微小光学与微透镜阵列(刘德森等著)思维导图

《透镜及其应用》主题单元教学设计
适用年级人教社八年级（上）物理
所需时间5课时
主题单元学习概述
本章教材在上一章“光现象”的基础上，讲述透镜的初步知识及其在日常生活中的应用。

透镜是照相机、投影仪等光学仪器的最重要的组成部分，研究透镜对光的作用和凸透镜成像是本章的中心内容。

“透镜及其应用”是理论与实践相结合，体现课程基本理念“从生活走向物理，从物理走向社会”的一个很好的范例。

照相机、投影仪、放大镜是日常生活中常用的光学仪器，眼睛是人的重要器官。

通过这些光学仪器知识的学习，使学生认识凸透镜成像的基本特征，让学生感觉物理不但有趣，而且是很有用的。

力求在“知识与技能”、“过程与方法“情感态度与价值观”三个方面都能实现课程标准的要求。

本单元专题一是透镜，专题二生活中的透镜，使学生对生活中常用的透镜及其成像的情况获得感性认识，在头脑中获得丰富、具体、生动的感性认识。

专题三凸透镜成像规律，用探究的方法深入研究，体验科学研究的过程，在探究过程中培养科学研究方法，形成清晰的凸透镜成像的规律。

专题四眼睛和眼镜，眼睛是人体的重要器官，显微镜和望远镜也是日常生活中常用的光学仪器，目的是进一步巩固所学的透镜成像知识，让学生了解物理就在我们身边，提高学生的学习兴趣和科学素养。

主题单元规划思维导图。

初中物理各章节知识梳理思想导图（为了加强互动性和适用性，重点字进行挖空。

答案在最后）初中物理思想导图参照答案（合计25 章）专题一光现象参照答案： 1．发光不是2．同种平均介质3．快 3.0 ×10 8 4．直线流传5．同一平面内6．法线7．等于8．镜面9．漫10．相等11．相等12．垂直13．虚14．偏折15．小于16．增大17．不变18．三棱镜19．混淆20．绿21．红外线22．紫外线23．可逆专题二透镜及其作用参照答案： 1．光心2．厚薄3．汇聚4．薄厚5．发散6．照相机8．放大镜9．减小10．等大实11．放大实12．正立放大虚13．晶状体凸透14．晶状体视网膜15．前凹16．后凸17．显微18．望远专题 3物态变化参照答案： 1．冷热2．摄氏度3．冰水混淆物开水14．温度5．热胀冷缩6．分度值7．容器底容器壁8．正视不可以9．量程10．35～ 42℃ 0.1 ℃能11．固液12．不变高升13．吸14．液固15．不变降低16．放17．液气18．表面温度表面积流动速度19．表面内部强烈不变20．沸点21．吸22．气液23．放24．降低温度压缩体积25．固气26．吸27．气固28．放专题 4 内能和热量参照答案： 1．分子、原子2．无规则3．引力斥力4．进入对方5．快强烈6．动能势能7．全部任何8．运动热运动互相作用9．温度温度必定不必定10．转化11．转移12．等效13．吸热14．J/(kg ·℃ ) 15．同样16．水 17．质量18．J/kg19．机械20．吸气压缩做功排气21．机械内内机械22．实用功23．不可以专题 5 机械运动参照答案： 1．长度2．零刻度量程分度值3．正紧贴4．垂直分度值下一位5．单位6．时间7．标准 8．地面9．物体自己10．参照物11．快慢12．比13．m/s14． Km/h15． 1m/s＝16．= /t 17．快慢18．不是19． = /t20．刻度尺v s v s21．停表专题 6 质量与密度参照答案： 1．物质2．千克（ kg）3．属性形状物态地点4．质量5．水平零刻度线均衡螺母中线左游码和6．量程7．比值8．ρ＝m/ V 9． kg/m3 g/cm33 311．不一样12．ρ＝m/ V 2 1 1 2V10． 1g/cm ＝1000kg/m 13．ρ＝m/( V－V ) 14．ρ＝ ( m－m) /16．m＝ρV 17．V＝m/ ρ专题 7常有的力参照答案： 1．物体物体2．受力3．成对互相相等相反同一条直线上4．形变运动状态5．大小方向作用点牛顿（ N）6．受力一个箭头作用点7．形变 8．伸长量量程调零同样9．地球10．地球地面邻近11．mg竖直向下重心 12．互相接触互相相对运动13．压力粗拙程度14．转动粗拙程度分别15．压力专题 8运动和力参照答案： 1．全部物体量 7．无 8．不变匀速直线静止9．同一个相等2．推理相反3．改变同向来线保持4．均衡5．不变10．均衡力非均衡力6．质专题 9 压强参照答案： 1．水平面＝ F/ S8 ．帕斯卡（2．垂直向下Pa）9．减小4．控制变量法减小增大5．压力作用成效6．受力面积7．p专题 10 液体压强参照答案： 1．重力2．流动性3．相等4．增大5．密度6．p＝ρgh7．连通8．高度同样水壶、排水管的U形“反叛弯”专题 11大气压强、流体压强参照答案： 1．大气2．大气压的存在托里拆利3．760 1.01 ×10 5 105 4．高5．高低6．小专题 12浮力参照答案： 1．上2．深度不一样3．压力差F1－F24．体积密度体积密度越大5．控制变量6．G－F7．向上等于8．＝＝9．＞G悬浮＝专题 13浮力的应用参照答案： 1．＞2．＝3．＜4．＝5．＜6．体积7．自己重力8．小于专题 14功和功率参照答案： 1．作用下2．力3．挪动的距离4．静止5．惯性6．垂直7．乘积8．W ＝ Fs9．焦耳（ J）10．快慢11．功做功时间12．P＝ eq \f( W, t )13．瓦特（ W）专题 15机械能参照答案： 1．运动2．速度3．运动4．地点5．质量地点6．弹性形变7．弹性形变8．机械能9．势能10．势能势能11．不变守恒12．变小专题 16简单机械参照答案： 1．力固定点2．支点动力阻力动力作用点阻力作用点3．＝ F L＝F L1 1 22 4．大于费距离小于省距离等于等于5．固定不动省力力的方向6．省力力的方向距离7．定滑轮动滑轮省力力的方向几分之一8．转动轴9．几分之一10．连续转动11．几分之一12．省力专题 17机械效率参照答案： 1．实用2．额外4．比值5．η＝ EQ \f( W有, W总)× 100%6．小于小于17．百分数8．η＝ EQ \f(W有,W总)＝EQ \f(Gh, Fs )9．拉力作用点挪动的距离 s10．弹簧测力计11．越大12．增大13．减小专题 18 电路和电流参照答案： 1．摩擦2．玻璃棒橡胶棒3．排挤吸引4．创建正负5．用电器6．符号7．断路电源两极8．并联电路9．全部能10．全部所在支路能11．定向○ ,A)A挪动正电荷定向挪动12．闭合13．安培（ A）14．电流表eq \o\ac(15．到处相等16．等于专题 19电压和电阻参照答案： 1．形成电流2．伏特（ V）3．2不高于362204． eq \o\ac(○,V)V 15 并＋量程5．等于6．相等7．阻挡作用8．资料温度9．10．长度11．电流12．13．一上一下专题 20欧姆定律参照答案： 1．如下图2．电流表电压表滑动变阻器3．控制变量4．成正比成反比5．断开阻值最大处6．电流电压8．电流电压电阻9．I＝EQ \F( U , R )10．U ＝ IR R＝EQ \F( U , I )专题 21欧姆定律的应用参照答案： 1．之和2．R＋R 3．n 4．长度大5．之和6． eq \f( 1 , R ) ＝ eq \f( 1 ,R1 ) ＋ eq \f( 1 , R 2 ) 1 2 1 2 , 1＋ 2 ) ）7．总＝ eq \f( 1 , ) 8 ．横（或＝ eq \f( RR R R RR n R截面积小9．如下图10．R＝ EQ \F( U , I ) 11．电流表滑动变阻器12．①断开最大阻值②小于等于大于专题 22电功率参照答案： 1．千瓦时2．3.6 ×10 6 3．电能表4．之差5．电流7．快慢8．之比9．P ＝ eq \f( W , t ) 10．UI 11．I2R eq \f( U2 , R ) 12．正常13．额定电压14．P ＝ UI15． eq \f( n , Nt ) ×3.6 ×10 6专题 23电热参照答案： 1．高升正比成正比热量7．Q＝I2Rt2．内能8．3．电阻2eq \f( U, R )4．控制变量t9．焦耳5．越大越长6．二次方成专题 24生活用电参照答案： 1．零220 2．电能4．熔丝空气5．串火6．地火零7．金属外壳8．尾尖火零9．尖10．大低铅锑11．温度12．电流功率短路13．严禁14．高压15．接触凑近切断16．放电避雷针专题 25电磁变换参照答案： 1．磁性3．最强4．S N 成对5．排挤吸引6．特别物质7．力8．N 9．磁感线N S 10．奥斯特磁场11．条12．电流N 13．铁芯14．匝数强弱（或大小）16．闭合切割磁感线17．法拉第18．发电机19．机械电20．通电21．电动机22．电机械。

微透镜阵列的设计、制作及与CCD的集成技术一、本文概述随着光学技术的不断发展，微透镜阵列作为一种重要的光学元件，其在光学成像、光电子器件、光通信等领域的应用越来越广泛。

微透镜阵列的设计、制作及与CCD（电荷耦合器件）的集成技术，是提升微透镜阵列性能、拓展其应用范围的关键环节。

本文旨在全面介绍微透镜阵列的基本概念、设计原理、制作方法，以及其与CCD的集成技术，为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考。

本文将介绍微透镜阵列的基本概念和特点，阐述其在不同领域的应用价值。

然后，详细阐述微透镜阵列的设计原理，包括透镜形状、尺寸、间距等参数的确定，以及优化设计方法。

接着，介绍微透镜阵列的制作技术，包括模具制作、材料选择、加工工艺等，以及制作过程中可能遇到的问题和解决方法。

本文将重点探讨微透镜阵列与CCD的集成技术。

首先介绍CCD的基本原理和特性，然后详细阐述微透镜阵列与CCD的耦合技术，包括耦合方式的选择、耦合效率的提高等。

还将介绍集成后系统的性能测试和优化方法，以及集成技术在不同领域的应用实例。

通过本文的阐述，读者可以全面了解微透镜阵列的设计、制作及与CCD的集成技术，为相关领域的研究和应用提供有益的借鉴和指导。

二、微透镜阵列的设计微透镜阵列的设计是制造高质量成像系统的关键步骤。

微透镜阵列的设计涉及多个方面，包括透镜形状、尺寸、焦距、填充因子以及阵列的整体布局。

透镜的形状是设计的核心。

常见的微透镜形状有球面、非球面和柱面。

选择合适的形状可以优化成像质量和系统性能。

例如，非球面透镜能够减少像差，提高成像的清晰度。

透镜的尺寸和焦距决定了成像系统的放大倍数和视场。

设计过程中，需要根据实际应用场景确定合适的尺寸和焦距。

例如，在需要高分辨率成像的应用中，可能需要更小的透镜尺寸和更短的焦距。

填充因子也是设计中的重要参数。

填充因子指的是透镜占据其单元格的比例。

较高的填充因子可以提高成像系统的光利用率，但也会增加制造的难度。

中考物理知识点专题总结—透镜及其应用（考前必看）一、思维导图二、知识总结知识点一：透镜1.透镜：透明物质制成（一般是玻璃），至少有一个表面是球面的一部分，对光起折射作用的光学元件。

2.透镜的类型：（1）凸透镜：边缘薄，中央厚。

（图甲）（2）凹透镜：边缘厚，中央薄。

（图乙）3.主光轴和光心（1）主光轴：通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴。

（2）光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光传播方向不变。

（透镜中心可认为是光心）【微点拨】1.凡是透光性能优良的材料都能磨制成透镜，如冰、水晶、金刚石、高分子透明树脂、有机玻璃等。

2.透镜是一种模型，常见的物体如近视镜、远视镜、放大镜，甚至一滴水都可以看做是一个透镜。

知识点二：透镜对光的作用1.凸透镜：对光有会聚作用。

（如图所示，凸透镜相当于两个三棱镜组合，厚的一端相对）2.凹透镜：对光有发散作用。

（如图所示，凹透镜相当于两个三棱镜组合，薄的一端相对）【微点拨】1.凸透镜对光线具有会聚作用，但并不是说通过凸透镜后的光束一定会聚在一点，或一定是一束会聚光束，因为会聚是相对于不发生折射时的光线来说的。

2.凹透镜对光线具有发散作用，但并不是说通过凹透镜后的光束一定是发散的，或延长不相交，因为发散是相对于不发生折射时的光线来说的。

3.焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示。

4.虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。

5.焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“f”表示。

【微点拨】1.凸透镜有两个焦点，并且关于光心对称；凹透镜有两个虚焦点，关于光心对称。

2.凸透镜的焦距f的大小表示其会聚能力的强弱，f越小，对光的会聚能力越强；凹透镜焦距f的大小表示其发散能力的强弱，f越小，对光的发散能力越强。

3.由于光路可逆，若把光源放在焦点上，光源射向透镜的光，经凸透镜折射后将变为平行光，因此利用凸透镜可产生平行光。

初中物理：所有章节思维导图！全面系统，考前必看！我是一只初中物理老师。

每天会发一篇：（1）我2009年12月至今的教学经验，所写的考试提分方法；（2）优秀家长将落后孩子培养进步的真实经历，经验总结；（3）学霸孩子自己的学习心得。

我是柴森，我在西城，我爱大北京！柴森：此文来自网络，非原创。

思维导图，知识点一目了然。

建议使用iPad观看，或查看原图在手机上放大阅读。

初中阶段所学的物理知识，可以分成五个部分：声、光、电、力、热。

声学部分：1章1、声现象光学部分：2章1、光现象2、透镜及其应用电学部分：7章1、电流和电路2、电压和电阻3、欧姆定律（电流与电压、电阻的关系）说明：所谓纯电阻电路就是将电能转化为内能的电路。

比如电阻、电灯。

而非纯电阻电路还会把电能转化为其他形式的能。

比如电风扇、电动机会把电能转化成大部分的机械能和一小部分的内能（电器发热）此时，电流和电压、电阻的关系就不适用欧姆定律。

4、电能与电功率5、电热与安全用电6、电与磁的关系7、信息的传递力学部分：7章1、质量和密度2、运动和力的关系说明：物理学中所谓运动状态是指物体运动速度，包含速度大小和速度方向。

只要有一个改变了，就算运动状态改变。

比如做匀速圆周运动（速度大小不变，而方向时刻改变）的物体，即他的运动状态是改变的，因此可以判断它受到的力肯定不是平衡力。

3、常见的力：重力、弹力、摩擦力4、简单机械：杠杆和滑轮说明：平衡的杠杆既满足合力为0，也满足杠杆平衡条件。

5、压强6、浮力浮力产生的原因：流体对物体的各个方向压力的合力7、功功率机械能热学部分：3章1、物态变化2、热和能3、能源与可持续发展tips：1、各位同学可以选择自己即将考试的内容查看哦。

比如中考复习的同学可以参考最新的中考说明把相关知识点结合此思维导图看。

2、看的过程中要尝试回忆公式和定律，如果想不起来，就要查看书和笔记，争取记住。

3、祝大家中考、期末取得好成绩！—————————————————我是一个网课小老师，我相信：只要懂题型方法，每个孩子都能大幅提高。

光现象思维导图光的基本规律在生活中应用直线、反射、折射光的三个基本规律思 维 导 图光源光的直线传播光的反射光的折射现 象 ①夜空探照灯的光柱 ②手影游戏，人的影子 ③日食、月食成因 ④小孔成像、站队现 象 ①平静湖面上的倒影 ②光滑物体表面反光 ③成语典故猴子捞月 ④照镜子（生活中）现 象①河水变浅 ②水中的筷子变弯 ③雨后彩虹 ④海市蜃楼光的直线传播规律：光在同种均匀介质中沿直线传播；光在真空中传播速度约为v=3×108m/s在其他介质中传播速度比真空和空气中小。

光的折射规律：光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。

当入射角增大时，折射角也增大。

当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。

光路是可逆的。

光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。

光路是可逆的。

镜面反射和漫发射。

A.平面镜成像规律①成等大正立的虚像 ②像到镜面的距离与物到镜面的距离相等 ；○3像和物体的连线与镜面垂直。

平面镜成像的规律也可以表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。

B.光的基本规律在生活中应用潜望镜应用； 凹面镜的应用； 探照灯； 汽车观后镜； 手电筒上的聚光灯等。

光的色散：太阳光通过三棱镜折射发生光的色散把光分成 红橙黄绿蓝靛紫。

看不见的光： 红外线，紫外线第一节：光的直线传播一、光的直线传播一节主要内容导学1. 了解光源的种类2. 知道光的直线传播规律3. 能用光的直线传播特点来说明生活中的直线传播现象（1）日食、月食的形成；（2）影子的形成；（3）一叶障目，不见泰山；（4）井底之蛙，所见甚小。

4. 了解光在真空和空气中的传播速度。

二、光的直线传播一节自主学习完成知识结构网1. 光源：能够发光的物体叫。

光源大致分为天然光源和人造光源两类，如太阳、萤火虫属于光源，；如篝火、蜡烛、油灯、电灯属于光源。

微透镜阵列（复眼透镜）----微阵技术简介微透镜阵列（MLA，复眼透镜）技术的灵感来源于昆虫复眼，如图1所示。

苍蝇复眼由3000多个小眼单元组成，这些小眼具有各自的光学系统，既能协调一致，又能独立工作。

因此，蝇眼不仅具有高速度和高精度的分辨率，而且能够从不同方位感受视像。

图1 苍蝇复眼科学技术的发展使原有的宏观光学元件逐渐不能满足要求，市场上迫切需要微型化、轻量化和集成化的微小光学元件。

来自昆虫复眼结构的微透镜阵列是一种典型的微小光学元件，近几十年来，针对微透镜阵列的研究从未停止，但由于尺度效应的问题，实际制作工艺没有突破而大都停留在理论模型的建立和分析上，无法制作出器件。

与任何其他学科的发展一样，从实验室进入了工业领域都有一个过程。

随着深圳市微阵技术有限公司（简称微阵技术）团队在光学微加工技术的不断努力，终于克服了一个又一个困难，掌握了微透镜阵列的批量化生产的工艺，不仅在透镜精度上能够很好地满足所需，在成本上也让工业客户能够企及。

微阵技术正是在微小光学领域有深刻理解的高科技公司，团队技术人员由中南大学、哈尔滨工业大学和中国科学技术大学等的资深光学和制造工程师组成，博士带队，不仅有深厚的理论基础，而且在实际工艺生产过程中更有丰富的经验和过程控制能力。

主打制件采用微注塑成型工艺，可以制作较大面积的微透镜阵列，对于单个透镜元，无论是半径偏差、球高偏差、间距偏差还是表面粗糙度，都能刷新到一个前所未有的水平。

同时对于难度较高的凹形微透镜阵列，我们也能熟练驾驭。

目前主打产品是聚合物微透镜阵列（复眼透镜），如图 2 所示，采用微注射成型技术，微透镜曲率半径偏差3%，矢高±1μm。

图2 微透镜阵列产品1：基片10*10*0.8mm，含14*14个微透镜，微透镜曲率半径818μm，精度3%；底面半径480μm；精度2%；矢高36μm，精度0.5μm；间距600μm。

图3 6*6微透镜3D扫描图产品2：基片40*40镜曲率半径15μm，矢高以上两款为微透镜阵列品的结构和要求各不一样，单面微透镜阵列外，还可开本公司专注于聚合物微透镜阵列可用于光信息处/扫描仪/传真机、光场照相和成像器件当中。