现代光学设计方案书作业

光学设计方案1. 方法流程1.1 整体设计思路这个光学设计方案主要是为了满足特定的光学功能需求，比如成像、聚焦或者光的传输等。

我会根据光学的基本原理，像光线的折射、反射定律等，来设计光学系统的结构。

这样安排是因为光学系统必须遵循这些基本原理才能正常工作，就像盖房子要遵循力学原理一样。

1.2 背景故事其实是有这么个情况，我们有个项目需要对一个光学设备进行优化或者新设计一个光学设备来解决一些实际问题，比如说提高成像的清晰度或者扩大视野范围。

所以就有了这个光学设计方案。

1.3 计划框架这个方案的核心逻辑就像做一道菜。

首先得确定主要食材（光学元件），然后确定烹饪方法（光学元件的组合和布置方式），最后进行调味（调整光学参数），这样才能做出一道美味的菜肴（满足要求的光学系统）。

2. 实施步骤2.1 启动阶段2.1.1 确定设计目标首先我们要明确这个光学设计是为了实现什么功能，是为了望远、显微还是其他的。

这一步由光学工程师负责，他需要有扎实的光学知识，能够根据实际需求准确地定义设计目标。

这一阶段大概需要1 - 2天。

2.1.2 收集相关资料要收集和研究现有的类似光学系统的资料，看看别人是怎么做的。

这个任务可以安排给一个助理工程师或者实习生来做，他需要有一定的资料收集和整理能力。

大概花费1周的时间。

2.2 规划阶段2.2.1 选择光学元件根据设计目标来选择合适的光学元件，比如透镜、反射镜等。

这需要光学工程师来主导，他要考虑元件的光学特性、成本等因素。

大概需要2 - 3天。

2.2.2 初步布局设计确定光学元件的初步布局，就像规划房子里各个房间的位置一样。

还是由光学工程师负责，他要依据光学原理进行布局，这一步大概需要3 - 5天。

2.3 优化阶段2.3.1 光学模拟利用光学模拟软件对初步设计进行模拟，看看光线传播是否符合预期。

这需要有熟练操作光学模拟软件的工程师来做，大概花费1 - 2周的时间。

2.3.2 根据模拟结果调整如果模拟结果不理想，就根据结果调整光学元件的参数或者布局。

《改变光的传播方向》作业设计方案
一、教学目标：
1. 让学生了解光的传播方向及其影响；
2. 培养学生观察、实验和分析问题的能力；
3. 培养学生的团队合作认识和实验操作能力。

二、教学内容：
1. 光的传播方向及其特性；
2. 光的反射、折射和散射现象；
3. 光的传播方向改变的实验方法。

三、教学准备：
1. 实验器械：平面镜、凹透镜、凸透镜、光源等；
2. 实验环境：实验室或教室；
3. 实验指导书：包括实验步骤、实验原理和实验记录表等。

四、教学步骤：
1. 引入：通过展示实验器械和简单的实验现象引起学生兴趣；
2. 实验操作：让学生分组进行实验，观察光的传播方向改变的现象；
3. 实验分析：让学生记录实验数据并分析实验结果，探讨光的传播方向变化的原因；
4. 结论总结：让学生总结实验结果，得出结论，并展示实验效果。

五、教学评判：
1. 实验成绩：根据学生的实验数据记录和分析能力进行评判；
2. 实验报告：要求学生写出实验报告，包括实验目标、方法、结果和结论等；
3. 实验表现：评判学生在实验操作和团队合作方面的表现。

六、教学反思：
1. 教学效果：通过学生的实验表现和实验报告来评判教学效果；
2. 学生反馈：及时收集学生对实验内容和教学方式的反馈意见，不息改进教学方法；
3. 教学总结：总结教学经验，为今后的教学提供参考。

七、实验设计意义：
通过这个实验，学生可以深入了解光的传播方向及其影响，培养他们的观察、实验和分析问题的能力，同时也可以培养学生的团队合作认识和实验操作能力，为他们今后的进修和科研打下坚实的基础。

《光与生活》作业设计方案一、设计理念本作业设计旨在通过学生的实际生活经验，引导他们认识光在平时生活中的重要性和应用。

通过实践活动，让学生深入了解光的特性、光的传播、光的反射和折射等知识，培养学生的动手能力和实验探究精神。

二、设计目标1. 培养学生对光的认识和理解，掌握光的基本特性和应用。

2. 提高学生的实验能力和动手能力，培养学生的观察和思考能力。

3. 激发学生对科学的兴趣，培养学生的科学素养和实验精神。

三、设计内容1. 光的特性实验：让学生通过实验，观察光的直线传播、光的反射和折射等现象，探究光的特性和规律。

2. 光的应用实验：让学生设计实验，探究光在平时生活中的应用，如太阳能、光学仪器等。

3. 光的艺术实践：让学生通过绘画、摄影等方式，表现光在艺术中的作用和美感。

四、设计步骤1. 组织学生进修相关知识，介绍光的基本特性和应用。

2. 分组进行实验活动，让学生亲自动手进行实验，观察记录实验现象。

3. 结合实验结果，引导学生进行讨论和总结，深化对光的认识和理解。

4. 组织学生展示效果，分享实验心得，激发学生对科学的兴趣和热情。

五、设计评判1. 实验报告：要求学生按要求撰写实验报告，包括实验目标、方法、结果和结论等内容。

2. 实验成绩：根据学生的实验表现和报告质量，评定实验成绩，激励学生积极参与实践活动。

3. 学生评判：让学生自评和互评，提高学生的自我认识和团队合作能力。

六、设计意义通过《光与生活》作业设计方案的实施，可以有效提高学生的科学素养和实验精神，培养学生的观察和思考能力，激发学生对科学的兴趣和热情，为学生的综合素质发展奠定坚实基础。

同时，通过实践活动，让学生深入了解光的特性和应用，为将来的进修和生活提供有益参考。

愿本作业设计方案能够取得良好效果，增进学生的全面发展和成长。

《光学仪器》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生巩固光学基础知识，了解光学仪器的原理和应用，提高学生对实际问题的解决能力。

二、作业内容1. 简答题：请简述光的折射、反射定律及应用。

2. 论述题：请论述光学仪器在生活和生产中的应用，并举例说明。

3. 操作题：请根据所学知识，自制一个简易的凸透镜，并观察其成像特点。

三、作业要求1. 简答题和论述题需在作业纸上认真书写，字迹清晰，逻辑清晰；2. 操作题需在安全条件下进行，注意保护自己和他人的安全；3. 完成作业后，请将作业拍照或扫描后上传至学习平台，以便教师批改。

四、作业评价教师将在批改作业的过程中，根据学生作业的完成情况、书写质量、正确率等方面进行评分，并及时将评价结果反馈给学生。

对于完成优秀的作业，教师将给予表扬和奖励。

五、作业反馈学生将根据教师的评价结果，对自己的作业进行反思和总结，了解自己的优势和不足，并在今后的学习中加以改进。

同时，学生也将积极向其他同学请教，分享自己的经验和心得，共同提高学习效果。

六、实际操作反馈及解决方式在制作凸透镜的实际操作中，可能会出现各种问题，如材料选择不当、制作工艺不熟练等。

针对这些问题，学生可以采取以下方式进行解决：1. 如果发现所选材料不符合凸透镜的制作要求，可以及时更换材料；2. 如果制作工艺不熟练，可以参考相关教程或请教老师，逐步掌握制作技巧；3. 在实际操作过程中，如果遇到其他问题，可以及时向老师或同学求助，共同解决。

七、创新性思考在完成本次作业的过程中，鼓励学生发挥自己的创新性思考，尝试使用不同的材料和方法来制作光学仪器，如自制望远镜、显微镜等。

这样不仅可以提高学生的实践能力和创新意识，还能促进学生对光学知识的深入理解和掌握。

总之，本次作业的设计旨在帮助学生巩固光学基础知识，提高实际问题的解决能力，同时通过实际操作和反馈环节，促进学生不断反思和总结，达到更好的学习效果。

作业设计方案（第二课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能够：1. 熟练掌握光学仪器的使用方法；2. 理解光学仪器的基本原理和作用；3. 学会根据实际需求选择合适的仪器；4. 培养独立思考和解决问题的能力。

《改变光的传播方向》作业设计方案一、设计背景：在我们平时生活和科学钻研中，光的传播方向是一个非常重要的物理现象。

了解和掌握光的传播方向对于我们理解光学原理、应用光学技术以及解决实际问题具有重要意义。

因此，通过本次作业设计，旨在帮助学生深入理解光的传播方向，并通过实验操作加深对光学知识的理解。

二、设计目标：1. 理解光的传播方向的基本观点；2. 掌握改变光的传播方向的方法；3. 培养学生实验操作能力和科学思维能力；4. 提高学生对光学知识的兴趣和进修积极性。

三、设计内容：1. 理论进修：通过教室讲解、教材阅读等方式，让学生了解光的传播方向的基本观点，包括光的直线传播、反射、折射等知识点。

2. 实验操作：设计实验操作环节，让学生亲自动手进行实验，改变光的传播方向。

具体实验内容包括：a. 反射实验：利用凹面镜、凸面镜等反射器械，让学生观察光线的反射现象，探究不同曲率的镜面对光线的反射影响。

b. 折射实验：利用玻璃棱镜、水晶棱镜等折射器械，让学生观察光线的折射现象，探究不同介质对光线的折射影响。

c. 光的传播方向变化实验：设计不同形状的通明介质，如三棱镜、球形透镜等，让学生观察光线在介质中的传播方向变化，理解介质对光线传播的影响。

3. 实验记录与分析：让学生记录实验过程中的观察现象、数据结果，并进行数据分析和实验结论总结，加深对光的传播方向的理解。

4. 思考拓展：设计思考题和拓展问题，引导学生思考光的传播方向在生活和科学钻研中的应用和意义，激发学生的思维和探索欲望。

四、评判方式：1. 实验操作表现：根据学生的实验操作能力和实验记录情况进行评判，包括实验过程中的观察记录、数据记录和实验结论推理。

2. 知识理解能力：通过思考题和拓展问题的回答情况，评判学生对光的传播方向的理解和应用能力。

3. 实验报告撰写：要求学生撰写实验报告，包括实验目标、原理、操作步骤、观察结果、数据分析和实验结论等内容，评判学生的实验报告撰写能力。

现代光学设计作业学号：**********姓名：***一、光学系统像质评价方法 (2)1.1 几何像差 (2)1.1.1 光学系统的色差 (3)1.1.2 轴上像点的单色像差─球差 (4)1.1.3 轴外像点的单色像差 (5)1.1.4 正弦差、像散、畸变 (7)1.2 垂直像差 (7)二、光学自动设计原理 (9)2.1 阻尼最小二乘法光学自动设计程序 (9)2.2 适应法光学自动设计程序 (11)三、ZEMAX光学设计 (13)3.1 望远镜物镜设计 (13)3.2 目镜设计 (17)四、照相物镜设计 (22)五、变焦系统设计 (26)一、光学系统像质评价方法所谓像差就是光学系统所成的实际像和理想像之间的差异。

由于一个光学系统不可能理想成像，因此就存在光学系统成像质量优劣的问题，从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。

（1）光学系统实际制造完成后对其进行实际测量✧星点检验✧分辨率检验（2）设计阶段的评价方法✧几何光学方法：几何像差、波像差、点列图、几何光学传递函数✧物理光学方法：点扩散函数、相对中心光强、物理光学传递函数下面就几种典型的评价方法进行说明。

1.1 几何像差几何像差的分类如图1-1所示。

图1-1 几何像差的分类1.1.1 光学系统的色差光波实际上是波长为400~760nm 的电磁波。

光学系统中的介质对不同波长光的折射率不同的。

如图1-2，薄透镜的焦距公式为()'121111n f r r ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭(1-1) 因为折射率n 随波长的不同而改变，因此焦距也要随着波长的不同而改变，这样，当对无限远的轴上物体成像时，不同颜色光线所成像的位置也就不同。

我们把不同颜色光线理想像点位置之差称为近轴位置色差，通常用C 和F 两种波长光线的理想像平面间的距离来表示近轴位置色差，也成为近轴轴向色差。

若l ′F 和l ′c 分别表示F 与C 两种波长光线的近轴像距，则近轴轴向色差为'''FC F C l l l ∆=- (1-2)图1-2 单透镜对无限远轴上物点白光成像当焦距'f 随波长改变时，像高'y 也随之改变，不同颜色光线所成的像高也不一样。

一、设计任务本文利用Zmax程序优化设计一激光扫描物镜，自行构造评价函数进行优化，逐步分析像差状况，逐步调整评价函数的构造，逐步优化，从而得到一个好的结果。

设计任务是对一个已有的激光扫描物镜方案进行改动，将焦距由原先的116mm 缩放至160mm。

原有的激光扫描物镜结构参数如下表:新设计要求：1）物距l=-∞，焦距f’=160mm，全视场2ω=40°，入瞳直径Φ=16mm，工作直径λ=10.6μm（CO2激光）；2）第一片镜片的厚度d2=5.4mm，第二片镜片的厚度d4=6mm；3）全视场内弥散圆半径小于0.02mm；4）以y’=f’ω作为理想像高的标准畸变（Calibrated Distortion）小于0.01%。

二、初始结构像差分析1）录入初始数据，在初始的结构参数基础上把焦距由116mm缩放到160mm，这里面用的是Tools里面的Make Focal，直接调成160mm，没有用Scale Lens调焦距，因为涉及到比例计算，用Make Focal更精确方便。

得到按照新的要求的初始结构参数。

图2-1 焦距缩放后的初始结构参数2）我们下面看一看初始结构的像差情况，它的像差曲线、点列图如下图所示。

图2-2 初始结构像差曲线图2-3 初始结构点列图通过像差曲线和点列图可以很明显的看到，初始的结构慧差很大，像差曲线不对称，因此需要优化慧差，下面我们来进行慧差的优化。

三、 自行构造评价函数优化设计激光扫描物镜1）第1步优化，在焦距缩放后的数据参数（图2-1）的基础上，取前三个折射面的半径作为变量，第4个折射面半径保证物镜的相对孔径，并将轴上点边缘光线在其交高为0的平面取为像面。

经过前面的分析，初始结构有很明显的慧差，因此先把初级慧差系数“COMA ”加入到评价函数中（如图3-1）。

优化后的结构参数见图3-2，像差曲线见图3-3，点列图见图3-4。

图3-1 第1步优化的评价函数图3-2第1步优化后的结构参数图3-3 第1步优化后的像差曲线图3-4 第1步优化后的点列图2）第2步优化，第1步优化后弥散圆半径约为100μm，需要进一步优化，在此基础上取前三个面的半径为变量，令第四个面的半径保证相对孔径，令轴上点边缘光线在其上的交高为零的平面当做像平面，经过一步优化之后，可以看到主光线附近斜率子午面和弧矢面不一样，说明存在像散，选择像散作为评价函数，选择初级像散系3-5所示。

《光学仪器》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生掌握光学仪器的原理、构造和基本应用，增强学生对光学现象的理解和实际操作能力。

二、作业内容1. 基础知识题：请简述以下光学仪器的原理和作用：望远镜、显微镜、放大镜。

2. 操作实践题：根据所提供的光学原理和基本构造，请自己动手制作一个简易的放大镜，并说明其基本原理和使用注意事项。

3. 讨论研究题：讨论各种光学仪器的优缺点，并结合实际应用场景，提出一种可能的应用场景并说明其应用优势。

三、作业要求1. 基础知识题：请在作业纸上写出答案，并简单说明理由。

2. 操作实践题：请按照提供的原理和基本构造，动手制作一个简易的放大镜，并拍照上传至学习平台。

解释你的制作过程和基本原理，并说明使用注意事项。

3. 讨论研究题：请结合所学知识和实际应用场景，认真思考并回答问题。

字数不少于200字。

四、作业评价1. 评价标准：作业的完成情况、思考的深度、回答问题的质量等。

2. 评价方式：教师评分+学生互评+学习平台讨论区评价。

五、作业反馈1. 请学生认真对待作业，根据自身实际情况选择合适的方式进行提交。

2. 鼓励学生在学习平台上与老师和同学进行讨论，分享自己的经验和见解。

3. 针对学生的反馈，教师将对作业进行逐一回复，给出指导和建议。

4. 在下次课堂上，将公布作业的总体情况，对优秀作品进行表扬和展示，同时对普遍存在的问题进行讲解和答疑。

六、附加内容：光学仪器的历史和应用拓展1. 请学生搜集有关光学仪器的历史和发展资料，简要介绍相关科学家的贡献和事迹。

2. 根据所学的光学原理和仪器知识，讨论各种光学仪器的优缺点，并思考未来可能出现的新型光学仪器及其应用前景。

3. 请学生列举一些实际生活中常见的光学仪器及其应用场景，并简要说明其工作原理和使用注意事项。

通过本次作业设计方案，我们希望通过多元化的方式，帮助学生更好地理解和掌握光学仪器的原理和基本应用。

作业反馈部分也强调了师生互动和反馈的重要性，以便于更好地提高教学质量。

《光学仪器》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生深入理解光学仪器的原理和构造，掌握基本的光学仪器使用方法，并通过实践操作提升学生的动手能力和问题解决能力。

二、作业内容1. 观察与识别：要求学生搜集各种光学仪器（如望远镜、显微镜、放大镜等），观察它们的外观和构造，识别不同的部件，如镜头、调焦环、目镜等。

2. 实验操作：让学生亲自操作一些简单的光学仪器（如手电筒、凸透镜、平面镜等），了解它们的工作原理，尝试调整它们的参数（如光束聚焦、光强调节等），以解决实际问题。

3. 问答讨论：针对作业过程中遇到的问题和困惑，设立讨论话题，如“为什么望远镜能看到远处的物体？”“显微镜和放大镜有什么区别？”等，鼓励学生积极思考，分享见解。

4. 实践应用：要求学生结合所学专业（如机械、电子、生物等），设计一个简单光学仪器模型，如简易显微镜、自制放大镜等，培养创新思维和动手能力。

三、作业要求1. 独立完成：学生需独立完成作业，不能抄袭或依赖他人。

2. 真实有效：提交的作业应包括真实的图片、视频、实验报告等，确保信息的真实性和完整性。

3. 讨论互动：鼓励学生积极参与讨论，提出问题和建议，共同解决问题。

4. 时间限制：请在规定时间内完成作业，以确保教学效果和质量。

四、作业评价1. 作业评分：根据学生提交的作业，按照作业要求进行评分，评估学生对光学仪器原理和构造的理解程度。

2. 讨论参与度：评价学生参与讨论的积极性和准确性，评估学生的思维能力和表达能力。

3. 实践应用能力：根据学生设计的光学仪器模型的质量和实用性，评估学生的实践应用能力和创新思维能力。

五、作业反馈1. 反馈内容：作业反馈将包括学生作业中的优点、不足和建议，以及在讨论和实践中遇到的典型问题和解决方案。

2. 及时反馈：教师将在规定时间内完成对学生作业的评价和反馈，确保学生能够及时了解自己的学习状况和不足，从而更好地改进和提高。

3. 集体反馈：对于普遍存在的问题和疑惑，教师将组织集体讨论和答疑解惑，促进师生之间的交流和互动。

《有关光的思考》作业设计方案一、设计目的：本作业设计旨在帮助学生深入了解光的本质和特性，探讨光在日常生活中的应用，培养学生的实验设计和科学思维能力。

二、设计内容：1. 光的性质：介绍光的传播方式、反射、折射等基本性质，通过实验观察和记录光的行为。

2. 光的色彩：探讨光的组成以及不同波长光的颜色，实验测量光的波长和频率。

3. 光的反射与折射：通过实验验证光的反射定律和折射定律，观察不同介质中的光线行为。

4. 光的成像：介绍光的成像规律，通过实验探究凸透镜和凹透镜的成像特点。

5. 光的应用：探讨光在日常生活中的应用，如光学仪器、光通信等领域。

三、作业要求：1. 根据设计内容，学生自行准备实验器材和材料，设计实验方案并记录实验过程和结果。

2. 撰写实验报告，包括实验目的、方法、结果和结论，要求清晰、准确。

3. 参与讨论和分享，学生可根据自己的实验观察和体会，与同学分享心得和感悟。

4. 提倡合作学习，并鼓励学生团队合作完成实验和报告。

四、评价方式：1. 实验结果的准确性和完整性。

2. 实验报告的撰写质量和表达清晰度。

3. 参与讨论和分享的积极性和深度。

4. 团队合作能力和贡献度。

五、预期效果：通过本作业设计，学生将深入了解光的特性和应用，培养实验设计和科学思维能力，提高观察和记录实验数据的能力，增强团队合作和表达能力，提高自主学习和探究的兴趣。

六、注意事项：1. 学生在进行实验时务必注意安全，遵守实验室规定。

2. 学生应独立完成实验设计和报告撰写，不得抄袭和剽窃。

3. 鼓励学生提出问题和探讨，引导他们通过实验和讨论解决问题。

以上为《有关光的思考》作业设计方案，希望学生们认真学习并积极参与其中，取得丰硕的学习成果。

谢谢！。

光学方案范文范文引言：光学是研究光的传播、变化和应用的学科，对于现代科学技术的发展具有重要的意义。

本文将以"高效能全息显微成像技术"为主题，探讨其光学方案，以提高成像分辨率和效率。

一、研究背景和意义高效能全息显微成像技术是一种利用全息显微镜进行成像的方法，具有高分辨率、大视场和非接触性的优点。

在生物医学、材料科学等领域有着广泛的应用。

目前存在着成像分辨率低、成像速度慢等问题，因此需要提出一种高效能的光学方案来解决这些问题。

二、设计原理高效能全息显微成像技术的设计原理是利用激光束通过样本，将经过样本的光波通过干涉产生全息图像。

在成像过程中，激光束需要满足一定的条件，如波长、方向、强度等。

三、方案优化为了提高成像分辨率和效率，可以从以下几个方面进行方案优化。

1.光源优化：选择合适的波长和强度的光源，可以提高成像的分辨率和对比度。

例如，选择较短的波长可减小传感器的热噪声，提高分辨率；选择较大的强度可增加接收器对信号的敏感度，提高对比度。

2.全息图像重建算法：采用高效的全息图像重建算法，可以加快成像速度和提高分辨率。

例如，使用数值算法进行全息图像的重建，可以大幅缩短成像时间。

3.光学组件优化：优化光学系统的构成和组件，可以提高成像的效率。

例如，使用高质量的透镜和反射镜，减小光学畸变和反射损耗；采用自动对焦系统，提高成像的稳定性和准确性。

四、实验验证为了验证方案的有效性，可以进行一系列的实验。

1.成像分辨率实验：选择不同分辨率的样本，采用不同光源进行成像，比较采用不同光源时的成像分辨率。

例如，采用紫外光和可见光进行成像，比较两种光源对分辨率的影响。

2.成像速度实验：选择不同大小的样本，采用不同光源进行成像，比较采用不同光源时的成像速度。

例如，采用高强度激光和低强度激光进行成像，比较两种光源对成像速度的影响。

3.光学组件优化实验：设计并制作光学组件，如透镜、反射镜等，进行成像实验，比较采用不同光学组件时的成像效果。

《光线与视觉》作业设计方案第一课时一、作业背景：《光线与视觉》是视觉传达设计专业的一门重要课程，通过本课程的学习，能够帮助学生掌握光线和视觉的相关知识，提升设计能力和审美水平。

为了更好地帮助学生理解和运用课程内容，设计了以下作业方案。

二、作业内容：1. 任务一：光线的基本概念和原理要求学生通过查阅资料，了解光线的基本概念和原理，包括光的传播方式、光的特性、光的反射和折射等内容。

完成一份1000字左右的科普文章，介绍光线的相关知识。

2. 任务二：视觉感知与色彩理论要求学生对视觉感知和色彩理论进行深入了解，包括视觉心理学、色彩搭配原理等内容。

设计一个光线和色彩相关的视觉作品，可以是海报、插画、摄影作品等，展示自己对视觉和色彩的理解。

3. 任务三：光线与视觉在设计中的应用要求学生选择一个实际设计案例，分析其中光线和视觉的运用方式，并撰写一份500字左右的设计分析报告。

学生需要从光线角度和视觉角度出发，解释设计师是如何利用光线和视觉元素来达到设计效果的。

三、作业要求：1. 作业需要按时完成，逾期提交将扣分处理；2. 作业需要保持原创性，不得抄袭他人作品；3. 作业需要符合学术规范，包括文字表达清晰准确、结构合理、第二课时一、设计背景：本次作业设计旨在帮助学生深入了解光线与视觉的相关知识，培养他们对光线与视觉的兴趣，并提高他们的实践能力。

通过设计多样化的任务，引导学生运用所学知识进行实践操作，加深对知识的理解和记忆。

二、设计目的：1. 帮助学生了解光线的基本概念和特性，以及光线对人类视觉的影响。

2. 提高学生观察、实验和分析问题的能力，培养他们的实验方法和逻辑思维能力。

3. 激发学生对光学和视觉的兴趣，培养他们对光学和视觉方面的创新能力。

4. 培养学生的合作意识和团队精神，提高他们的团队合作能力。

三、设计内容：任务一：观察光线的传播要求：学生利用简易的实验器材，观察光线在不同媒质中的传播情况，记录实验结果并进行分析。

现代光学设计——物镜设计、优化姓名：班级：学号：物镜设计要求：1.像面尺寸：0.7英寸；2.解析度：1024×768；3.视场角：±15º；4. F/#＝3.2；5. MTF要求：轴上点MTF值在0.4以上，轴外0.707视场的MTF值在0.3以上；6. 后工作距大于28mm；7. 畸变＜5%；8. 各视场主光线入射角度小于±10º（越小越好）；9. 在保证工艺性的要求下，镜片越少越好。

一、根据设计要求得到具体参数指标1. 像面尺寸：0.7英寸；即视场平面的对角线大小为0.7×25.4mm=17.78mm 2. 解析度：1024×768；则对角线像素数为1280768102422=+所以每像素对应得尺寸为17.78÷1280=0.01389062mm 每毫米像素数为：1÷0.01389062=72 故每毫米可分辨的黑白刻线数为72÷2=36 3. 视场角：±15º；根据视场角和像面尺寸，可以得知物镜总焦距 f=17.78/2/tan15mm=33.178mm 4. F/#＝3.2；5. MTF 要求：轴上点MTF 值在0.4以上，轴外0.707视场的MTF 值在0.3以上；根据以上计算，要求MTF 在36刻线/mm 处的取值：0视场在0.4以上，0.707×15=10.6视场在0.3以上6. 后工作距大于28mm ；即最后一个面距离像面应该大于28mm 7. 畸变＜5%；8. 各视场主光线入射角度小于±10º（越小越好）； 9. 在保证工艺性的要求下，镜片越少越好。

二、输入原始镜片参数并初步比较根据专利镜头参数输入数据，调整F数位3.2，视场角取0°、10.6°、15°三个视场，并缩放镜头调整焦距为33.178mm，初步发现后工作距大于28mm的只有三个镜头，而镜片数大致都为7到8个，统计如下：要求后工作距＞28mm 镜片数Q92 36 731 47 77 23 88 24 79 23 710 24 711 25 712 25 734 17 672 48 8三、进一步筛选初步对比三个物镜组的成像如下：编号后三位031的成像：编号后三位Q92的成像：编号后三位072的成像：可见Q92的像差明显太大，初步舍弃对于031和072，成像质量都不错，但031更好些，并且镜片数也少一个，所以下面就按照031的原始结构进行优化设计。

赵存华现代光学设计实例
1. 高分辨率显微镜设计，赵存华在显微镜设计方面做出了重要
贡献。

他提出了一种基于全息光学原理的高分辨率显微镜设计方法，通过使用特殊的光学元件和优化的光路设计，实现了超高分辨率的
显微观测效果。

2. 光学成像系统设计，赵存华在光学成像系统设计方面也有很
多研究成果。

他研究了光学成像系统中的畸变、像差等问题，并提
出了一些优化方法，使得成像系统的质量得到了显著提高。

他的设
计方法被广泛应用于高清晰度摄像机、望远镜等光学成像设备中。

3. 光学器件设计，赵存华还在光学器件设计方面做出了一些重
要工作。

他设计了一种高效的光学透镜，使得光学器件的传输效率
得到了大幅度提升。

他的设计方法不仅在光学通信领域有广泛应用，还在光学传感器、激光器等领域发挥了重要作用。

4. 光学薄膜设计，赵存华在光学薄膜设计方面也有一些研究成果。

他研究了光学薄膜的反射、透射等特性，并提出了一种优化设
计方法，使得光学薄膜的光学性能得到了提升。

他的设计方法被应
用于光学镀膜、光学滤波器等领域。

总而言之，赵存华在现代光学设计领域做出了许多重要的贡献。

他的研究成果不仅在学术界产生了广泛影响，也在实际应用中得到
了广泛应用。

他的设计方法和理论成果为光学设备的性能提升和技
术进步做出了重要贡献。

《凸透镜成像》作业设计方案
一、设计背景
在进修光学成像理论的过程中，凸透镜是一个非常重要的光学元件。

通过对凸透镜的成像特点进行实验，可以帮助学生更好地理解光的传播规律和成像原理，提高他们的实验操作能力和科学素养。

二、设计目标
1. 理解凸透镜的成像原理和规律；
2. 掌握凸透镜的焦距计算方法；
3. 提高学生的实验操作能力和科学素养。

三、设计内容
1. 实验仪器与材料准备：
- 凸透镜、光源、白纸、标尺等
2. 实验步骤：
步骤一：将凸透镜放在光源前方，调整光源位置，使得光线通过凸透镜中心。

步骤二：在凸透镜的另一侧放置一张白纸，用标尺测量凸透镜与白纸的距离。

步骤三：观察在白纸上的成像情况，测量物体与凸透镜的距离、凸透镜与成像的距离，并记录数据。

步骤四：根据实验数据计算凸透镜的焦距，并比较理论值。

3. 实验原理：
- 凸透镜成像规律：凸透镜成像有实像和虚像两种情况，实像是倒立的，虚像是正立的。

- 凸透镜焦距计算公式：1/f = 1/v + 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。

四、设计评判与考核
1. 实验报告：学生需要撰写实验报告，包括实验目标、实验步骤、实验数据、实验结果分析等内容。

2. 实验操作能力：学生需要独立完成实验操作，准确测量数据并进行计算。

3. 知识应用能力：学生需要能够将理论知识应用到实际实验中，理解光学成像原理。

五、设计总结
通过本次实验，学生可以深入理解凸透镜的成像规律和焦距计算方法，提高他们的实验操作能力和科学素养。

同时，本实验也可以培养学生的观察力和分析能力，为他们今后的进修打下坚实的基础。

《认识光》作业设计方案一、设计目标：本次作业设计旨在帮助学生深入理解光的观点和特性，培养他们对光学知识的兴趣，提高他们的观察、实验和分析能力。

二、设计内容：1.观点诠释：让学生通过教室讲解和自主进修，了解光的观点、光的传播方式、光的特性等基础知识。

2.实验探究：设计简单的实验项目，让学生亲自动手，观察光的折射、反射等现象，加深对光学原理的理解。

3.实践应用：引导学生思考光在平时生活中的应用，如太阳能、激光等，培养他们将理论知识应用到实际问题解决中的能力。

三、设计步骤：1.预习环节：在课前安置相关阅读任务，让学生了解光的基本观点和特性，为后续的教室活动做好准备。

2.教室讲解：教师通过讲解、示范等方式，向学生介绍光的基本知识，引导学生思考光的重要性和应用价值。

3.实验操作：组织学生进行光的实验探究，让他们亲自操作仪器，观察光的各种现象，并记录实验结果。

4.讨论分析：引导学生分析实验结果，讨论光的传播规律和特性，培养他们的逻辑思维和实验分析能力。

5.教室展示：学生展示实验效果，分享实验心得，激发同砚们对光学知识的兴趣和热情。

6.课后作业：安置相关作业，让学生稳固所学知识，拓展思维，提高进修效果。

四、评判方式：1.实验报告：学生完成实验后，需提交实验报告，包括实验目标、方法、结果和结论等内容，评分细则明确，考察学生的实验能力和表达能力。

2.教室表现：教师根据学生在教室上的表现和参与情况，评判其进修态度和活动表现，激励学生积极参与教室活动。

3.作业考核：对学生的作业进行认真批改和评判，及时反馈，帮助学生发现问题，提高进修水平。

五、拓展延伸：1.组织参观：组织学生参观科技馆、实验室等地，深化对光学知识的理解，拓展视野，激发学生对科学的兴趣。

2.科普讲座：邀请专业人士进行光学知识的科普讲座，让学生了解光学领域的最新发展和应用前景，启发学生对科学钻研的兴趣。

六、总结反思：通过本次作业设计，学生将深入了解光的观点和特性，培养实验和分析能力，激发对科学的兴趣和热爱，为他们今后的进修和发展奠定坚实基础。

现代光学设计作业现代光学设计——结课总结光学⼯程⼀班陈江坤学号2120100556⼀、掌握采⽤常⽤评价指标评价光学系统成像质量的⽅法，对⼏何像差和垂轴像差进⾏分类和总结。

像质评价⽅法⼀、⼏何像差曲线1、球差曲线：球差曲线纵坐标是孔径，横坐标是球差（⾊球差），使⽤这个曲线图，⼀要注意球差的⼤⼩，⼆要注意曲线的形状特别是代表⼏种⾊光的⼏条曲线之间的分开程度，如果单根曲线还可以，但是曲线间距离很⼤，说明系统的位置⾊差很严重。

2、轴外细光束像差曲线这⼀般是由两个曲线图构成。

图中左边的是像散场曲曲线，右边的是畸变，不同颜⾊表⽰不同⾊光，T和S分别表⽰⼦午和弧⽮量，同⾊的T和S间的距离表⽰像散的⼤⼩，纵坐标为视场，左图横坐标是场曲，右图是畸变的百分⽐值，左图中⼏种不同⾊曲线间距是放⼤⾊差值。

3、横向特性曲线（⼦午垂轴像差曲线）：不同视场的⼦午垂轴像差曲线，纵坐标EY代表像差⼤⼩，横坐标PY代表⼊瞳⼤⼩，每⼀条曲线代表⼀个视场的⼦午光束在像⾯上的聚交情况。

理想的成像效果应当是曲线和横轴重合，所有孔径的光线对都在⼀点成像。

纵坐标上对应的区间就是⼦午光束在理想像⾯上的最⼤弥散斑范围。

这个数值和点列图中的GEO尺⼨⼀致，GEO尺⼨就是横向特性曲线中该视场三个光波中弥散最⼤的那个半径。

其中主光线⽤于描述单⾊像差情况；三个波长曲线⽤于描述垂轴⾊差情况。

横向像差特性曲线图表⽰了视场⾓由⼩到⼤时垂轴像差曲线的变化，从中可以看出⼦午垂轴像差随视场变化规律。

⼦午垂轴像差曲线的形状当然是⼦午像差：细光束⼦午场曲、⼦午球差和⼦午彗差决定的，因此曲线形状和像差数量的对应关系经常在像差校正中⽤到。

根据像差曲线可以判断出要改善系统的成像质量，就必须改变曲线的形状和位置，即改变三种⼦午像差的数量。

将⼦午光线对a、b作连线，该连线的斜率m = (Ya-Yb)/2h 与宽光束⼦午场曲X’T 成正⽐。

⼝径改变时，连线斜率变化表⽰宽光束⼦午场曲也随着变化。