浙大光学设计案例剖析

专业课，这个是外校生最关心的了，其实浙大光学工程还好啦，只推荐了一本参考书，但是不要真相信只需那本书就搞定了（牛人除外），浙大专业课推荐的书是郁道银和谈恒英的《工程光学》，其实出题人在命题时几何光学并非是参考的这本，他们参考的是浙大出版的李晓彤编的《几何光学，像差，光学设计》，这本书本人觉得难，尤其是像差部分，也许是我们本科没有学太多关于像差的缘故吧，总之这本书的成像系统方面要好好看，尤其是课后题，显微镜，望远镜和放大镜这些原理要弄懂，至于像差方面，能记多少记多少吧，可依据真题看看，哪些是出现频率很高的，哪些是较低的，分清主次，各个击破，另外也是需要一本习题集的，这个很多，我用的是哈工大的光学习题课教程，没用过别的，也不好比较，感觉还行吧！物理光学的话，浙大宝典——梁铨廷的《物理光学理论与习题》是必备的了，很古老的一本书，上面有很多题和浙大真题类似，有些与工程光学那本书的课后题是一样的，这个要好好看！还有考研真经——历年真题了，这个可以去研招办买，好像是4元一年，还有挂号邮寄费！专业课方面激光考察的不多，有时就一个大题10分，有时会再加上几个选择或填空，最多20分吧！这个依据真题看吧，考察哪些看哪些，考纲里要求的都必须看看，好在要求的也不多，这个应该不成问题！大概就是这些资料了，我买的较多，还买了一本物理学大题典——光学卷，还有钟锡华的光学课本，浙大的应用光学课件最好也抽空看看，比较系统，这个在空间共享里有！发现很多人问到专业课复习方法，其实这个是因人而异的，我自己觉得光学这门课很抽象，我本科学的时候就学的不好，所以我从师兄那学的经验是多看书多做题，书本的话我考研时前前后后看了不下4遍，习题做了至少2遍，真题做了3遍！基础不好的起初刚开始看课本做题时会感到看不懂不会做，这个不怕，一定要克服恐惧心理，多看几遍书，同时做些许题帮助理解，慢慢的，就会感到光学题虽然多，但类型却很有限的！其实现在回想起来，感觉光学的东西不算多，物光的话就是干涉、衍射、偏振，几光就是那几个成像系统和主要的像差，还有作图！好了，说的够多了，专业课就这些吧！网址：/read.php?tid-33485.html我说说我的复试经历吧：复试我的有5个老师，其中至少有两个是教授，在光电系的博导名录里可以找到。

绪论我们身边有哪些光学系统和仪器－想当它们的设计师吗？如果我们已经较好地掌握了以下内容几何光学像差理论光学系统波像差与像质评价•本章要点1. 波像差概念，瑞利判据，与几何像差关系，离焦原则2. 参考点移动引起的波像差，焦深3. 色差引起的波像差，球色差、几何色差与波色差的关系4. 光学系统的像差容限5. 光学系统的像质评价（几何像差曲线、点列图、波像差、传递函数）6. 光学系统的像质检验（星点检验、分辨率、传递函数，波面测量）§10-1 波像差及其与几何像差的关系光线——波面的法线波像差——实际波面对理想波面的偏离轴上点A以单色光成像存在球差,A'M交理想波面于M，即为波差。

（以理想波面为基准，右负左正）一、轴上点的波像差及其与球差的关系[返回本章要点]为纵坐标，以δL'为横坐标的球差球差相当的波像差为以u'2曲线与纵轴所围面积的一半【推导】当物方无穷远时，u’=h/f’讨论1.当仅有初级量时以波长为单位时，边缘处波像差最大。

移动接收面，以接收面为基准，则球差将改变，波像差曲线随之改变。

称之为离焦离焦，[返回本章要点]2. 当有初级和二级球差时当，当对边光校正球差时，0.707带光有最大剩余球差若离焦，使图中三部分面积相同，则应轴向离焦，此时3. 若再有三级以上球差，则像差平衡的原则是：尽可能离焦后有多个大小相等、符号相反的小面积以下动画是一个实际光学系统成像质量随离焦量变化的情况[返回本章要点]二、轴外点的波像差及其与垂轴像差的关系[返回本章要点]轴外任意一点的像差，可以用两个分量表示波差W应表示成与这两个分量之间的关系可导出沿子午截线的波像差推导曲线对sinU'轴所围的面积表征波像差的大小。

参考点为高斯像点. 但高斯像点亦不一定是最佳参考点离焦离焦垂轴离焦：对各条光线δy'均改变同样值。

->坐标平移沿轴离焦：纵轴转一角度,以形成尽可能相等的大小相同、符号相反的小面积注意[返回本章要点]1. 垂轴离焦只为评价像质，轴向离焦才为确定最佳像面位置。

浙师大近代物理实验报告使用光学多道测量光谱物理081班 任希 08180123摘要：光学多道分析器（OMA ）是采用光子探测器（CCD ）和计算机控制的新型光谱分析器，而且它集信息采集、处理、存储功能于一体，比起传统的检测方法提高了效率。

该仪器利用现代的光电技术—CCD 来实现对光谱的接收、测量和处理。

本实验利用Hg 灯的定标，从而测定了Na 灯的光谱。

通过该实验，我们了解了OMA 的组成及工作原理并且学习使用OMA 分析光谱的方法，这对实验素养的提高有一定的帮助。

关键词：多道分析器、CCD 、光谱引言：OMA 是近十几年出现的采用光子探测器（CCD ）和计算机控制的新型光谱分析仪器。

由于OMA 不再使用感光乳胶，避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理、测量工作，使传统的光谱技术发生了根本的改变，大大改善了工作条件，提高了工作效率；使用OMA 分析光谱，测量准确迅速、方便，且灵敏度高、响应时间快、光谱分辨率高，测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机、绘图仪输出。

目前，它已被广泛使用于几乎所有的光谱测量、分析及研究工作中，特别适应于对微弱信号、瞬变信号的检测。

它的结构和工作原理较为复杂，但由于使用了计算机技术而使得操作过程非常方便。

本实验通过对汞灯定标和测量发光二极管的光谱从而达到了解光学多通道分析器的工作原理，理解光谱测量与分析的重要性，并掌握操作方法的目的。

实验原理：1．平面光栅的分光原理光学多通道分析器原理为平行光束入射到平面光栅G （光栅平面的方位可由精密机械调节）时，将发生衍射，衍射时有光栅方程：sin ,0,1,2d k k θλ==±± （3.4-1）式中d 是光栅常数，λ是入射光波长，k 是衍射级次，θ为衍射角。

由光栅方程可知，当光栅常数d 一定时，不同波长的同一级主最大，除零级外均不重合，并且按波长的大小，自零级开始向左右两侧，由短波向长波散开。

每一波长的主最大，在光栅的衍射图样中都是很细、很锐的亮线。

几何光学.像差.光学设计部分习题详解1.人眼的角膜可认为是一曲率半径r=7.8mm的折射球面，其后是n=4/3的液体。

如果看起来瞳孔在角膜后3.6mm处，且直径为4mm，求瞳孔的实际位置和直径。

2.在夹锐角的双平面镜系统前，可看见自己的两个像。

当增大夹角时，二像互相靠拢。

设人站在二平面镜交线前2m处时，正好见到自己脸孔的两个像互相接触，设脸的宽度为156mm，求此时二平面镜的夹角为多少？3、夹角为35度的双平面镜系统，当光线以多大的入射角入射于一平面镜时，其反射光线再经另一平面镜反射后，将沿原光路反向射出？4、有一双平面镜系统，光线以与其中的一个镜面平行入射，经两次反射后，出射光线与另一镜面平行，问二平面镜的夹角为多少？5、一平面朝前的平凸透镜对垂直入射的平行光束会聚于透镜后480mm处。

如此透镜凸面为镀铝的反射面，则使平行光束会聚于透镜前80mm处。

求透镜的折射率和凸面的曲率半径（计算时透镜的厚度忽略不计）。

解题关键：反射后还要经过平面折射6、人眼可简化成一曲率半径为5.6mm的单个折射球面，其像方折射率为4/3，求远处对眼睛张角为1度的物体在视网膜上所成像的大小。

7、一个折反射系统，以任何方向入射并充满透镜的平行光束，经系统后，其出射的光束仍为充满透镜的平行光束，并且当物面与透镜重合时，其像面也与之重合。

试问此折反射系统最简单的结构是怎样的。

8、一块厚度为15mm的平凸透镜放在报纸上，当平面朝上时，报纸上文字的虚像在平面下10mm处。

当凸面朝上时，像的放大率为β＝3。

求透镜的折射率和凸面的曲率半径。

9、有一望远镜，其物镜由正、负分离的二个薄透镜组成，已知f1’=500mm, f2’=－400mm, d=300mm，求其焦距。

若用此望远镜观察前方200m处的物体时，仅用第二个负透镜来调焦以使像仍位于物镜的原始焦平面位置上，问该镜组应向什么方向移动多少距离，此时物镜的焦距为多少？10、已知二薄光组组合，f’=1000，总长（第一光组到系统像方焦点的距离）L=700，总焦点位置lF’=400, 求组成该系统的二光组焦距及其间隔。

光学工程专业研究生教学案例设计探索1. 引言1.1 研究背景随着我国经济的快速发展，光通信、半导体器件、激光制造等产业迎来了快速发展的机遇，光学工程专业研究生的培养需求也日益增加。

目前我国光学工程专业研究生的教学模式仍存在一定的问题，传统的理论课程教学方式难以满足市场对专业人才的需求，缺乏实践性教学环节和实际问题解决能力的培养。

通过案例设计教学方法，可以有效地提高研究生的问题解决能力、创新能力和团队合作意识，为其未来的职业发展奠定良好的基础。

针对光学工程专业研究生教学存在的问题和学科特点，开展案例设计教学研究具有重要的理论和实践意义，对于提高我国光学工程专业研究生的综合素质和创新能力具有重要的推动作用。

【研究背景】1.2 研究目的研究目的是探讨光学工程专业研究生教学中案例设计的有效性，旨在提高学生的实践能力和解决问题的能力。

通过深入分析案例设计对学生学习成果的影响，探讨如何更好地设计和实施教学案例，以达到培养学生综合素质和创新能力的目标。

本研究旨在探索光学工程专业研究生教学案例设计的方法和策略，为提高教学质量和学生学习效果提供理论和实践支持。

通过研究案例设计在光学工程专业研究生教学中的应用，加深对其在教学过程中的作用和意义的认识，为教学改革和提升教学效果提供借鉴和参考。

通过本研究，旨在为优化光学工程专业研究生教学模式，推动人才培养质量提升，提供理论指导和实践经验。

1.3 研究意义光学工程专业在当今科技发展中扮演着重要的角色，光学工程专业研究生的教学案例设计具有重要的意义。

教学案例设计可以帮助学生将理论知识与实际问题相结合，促进他们的独立思考和问题解决能力的培养。

通过案例设计，可以激发学生的学习兴趣，提高他们的学习积极性，从而提升教学效果。

教学案例设计还可以拓展学生的知识面和视野，使他们在实践中不断提升专业素养和实践能力。

光学工程专业研究生教学案例设计的意义在于促进学生的综合能力发展，提升教学质量，为他们未来的科研和实践工作打下坚实基础。

课程名称：姓名：系：专业：学号：指导教师：\本科实验报告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 11月27日实验报告课程名称：__物理光学实验_指导老师：___成绩：__________________ 实验名称：实验类型：_________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、掌握迈克耳逊干涉仪的结构、原理、调节方法；2、用迈克耳逊干涉仪观察平板干涉条纹的特征，测定单色光波长；3、观察白光干涉条纹，测量光波的相干长度；二、实验原理2”。

光线“2”射到m2上被反射回来后，透m1 图2 非定域干涉线“1”透过g2射到m1，被m1反射回来后再透过g2射到k上，反射到达e处。

这两条光线是由一条光线分出来的，故它们是相干光。

光线“1”也可看作是从m1在半透明层中的虚像m1ˊ反射来的。

在研究干涉时，m1ˊ与m1是等效的。

调整迈克尔逊干涉仪，使之产生的干涉现象可以等效为m1ˊ与m2之间的空气薄膜产生的薄膜干涉。

用凸透镜会聚的激光束是一个很好的点光源，它向空间发射球面波，从m1和 m2反射后可看成由两个光源s1和s2发出的（见图2），s1(或s2)至屏的距离分别为点光源s从 g1和m1(或m2和g1)反射至屏的光程，s1和s2的距离为m1ˊ和m2之间距离d的二倍，即2d。

虚光源s1和s2发出的球面波在它们相遇的空间处处相干，这种干涉是非定域干涉。

1、等倾干涉（定域干涉）若m2和m1严格垂直，m2’与m1互相平行，虚光板各处的厚度h相同。

这时影响光程差的因素只有入射角，当用会聚或者发散光束照明干涉仪时，具有相同入射角的光经m1和m2反射后在其相遇点有相同的光程差，因而入射角相同的光形成同一级干涉条纹，称为等倾条纹。

等倾条纹呈圆环状，条纹分布内疏外密。

第1篇一、实验目的1. 理解光学系统设计的基本原理和方法。

2. 掌握光学设计软件的使用，如ZEMAX。

3. 学会光学系统参数的优化方法。

4. 通过实验，加深对光学系统设计理论和实践的理解。

二、实验器材1. ZEMAX软件2. 相关实验指导书3. 物镜镜头文件4. 目镜镜头文件5. 光学系统镜头文件三、实验原理光学系统设计是光学领域的一个重要分支，主要研究如何根据实际需求设计出满足特定要求的成像系统。

在实验中，我们将使用ZEMAX软件进行光学系统设计，包括物镜、目镜和光学系统的设计。

四、实验步骤1. 设计物镜（1）打开ZEMAX软件，创建一个新的光学设计项目。

（2）选择物镜类型，如球面镜、抛物面镜等。

（3）设置物镜的几何参数，如半径、厚度等。

（4）优化物镜参数，以满足成像要求。

2. 设计目镜（1）在ZEMAX软件中，创建一个新的光学设计项目。

（2）选择目镜类型，如球面镜、复合透镜等。

（3）设置目镜的几何参数，如半径、厚度等。

（4）优化目镜参数，以满足成像要求。

3. 设计光学系统（1）将物镜和目镜的镜头文件导入ZEMAX软件。

（2）设置光学系统的其他参数，如视场大小、放大率等。

（3）优化光学系统参数，以满足成像要求。

五、实验结果与分析1. 物镜设计结果通过优化，物镜的焦距为100mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。

2. 目镜设计结果通过优化，目镜的焦距为50mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。

3. 光学系统设计结果通过优化，光学系统的焦距为150mm，半视场角为20°，成像质量达到衍射极限。

六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了光学系统设计的基本原理和方法。

2. 学会了使用ZEMAX软件进行光学系统设计。

3. 加深了对光学系统设计理论和实践的理解。

4. 提高了我们的动手能力和团队协作能力。

5. 为今后从事光学系统设计工作打下了基础。

注：本实验报告仅为示例，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。

浙江大学物理光学实验报告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)2i?i0()(2 （4）sin式中sin??2dsin?（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。

（ａ）光线追迹法模拟反光碗出口出光强分布；／●＼｛（ｂ）反光碗出口中心剖面光强分布图图３－９反光碗出口出光强分布（一百万条光线）为简化计算，采用无偏心的复眼结构来考查复眼透镜行列数对系统均匀性影响。

如图３．１０所示，分别比较６行４列、８行６列、１０行８列、１２行１０列四种复眼透镜排布对照明均匀性的影响。

浙江人学博士论文ＳｙｍｅｔｒｙＳｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ图３一儿小复眼ｌ～６上的光强度分布（左图）；对称位置小复眼光强分布叠加的能量分布（右图）ＵｎｉｆｏｒｍＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（ａ）６行４列光斑图ＯｎｉｆｏｍＤｉｓｔｒｉｂｌｌｔｉｏｎ（ｃ）１０行８列光斑图ＵｎｉｆｏｒｍＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（ｂ）８行６列光斑图ｕｎｉｆｏｒｍＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（ｄ）１２行１０列光斑图图３．１２不同行列数的复眼排布对照明均匀性的影响（数值法）ｆａ）６行４列光斑图（ｃ）１０行８列光斑图嘞８行６列光斑图（ｄ）１２行ｌＯ列光斑图图３一１３不同行列数的复眼排布对照明均匀性的影响（光线追迹法）从图３．１２和３—１３上的光斑图中可以看到，当小复眼数量较少时，液晶板中心区域亮度偏高，这是反光碗后开口和复眼排布方式造成的。

图３．１３中所示的小复眼擢旅方式都是光轴穿过中心四块小复眼的顶角。

这种排布方式使得反光碗后开口阴影栽成像到液晶板的四个顶角。

因此，小透镜数目较少时，可以明显看出液晶板四周莲夔瘸，中心较亮。

图３．１４给出了三种复眼排布方式，它们小复眼的数目相近，但捧漆劣式不同，经过光线追迹软件模拟后的光斑照度如图３．１５所示。

图３．１４（ａ）的络构棵证了反光碗后开口造成的阴影能同时被４块小复眼分担，成像至液晶板四周茹医而最后结果较其他两种更为均匀。

而（ｂ）结构只有２块小复眼分担阴影，因此踊光碗后开口阴影只能成像于照明区域的左右侧。

（ｃ）结构只有一个小复眼在阴影串决，得不到其他小复眼的补偿，因此无法减弱反光碗后开口的阴影。