几何光学与眼镜光学(培训班)

第十一章 几 何 光 学学习要求1．掌握单球面折射成像的原理、计算方法和符号规则。

2．熟悉共轴球面折射系统、掌握薄透镜成像的规律和基本公式。

3. 掌握共轴球面折射系统、薄透镜组合成像的方法，熟悉共轴球面折射系统的三对基点和作图法。

4. 了解眼睛的光学系统 ，非正视眼屈光不正的矫正。

5. 掌握角放大率的概念，放大镜原理。

6. 掌握光学显微镜的放大率、分辨本领和有效放大倍数。

导语：掌握以下这些知识点，充分理解这些知识点，并理解会做课本上的例题和课后题，就会轻松达到或超过我们的教学目标。

需要掌握的知识点:1. 单球面折射:发生单球面折射时,物和像的关系是r n n v n u n 1221-=+应用此式要注意符号的规定:凸球面对着入射光,r 为正,反之为负;当物为实物时 ,u 为正,物为虚物时,u 为负;当像为实像时,v 为正,像为虚象时,v 为负.投射到折射面的入射光线是发散光线,则物为实物;投射到折射面的光线是会聚光线,则物为虚物,入射光线的延长线相交点即是虚物点.2. 第一焦点和第一焦距 当物位于主光轴上某一点F 1时,成像在无限远,则F1叫第一焦点或物方焦点.第一焦点到折射面顶点的距离叫第一焦距f 1,而f 1=r n n n 121- .它可由物像公式令v=∞得到.3. 第二焦点和第二焦距 当物位于无限远处时,在主光轴上F 2处成像,则F 2叫折射面的第二焦点或像方焦点.第二焦点F 2到折射面顶点的距离叫第二焦距f 2,而f 2=r n n n 122- .它同样可由物像公式中令u=∞得到.4. 焦度 反映折射面折射本领的物理量.Φ=r n n f n f n 122211-==,单位为屈光度(m -1). 5. 透镜公式 当薄透镜材料的折射率为n,并处在折射率为n 1的媒质中时,物像关系为)11(112111r r n n n v u --=+ r 1,r 2分别是第一折射面和第二折射面的曲率半径,u,v,r 1,r 2的符号法则与单球面折射时的规定相同.主要掌握的是透镜置于空气中的物像关系式 )11)(1(1121r r n v u --=+ 此时,透镜的第一焦距与第二焦距相等,记为f,则 f=[)11)(1(21r r n --]-1则透镜公式简化为 f v u 111=+ ,而透镜的焦度定义为Φ=f1,单位也是屈光度。

几何光学和光学仪器一、几何光学基本概念与原理1.1 光线：光线是用来表示光的传播方向的直线，通常用一个小箭头表示。

1.2 光的反射：光在传播过程中遇到障碍物，一部分光会被反射回来，例如平面镜成像、球面镜成像等。

1.3 光的折射：光从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生改变，称为折射现象，如透镜、棱镜等。

1.4 透镜：透镜是一种光学元件，能够使光线发生折射，分为凸透镜和凹透镜。

1.5 焦点：凸透镜对光有会聚作用，能使平行光线汇聚于一点，该点称为焦点。

1.6 光路：光在传播过程中的路径，可以通过光线的实际路径或反向延长线来表示。

二、光学仪器的基本原理与结构2.1 望远镜：望远镜是一种利用透镜或反射镜收集和放大远处物体光线的仪器，主要由物镜、目镜等组成。

2.2 显微镜：显微镜是一种利用透镜放大微小物体光线的仪器，主要由物镜、目镜等组成。

2.3 照相机：照相机是一种利用透镜成像的原理，将景物记录在底片或数字传感器上的设备。

2.4 投影仪：投影仪是一种将图像投射到屏幕上的设备，主要利用透镜和光源将图像放大后投射出来。

2.5 眼镜：眼镜是一种用于纠正视力问题的光学仪器，根据个人的视力情况选择不同类型的透镜。

2.6 光学仪器的设计与制作：光学仪器的设计与制作需要考虑光线的传播、折射、聚焦等原理，以及各种光学元件的性能和组合方式。

三、光学仪器的应用与拓展3.1 光学仪器在科研领域的应用：如望远镜在天文观测、显微镜在生物研究等方面的应用。

3.2 光学仪器在生活中的应用：如照相机记录生活瞬间、眼镜改善视力等。

3.3 光学仪器的发展与创新：随着科技的发展，光学仪器不断更新换代，如数码相机、激光技术等。

3.4 光学仪器在我国的发展：我国光学仪器产业经过多年的发展，已经取得了一定的成绩，部分产品在国际市场上具有竞争力。

四、光学知识在现代科技领域的应用4.1 光纤通信：利用光在光纤中传输的特性，实现高速、大容量的数据传输。

眼镜光学试题1、关于几何光学的描述,下列叙述错误的是( ) [单选题]A.任何一条光线都是可逆的B.在各向同性的均匀介质中，光是沿着直线传播的C.来自不同方向的光线在传播途中相遇时，彼此互相影响(正确答案)D.来自不同方向的光线在传播途中相遇时，各自独立的传播2、可见光谱的波长范围是（） [单选题]A.380~760nm(正确答案)B.723~1000nmC.480~880nmD.480~660nm3.在同种介质中红、黄、绿、蓝、紫五种单色光中波长最长的是( ) [单选题]A.红光(正确答案)B.黄光C.绿光D.蓝光E.紫光4.若球面凸透镜的焦距为20cm,则其透镜的屈光力为 ( ) [单选题]A.+2DB.-2DC.+5D(正确答案)D.-5D5、一未知透镜使用像移法观察为逆动，取一透镜进行中和试验，当加上-3.00DS的透镜时，观察到像移仍为逆动但像移速度变慢，则此未知透镜可能的光度为以下哪个?（） [单选题]A.-2.00DSB.-4.00DSC.+2.00DSD. +4.00DS(正确答案)6.位于光轴上的物点,由于偏离了共轴球面系统的对称轴位置，成像后的光束失对称所引起的像差称为( ) [单选题]A.球差(正确答案)B.慧差C.像散D.畸变7.当瞳孔直径小于2.5mm时，会影响视力的现象是（） [单选题]A.干涉B.衍射(正确答案)C.反射D.偏振8.天空上的白云是太阳光被大气产生的( )引起的。

[单选题]A.瑞利散射B.喇曼散射C.布里渊散射D.米散射(正确答案)9、-2.50DC90联合+2.00DC90的等效屈光力是（） [单选题]A.-0.5090(正确答案)B.-0.50180C -4.5090D +4.5018010、将-5.0050/+3.00140换算成球镜加负柱镜的表达式是（） [单选题]A.+3.00/-8.0050(正确答案)B.-2.00/-3.00140C.+3.00/-8.00140D.-5.00/-8.005011、镜片的度数是指（） [单选题]A.后顶点到物方焦点距离的倒数B.前顶点到像方焦点距离的倒数C.后顶点到像方焦点距离的倒数(正确答案)D.前顶点到物方焦点距离的倒数13、关于环曲面透镜的描述，不正确的是（） [单选题]A.环曲面透镜成像质量优于球柱面透镜B.内环曲面透镜外表面是球面，外观较外环曲面相比更为好看C.内环曲面成像质量优于外环曲面D.外环曲面成像质量优于内环曲面(正确答案)14、.以下哪种方法不是改善散光镜片视物变形的方法（） [单选题]A.将镜片的前表面用球面，后表面用球柱面B.将镜片的前表面用球柱面，后表面用球面(正确答案)C.用等效球镜度D.应用角膜接触镜15、关于棱镜的光学性质,下列说法正确的是（） [单选题]A. 棱镜既改变光束行进方向，也改变其聚散度B. 棱镜不改变光束行进方向，也不改变其聚散度C.棱镜虽改变光束行进方向，但不改变其聚散度(正确答案)D.棱镜不改变光束行进方向，但改变其聚散度16、△B45°三棱镜的标示方法是按照（） [单选题]A.老式英国标示法B.新式英国标示法C.360°标示法(正确答案)D.太阳穴标示法17、柱镜轴位在180°方向，则( )向的移心不会有因柱镜度而产生的棱镜 [单选题]A.垂直B.水平(正确答案)C.45°D.135E.6017、在（）距离上能使光线偏移2cm的三棱镜的屈光力为2个棱镜度 [单选题]A.1m入射光线B.1m出射光线(正确答案)C.2m入射光线D.2m出射光线18、眼睛通过棱镜看一个物体，将出现( ) [单选题]A.像向棱镜底方向移位B.像向棱镜尖方向移位(正确答案)C.像移近棱镜D.像远离棱镜19、对于近视眼，配戴接触镜与配戴框架镜相比，调节与集合需求是（） [单选题]A.接触镜大于框架镜(正确答案)B.接触镜小于框架镜C.接触镜等于框架镜D.不一定，取决于眼位情况20、某患者左眼为+3.00DC90的屈光度，左眼瞳距为33mm，但是瞳距加工失误左成30mm，试计算可能产生多少棱镜效果（） [单选题]A.0.3△BOB.0.3△BIC.0.9△BO(正确答案)D.0.9△BI。

眼镜光学基础眼镜光学基础光的性质光（电磁波）可见光在传播过程中会发⽣许多物理现象和化⾮可见光学现象。

研究这些现象的学科很多，⽐如⽣理光学、物理光学、量⼦光学等等。

波动性：光的⾊散、⼲涉、衍射、偏光、光的吸收和物体发光。

粒⼦性：光电效应眼镜光学主要运⽤⼏何光学的概念来研究光在眼镜⽚中的传播和成像的规律，以此来设计眼镜镜⽚，提⾼镜⽚的光学性能。

第⼀节⼏何光学光的波动性可借助⼏何学中的⼀些规律来进⾏研究，即利⽤⼏何学中的概念、定律来研究光的波动性（具体说光的传播成像）。

⼏何光学中的原理是真实情况的近似，但在⼤多数情况下与光学仪器所看到的现象相符，⽽其简单的运算提供了计算机和设计各种光学系统的⽅法，因此⼏何光学具有很⼤的实际意义。

当然，⼏何光学由于不考虑光能问题，也不考虑光的⼲涉和绕射现象，因⽽对光学仪器的成像质量的研究还必须借助于光的波动理论才能圆满解决。

第⼆节⼏何光学的基本定律⼀、光的直线传播定律⼆、光的独⽴传播定律三、光的反射定律和折射定律四、光路的可逆性第三节名词解释 1、光源和发⽣点本⾝所发光的物体称为发光体或光源。

光源分为⾃然光源和⼈造光源。

当发光体的⼤⼩和作⽤距离相⽐可以忽然不计时称之为发光点或点光源。

2、光线⼏何线代表光线，光线代表光的传播⽅向。

3、光束许多光线的集合称为光束。

⾃然界⾥有规律的光束有：(1)、平⾏光束(2)、发散光束(3)、会聚光束(4)、像散光束。

4、光束的聚散度光束所在空间的介质折射率Array光束发散点（或会聚点）到基准⾯距离以基准⾯为准，发散点（或会聚点）在左时距离为负，在右时距离为正。

聚散度单位为屈光度。

5、光速光在介质中传播的速度称为光速，介质不同，光速不同，真空中的光速为C=3×108⽶/秒（30万公⾥/秒）。

第四节光能⼀、辐射能通量、光通量单位时间内通过某⼀⾯积的全部辐射能，称为辐射能通量。

⼈眼能感受到的辐射能在380mm~760mm的光谱区域，单位时间内通过某⾯积的辐射能的光作⽤称为光通量。

眼视光技术专业 (镜片生产工艺方向)课程眼视光技术专业（镜片生产工艺方向）课程旨在培养学生具备眼镜镜片生产与加工技术的专业知识和实践能力。

通过该课程的学习，学生将掌握各种眼镜镜片的生产工艺流程、理论知识和实际操作技能，培养他们成为具备创新能力的目镜制造专家。

一、基础课程1. 光学基础：介绍光学原理和光学概念，学习物理光学和几何光学的基本知识，为后续的专业课程打下坚实基础。

2. 材料科学基础：介绍常见的眼镜材料（如玻璃、塑料、树脂等）的组成与性质，学习材料加工的基本原理。

二、专业核心课程1. 镜片制造工艺：介绍不同类型的眼镜镜片制造工艺，包括单光度式、双光度式和多光度式等，学习各个工艺的特点和优劣势。

2. 镜片加工设备与工具：学习镜片加工所需的仪器设备、工具和材料，包括镜片切割、打磨、抛光、硬化等工艺的使用与操作。

3. 镜片设计与制备：通过理论学习和实践操作，培养学生能够设计和制备不同种类的眼镜镜片，包括近视、远视、散光、老花等各种光学参数的镜片。

4. 光学测量与检测：学习光学测量和检测技术，包括镜片的光学性能测试、表面质量检测、球型度检测等，提高学生的镜片质量控制能力。

5. 镜片应用与市场分析：介绍镜片的应用领域和市场需求，了解眼镜镜片行业的发展趋势和市场竞争情况，培养学生的市场分析与趋势判断能力。

三、实践教学1. 镜片加工实验：通过实验操作，学生将亲自参与各种镜片加工工艺，掌握镜片制备的全过程，并了解实际操作过程中的注意事项和技巧。

2. 镜片质量检测实践：学生将分别使用各种光学检测设备，测试和评估所制备的眼镜镜片的光学性能和表面质量。

3. 项目实践：学生将分组开展课题研究，完成一个镜片制造工艺相关的实际项目，如开发新型镜片加工工艺、提高镜片质量控制等，培养学生的创新能力和团队合作精神。

通过以上课程的学习，学生将获得较为全面的镜片生产工艺专业知识和技能，掌握镜片设计、制备、加工和质量检测等关键技术，为他们未来从事眼镜镜片相关工作提供扎实的理论基础和实践经验。

课程名称：光学基础授课对象：大学一年级学生教学目标：1. 理解几何光学的基本概念和原理。

2. 掌握光的直线传播、反射和折射等基本现象。

3. 学习光学元件（如透镜、棱镜）的工作原理及其应用。

4. 培养学生运用几何光学知识解决实际问题的能力。

教学重点：1. 光的直线传播、反射和折射现象。

2. 透镜和棱镜的成像原理。

3. 几何光学在光学仪器中的应用。

教学难点：1. 复杂光学系统的成像原理。

2. 几何光学在光学仪器设计中的应用。

教学过程：一、导入1. 回顾初中物理中学过的光学知识，如光的反射、折射等。

2. 引入几何光学的基本概念，提出本节课的学习目标。

二、光的直线传播1. 讲解光在同种均匀介质中沿直线传播的原理。

2. 通过实验演示光的直线传播现象，如激光笔照射物体。

3. 分析光在介质界面处发生反射的情况。

三、光的反射1. 讲解光的反射定律，包括入射角、反射角和法线的关系。

2. 通过实验演示平面镜、凸面镜和凹面镜的反射现象。

3. 分析光的反射在光学仪器中的应用，如汽车后视镜、潜望镜等。

四、光的折射1. 讲解光的折射定律，包括入射角、折射角和法线的关系。

2. 通过实验演示光在不同介质界面处的折射现象。

3. 分析光的折射在光学仪器中的应用，如透镜、棱镜等。

五、光学元件及其成像原理1. 介绍透镜的焦距、焦距公式和成像规律。

2. 讲解凸透镜和凹透镜的成像原理及成像特点。

3. 介绍棱镜的折射原理和色散现象。

六、几何光学在光学仪器中的应用1. 分析光学仪器的设计原理，如望远镜、显微镜、相机等。

2. 讲解光学仪器中的光学元件及其作用。

3. 通过实例分析几何光学在光学仪器中的应用。

七、总结与作业1. 总结本节课所学内容，强调几何光学在光学仪器设计中的应用。

2. 布置作业，要求学生完成光学仪器设计的相关练习。

教学评价：1. 通过课堂提问和实验操作，检查学生对几何光学基本概念和原理的掌握程度。

2. 通过作业完成情况，评估学生对几何光学在光学仪器设计中的应用能力。

2024年光学培训计划序言随着科技的不断发展，光学技术在各个领域中发挥着越来越重要的作用。

为了满足未来社会对于光学技术人才的需求，我们将在2024年制定一项全面的光学培训计划，旨在培养具备专业知识和实践能力的优秀光学人才，为光学产业的发展贡献力量。

一、培训目标1. 培养具备扎实的光学基础知识和专业技能的光学工程师和技术人才；2. 培养具备光学设计、制造、应用等方面的综合能力的光学人才；3. 培养具备开阔的国际视野和创新思维的光学人才，提高我国在光学领域的国际竞争力；4. 培养具备团队合作精神和领导能力的光学人才，为光学行业的发展提供强有力的支持。

二、培训内容1. 光学基础知识：光学原理、光学设计、光学检测、光学材料等相关知识的系统学习；2. 光学工程实践：光学成像、激光技术、光学仪器等领域的实际操作和应用能力培养；3. 光学创新研究：开展光学前沿技术和创新项目的研究和实践，培养学员的创新思维和实践能力；4. 管理与领导力：团队合作、项目管理、领导能力等相关知识和技能的培训；5. 国际视野：了解国际光学领域的最新技术和发展动态，培养学员的国际竞争意识和视野。

三、培训方式1. 线上学习：通过网络平台进行光学理论知识的学习，包括在线课程、视频讲座、论坛讨论等；2. 实践操作：在实验室或工程现场进行光学技术的实际操作和应用能力培养；3. 实习实训：学员可以选择在光学公司或科研机构进行实习实训，锻炼实际工作能力；4. 学术研讨：组织学术研讨会和讲座，邀请业界专家分享光学领域的最新研究成果和应用案例；5. 实践项目：组织学员开展光学实践项目，如光学产品设计、光学仪器制作、光学成像系统调试等，提高学员的实践能力和团队合作精神。

四、培训周期本次光学培训计划共设定为一年的培训周期，包括理论学习、实践操作、实习实训和实践项目等环节。

培训过程中将根据学员的学习情况和实际能力进行评估，通过期末考核和实践项目评审来评定学员的培训成绩。