折射、反射、衍射的光线追迹。序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计，如照相系统、望远系统、显微系统等。这一模式下，ZEMAX 以面作为对象来构建一个光学系统模型，每一表面的位置由它相对于前一表面的坐标来确定。光线从物平面开始，按照表面的先后顺序进行追迹，追迹速度很快。许多复杂的棱镜系统、照明系统、微反射镜、导光管、非成像系统或复杂形状的物体则需采用非序列模式来进行系统建模。这种模式下，ZEMAX以物体作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹，可按任意顺序入射到任意一组物体上，也可以重复入射到同一物体上，直到被物体拦截。与序列模式相比，非序列光线追迹能够对光线传播进行更为细节的分析。但此模式下，由于分析的光线多，计算速度较慢。 ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其它软件不同的是ZEMAX 的CAD 转文件程序都是双向的，如IGES 、STEP 、SAT 等格式都可转入及转出。而且ZEMAX可仿真Sequential 和Non-Sequential 的成像系统和非成像系统。 ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户光学设计程界面中。而且工作界面简单，快捷，很方便的就能找到我们想哟实现的功能，ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。 2物镜设计方案 消色差物镜(Achromatic)是较常见的一种物镜，由若干组曲面半径不同的一正一负胶合透镜组成，只能矫正光谱线中红光和蓝光的轴向色差。同时校正了轴上点球差和近轴点慧差，这种物镜不能消除二级光谱，只校正黄、绿波区的球差、色差，未消除剩余色差和其他波区的球差、色差，并且像场弯曲仍很大，也就是说，只能得到视场中间范围清晰的像。使用时宜以黄绿光作照明光源，或在光程中插入黄绿色滤光片。此类物镜结构简单，经济实用，常和福根目镜、校正目镜配合使用，被广泛地应用在中、低倍显微镜上。在黑白照相时，可采用绿色滤色片减少残余的轴向色差，获得对比度好的相片。消色差通常由两个分离的双胶组合透镜组成，这类物镜也称为里斯特物镜，它的倍率一般在6×至30×
《光学软件课程设计》教学大纲 适用专业：光电、通信工程、电子信息工程专业 （学分：1学分，学时：20学时） 一、课程的性质和任务 光学软件课程设计是在学习工程光学，光学等基础课程的基础上，基于光学软件进行光学系统的设计，让学生了解光学设计中的主要环节，掌握光学系统的设计、开发的基本方法，以便今后从事光学仪器的设计、研发工作。 通过光学软件课程设计,以求达到如下目的： 1）要求综合运用工程光学课程中所学到的理论知识，独立完成一个设计课题。 2）通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 3）培养学生严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程的教学内容 题目1：双高斯物镜的优化设计 设计一组双高斯物镜镜头，镜头的技术指标要求如下： 1、焦距：f’=40mm； 2、相对孔径D/f’不小于1/2 ； 3、视场 5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)； 6、成像质量，MTF 轴上>35% @100 lp/mm，轴外0.707 >25%@100 lp/mm。 7、校正球差、色差、场曲、像散。 在满足前面要求的前提下，尽可能减少镜头的片数，在相同的结构情况下，MTF值越高越好。 题目2：摄影物镜的优化设计 镜头的技术指标要求如下 1、焦距：f’=12mm； 2、相对孔径D/f’不小于1/2.8； 3、图像传感器为1/2.5英寸的CCD，成像面大小为4.29mm×5.76mm； 4、后工作距>6mm
5、在可见光波段设计(取d、F、C三种色光，d为主波长)； 6、成像质量，MTF 轴上>40% @100 lp/mm，轴外0.707 >35%@100 lp/mm。 7、最大畸变<1% 在满足前面要求的前提下，尽可能减少镜头的片数，在相同的结构情况下，MTF值越高越好。 三、课程的教学基本要求 1)要独立完成设计任务，通过课程设计，锻炼自己综合运用所学知识的能力，并 初步掌握镜头优化设计的方法和步骤。 2)学会查阅资料和手册,根据我们的设计目标，选择合适的初始结构。 3)ZEMAX是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、 分析、公差以及报表集中在一起，学生可以运用是ZEMAX进行镜头的优化设计，并对设计的镜头系统进行像质评价。 4)学会进行镜头优化设计及像差分析，并得出像质评价报告。 5)能够写出完整的课程设计总结报告。 四、课程的学时分配 教学内容进度 布置任务，仿真软件介绍第一周 学习ZEMAX像差控制和优化方法第一周 查询资料，确定初始结构，并进行优化设计第二周 验收设计结果第三周 验收课程设计报告第四周 五、实践性教学环节（含实验、设计、实习等）的内容安排及要求 （1）设计报告需包含：设计要求、初始结构选择与分析、像差校正、评价函数的设置、优化方法的选择、像差结果分析与评价报告、总结与体会、参考文献和辅助软件。 ①说明设计题目及要求。 ②对题目进行剖析并选择合适的初始结构。 ③对初始结构的像差结果进行分析，与我们设计目标进行比较。 ④根据选择的初始结构，进行像差控制和优化设计 ⑤对设计优化结果给出像质评价报告并与我们的设计目标进行比较。 ⑥写出自己在仿真的过程中遇到的问题、如何排除故障以及仿真结果。
光学课程设计报告 姓名: 班级: 学号:
一．设计目的 （1）重点掌握设计光学系统的思路。初步掌握简单的、典型的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。 （2）在熟练掌握基本理论知识的基础上，通过上机实训，锻炼自己的动手能力。在摸索的过程中，进一步培养优化数据的能力和理论联系实际的能力。 （3）巩固和消化应用光学和本课程中所学的知识，牢固掌握典型光学系统的特点，并初步接触以后可能用到的光学系统，为学习专业课打下好的基础。 二．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） 三．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。
七．上机结果 1．物镜 （1）优化前数据 程序注释： 设计时间：2013年4月10日星期三 08:59:50 下午 -------输入数据-------- 1.初始参数 物距半视场角(°) 入瞳半径 0 4 15 系统面数色光数实际入瞳上光渐晕下光渐晕 7 3 0 1 -1 理想面焦距理想面距离 0 0 面序号半径厚度玻璃 STO 84.5460 5.741 1 2 -44.9920 2.652 K9 3 -134.9690 56.800 F5 4 0.0000 33.500 1 5 0.0000 4.000 K9 6 0.0000 33.500 1 7 0.0000 12.630 K9 ☆定义了下列玻璃:
应用光学课程设计低倍显微镜设计 学院：光学与电子信息学院 专业：光电信息工程 班级：光电1209 学号： U201214… 姓名： ... 2015年1月15日
目录 一．选题背景及参数说明 (3) 1.1选题背景及意义 (3) 1.2显微镜主要技术指标及说明 (4) 二．外形尺寸计算 (4) 2.1显微物镜初始结构计算 (4) 2.2显微镜目镜的选取 (9) 三．系统的优化 (9) 3.1物镜像差容限的计算： (9) 3.2物镜优化： (10) 3.3目镜优化 (16) 3.4系统结果 (23) 四．光学系统零件图 (26) 五．总结与心得体会 (28)
一．选题背景及参数说明 1.1选题背景及意义 光学显微镜（Optical Microscope，简写OM）是利用光学原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。显微镜作为一种精密的光学仪器，已有300多年的发展史。自从有了显微镜，人们看到了过去看不到的许多微小生物和事物的细小单元。不仅有能放大千余倍的光学显微镜，而且有放大几十万倍的电子显微镜。人类在科学史上的多次重大发现都离不开显微镜的功劳。下图为显微镜结构原理图。 显微镜系统结构图
1.2显微镜主要技术指标及说明 显微镜的技术指标是根据所需要观察的对象决定的。 1、显微镜的放大率 由倍率公式Γ=β1Γ 2 Γ=显微镜总放大倍率 β1：物镜的放大倍率，Γ ：目镜的放大倍率 2 选择适宜的倍率为β1＝-4*倍； 2、显微镜的机械筒长通常是标准化的，我国目前的标准为160mm； 二．外形尺寸计算 2.1显微物镜初始结构计算 显微镜的成像原理示意图 用PW法计算显微物镜初始结构参数具体方法如下： （1）选型： 一般选择的显微物镜的共轭距离为190mm，由于设计的是低倍显微镜故选择物镜的垂轴放大率为-4?。数值孔径为0.1，物高为2mm。则可列方
光学课程设计报告 姓名：罗风光 学号：U201013534 班级：光电1005
一、课程设计要求 (3) 二、设计步骤 (3) 1. 外形尺寸计算 (3) 2. 选型 (5) 3. 物镜设计 (5) （1）初始结构计算 (5) i. 求h、hz、J (5) ii. 平板的像差 (5) iii. 物镜像差要求 (6) ?求P、W (6) ?归一化处理 (6) ?选玻璃 (7) ?求Q (7) ?求归一化条件下透镜各面的曲率及曲率半径 (7) ?玻璃厚度 (8) （2）像差容限计算 (8) （3）像差校正 (9) （4）物镜像差曲线 (11) 4. 目镜设计 (12) （1）初始结构计算 (12) i. 确定接眼镜结构 (12) ii. 确定场镜结构 (14) （2）像差容限计算 (15) （3）像差校正 (16) 三、光瞳衔接 (19) 四、像差评价 (20) 五、总体评价 (20) 六、零件图、系统图 (20) 七、设计体会 (23) 八、参考资料 (24)
一、 课程设计要求 设计要求：双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I 型棱镜转像。 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、l z ′>8～10mm 二、 设计步骤 1. 外形尺寸计算 物镜焦距' 14120f D mm =?= 出瞳直径' 5D D mm = =Γ 目镜焦距'' 12120206 f f mm ===Γ 分划板直径' 21216.7824D f tg mm =ω= 分划板半径2 8.39122 D = 由设计要求：视场边缘允许50%的渐晕，可利用分划板拦去透镜下部25%的光，利用平板拦去透镜上部的25%的光，这样仅有透镜中间的50%的光能通过望远系统。 7.51208.39127.5120 h a --= -
本科实验报告 课程名称：姓名：系：专业：学号：指导教师： 物理光学实验郭天翱 光电信息工程学系信息工程（光电系） 3100101228 蒋凌颖 2012年1 月7日 实验报告 实验名称：夫琅和弗衍射光强分布记录实验类型：_________ 课程名称：__物理光学实验_指导老师：_蒋凌颖__成绩： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1．掌握单缝和多缝的夫琅和费衍射光路的布置和光强分布特点。 2．掌握一种测量单缝宽度的方法。 3．了解光强分布自动记录的方法。 二、实验内容 一束单色平面光波垂直入射到单狭缝平面上，在其后透镜焦平面上得到单狭缝的夫琅禾费衍射花样，其光强分布为： i?i0( 装 式中 sin? ? ) 2 （1） 订 ?? 线 ??sin?? （2） ?为单缝宽度，?为入射光波长，?为考察点相应的衍射角。i0为衍射场中心点（??0处）的光强。如图一所示。 由（1）式可见，随着?的增大，i有一系列极大值和极小值。极小值条件 asin??n?(n?1,n?2) （3） 是： 如果测得某一级极值的位置，即可求得单缝的宽度。 如果将上述单缝换成若干宽度相等，等距平行排列的单缝组合——多缝，则透镜焦面上得到的多缝夫琅禾费衍射花样，其光强分布： n? sin?2 )2 i?i0()( ?
2 （4） sin 式中 ?? sin??2???dsin? ? ?? （5） ?为单缝宽度，d为相邻单缝间的间距，n为被照明的单缝数，?为考察点相应的衍射角；i0为衍射中心点（??0处）的光强。 n? )2 (sin?2() 2称?为单缝衍射因子，为多缝干涉因子。前者决定了衍射花 sin （干涉）极大的条件是dsin??m?(m?0,?1,?2......)。 dsin??(m? m )?(m?0,?1,?2......;m?1,2,.......,n?1)n 样主极大的相对强度，后者决定了主极大的位置。 （干涉）极小的条件是 当某一考虑点的衍射角满足干涉主极大条件而同时又满足单缝衍射极小值条件，该点的光强度实际为0/，主极大并不出现，称该机主极大缺级。显然当d/??m/n为整数时，相应的m 级主极大为缺级。 不难理解，在每个相邻干涉主极大之间有n-1个干涉极小；两个相邻干涉极小之间有一个干涉次级大，而两个相邻干涉主级之间共有n-2个次级大。 三、主要仪器设备 激光器、扩束镜、准直镜、衍射屏、会聚镜、光电接收扫描器、自动平衡记录仪。 四、操作方法和实验步骤 1．调整实验系统 （1）按上图所示安排系统。 （2）开启激光器电源，调整光学元件等高同轴，光斑均匀，亮度合适。（3）选择衍射板中的任一图形，使产生衍射花样，在白屏上清晰显示。 （4）将ccd的输出视频电缆接入电脑主机视频输出端，将白屏更换为焦距为100mm的透镜。 （5）调整透镜位置，使衍射光强能完全进入ccd。 （6）开启电脑电源，点击“光强分布测定仪分析系统”便进入本软件的主界面，进入系统的主界面后，点击“视频卡”下的“连接视频卡”项，打开一个实时采集窗口，调整透镜与ccd的距离，使电脑显示屏能清晰显示衍射图样，并调整起偏/检偏器件组，使光强达到适当的强度，将采集的图像保存为bmp、jpg两种格式的图片。 2．测量单缝夫琅和费衍射的光强分布（1）选定一条单狭缝作为衍射元件（2）运用光强分布智能分析软件在屏幕上显示衍射图像，并绘制出光强分布曲线。 （3）对实验曲线进行测量，计算狭缝的宽度。 3．观察衍射图样 将衍射板上的图形一次移入光路，观察光强分布的水平、垂直坐标图或三维图形。
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30mm 2）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：um 4）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
工程光学课程设计双胶合透镜的镜片
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工程光学课程设计 姓名： 班级： 学号：
设计题目一 设计一个望远镜系统，如图所示。D/f ’=1/4,f ’=100,光阑在物镜上，视场为2° 20 一 计算过程 1 求棱镜的尺寸跟象差： 通光口径D=100/4=25mm 像方孔径角u ’=y/f ’=0.5×25/100=0.125 视场角u ’p =tan2°=0.035 取直角屋脊棱镜的玻璃材质为k9玻璃，其等价玻璃板光路长 L=p ·Dm=1.732Dm D m1=D0+d(2u ’p –D0/f) ≈21.4 D m2=p p pfu pD nf fd u d D f D n '0'002)2(-++-≈17.75 Dm 取二者中较大的，即Dm=21.4mm 。 光路长度L=p*Dm ≈37.06mm 求棱镜的初级像差系数 S Ⅰ=L ·(1－n 2) ·u ’4/n 3 =－0.00337, S Ⅱ=L ·(1－n 2) ·u ’3·u ’p /n 3 =－0.000943, S Ⅲ=L ·(1－n 2) ·u ’2·u ’2p /n 3=－0.000264 其中n=1.5163，L=37.06，u ’=0.125，u ’p =0.035 棱镜的初级色差为C Ⅰ=d ·(1－n)·u 21/vn 2≈－0.00203 C Ⅱ=d ·(1－n)·u ’p ·u ’/vn 2≈－0.000567。 其中 d=L=37.06, u 1= u ’=0.125 2根据对物镜像差的要求，可以求得P ∞,W ∞, C Ⅰ。 直角屋脊棱镜的像差由物镜补偿 S Ⅰ=y ·P ∞=0.00337 P ∞= S Ⅰ/y ≈0.00027 S Ⅱ=y p ·P ∞+j ·W ∞ j=y ’·n ’·u ’p －n ’·u ’·y ’p =0.4365 所以W ∞= S Ⅱ/j=0.002158 3可求得P,W, C Ⅰ的归化值 y ψ=12.5*0.01=0.125则P ∞= P ∞/（y ψ）3=0.13824 W ∞= W ∞/（y ψ）2=0.13811， C Ⅰ= C Ⅰ/y 2ψ=0.001299。 4求得P 0值，选择冕牌在前 P 0= P ∞－0.85（W ∞－0.1）2≈0.137。 由P 0=0.137，C Ⅰ=0.0013查P 0表，找出合适的双胶合透镜的玻璃组合。选择的玻璃种类是BaK7和ZF3
佛山科学技术学院 实验报告 课程名称实验项目 专业班级姓名学号 指导教师成绩日期年月日 一、实验目的 1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 2．测量光电管的伏安特性曲线； 3．学习验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，测量普朗克常数。 二、实验仪器 光电效应（普朗克常数）实验仪（详见本实验附录A），数据记录仪。 三、实验原理 1．光电效应及其基本实验规律 当一定频率的光照射到某些金属表面时，会有电子从金属表面 即刻逸出，这种现象称为光电效应。从金属表面逸出的电子叫 光电子，由光子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表 面所需的功称为该金属的逸出功。 研究光电效应的实验装置示意图如图1所示。GD为光电管，它 是一个抽成真空的玻璃管，管内有两个金属电极，K为光电管阴 极，A为光电管阳极；G为微电流计；V为电压表；R为滑线变 阻器。单色光通过石英窗口照射到阴极上时，有光电子从阴极K 逸出，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极A迁移 形成光电流，由微电流计G可以检测光电流的大小。调节R可使A、K之间获得连续变化的电压AK U，改变 AK U，测量出光电流I的大小，即可测出光电管的伏安特性曲线，如图2(a)、(b)所示。 图2 光电效应的基本实验规律 光电效应的基本实验规律如下： （1）对应于某一频率，光电效应的 AK -I U关系如图2(a)所示。从图中可见，对一定的频率，有一 图1 光电效应实验示意图
实验原理（原理文字叙述和公式、原理图）四.实验步骤五、实验数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）八.思考题