扬大工程光学课程设计20140412
《工程光学》课程实验教学大纲.doc
北方民族大学教学进度计划表名称总时数讲课实验上机习题课程设计周学时考试/考查机动计划时数6454104考试2本课程教学目的与要求：木课程讲述工程光学的基础理论和实践中常用的光学系统。
学生应掌握光的电磁理论的基础知识和光学系统的集合系统的分析和计算。
掌握实验的基本技能和基本使用和操作技能。
必读书籍和参考书籍：一、教材：自编的《工程光学》实验指导书二、参考书：1石顺祥等著.物理光学与应用光学.西安：西安电子科技大学出版社,20002梁栓廷著.物理光学.北京：机械工业出版社,19873郁道银等著.工程光学.北京：机械工业出版社版,2007所需教学设备：多媒体任课教师签名：____________________系（教研室）主任签名：____________主管教学院长（主任）签名：_______________ 院（部）签~^7T.早2012年1月8日教务处制《工程光学》课程实验教学大纲课程编号：01100260课程名称：工程光学课程类型：专业必修课（测控技术与仪器）课程属性：课内实验课程总学时：64 （测控技术与仪器专业）课程总学分：4.0 （测控技术与仪器专业）实验学时：10 （测控技术与仪器专业）实验学分：0.5开设学期：第6学期（测控技术与仪器专业）适用专业：测控技术与仪器一、实验教学目标与基本要求通过本课程的实验，使学生能够掌握工程光学的基本理论知识和所涉及的装置仪器的使用、测试技能，使学生在将来的科研实践中，具有解决光学理论及分析问题的能力及分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。
掌握实验的基本原理，了解所涉及的常用装置、仪器的正确使用方法。
使学生能正确进行相应的仪器操作和使用、准确判断实验现象和结果的合理性，同时具有处理测量数据的能力。
二、本实验课程的基本理论与实验技术知识本实验课程是《工程光学》理论课程的配套课程，需要学生利用理论课涉及的几何光学基本定律与成像概念、理想光学系统、平面与平面系统、光束限制、典型光学系统、光的干涉、衍射及、偏振等知识完成相关的实验项目。
工程光学课程设计
工程光学课程设计设计名称：工程光学课程设计院系名称：电气与信息工程学院专业班级：测控11-1班学生姓名：学号：指导教师：李静李艳苹黑龙江工程学院教务处制20 13 年12 月工程光学课程设计评分表注：最后成绩的评定以优（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章物镜设计方案1.1总体设计方案25×显微镜物镜属于中倍显微物镜，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×之间，数值孔径NA为0.2至0.6之间。
由于显微物镜倍率较高，相距远大于物距，显微物镜的设计通常采用逆光路方式，即把像方的量当做物方的量来处理。
里斯特物镜两个双胶合透镜光焦度分配的原则通常是使每个双胶合透镜产生的偏角相等或者是后组的偏角略大于前组。
里斯特物镜的光阑通常放在第一个双胶合透镜上。
当两个双胶合透镜相互补消球差和慧差时，两个双胶合透镜的间隔大致和物镜的总焦距相等。
第一个双胶合的焦距约为物镜焦距的二倍。
第二个双胶合的焦距大致和物镜的总焦距相等。
物镜的像差校正方式采取两个双胶合透镜各自单独校正球差、慧差和色差，这种方案的有点是：二个双胶合透镜组合在一起则为一个中倍物镜，移去一个双胶合透镜后可用作低倍显微物镜使用。
其总设计图如图1.1所示：图1.1 25×显微镜物镜设计方案图第2章物镜设计参数及镜片选择2.1物镜的数值孔径：物镜的数值孔径表征物镜的聚光能力，是物镜的重要性质之一，增强物镜的聚光能力可提高物镜的鉴别率。
数值孔径通常以符号“N.A.”表示（即Numerical Aperture）。
根据理论的推导得出：N.A.=n.sinu式中n──物镜与观察之间介质的折射率；u──物镜的孔径半角因此，有两个提高数字孔径的途径：（a）增大透镜的直径或减少物镜的焦距，以增大孔径半角u。
此法因导致象差增大及制造困难，实际上sinu的最大值只能达到0.95（b）增加物镜与观察之间的折射率n。
工程光学课程设计zemax
工程光学课程设计 zemax一、教学目标本课程的目标是让学生掌握工程光学的基本原理和应用技能，能够使用Zemax等光学设计软件进行简单的光学系统设计和分析。
知识目标包括了解光的传播、反射、折射等基本特性，掌握透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法；技能目标包括能够运用Zemax进行光学系统的设计和仿真，分析光学系统的性能和优化方法；情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识、团队合作能力和解决问题的能力。
二、教学内容教学内容主要包括光的传播、反射、折射等基本特性，透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法，以及Zemax等光学设计软件的使用技巧。
具体的教学大纲如下：1.光的传播和反射：介绍光的基本特性，包括光的传播速度、传播方向等，以及光的反射定律和反射镜的设计方法。
2.光的折射和透镜：介绍光的折射定律和透镜的分类，包括凸透镜、凹透镜等，以及透镜的设计和计算方法。
3.光学系统设计：介绍光学系统的基本构成和设计方法，包括透镜组的设计、光学系统的性能分析等。
4.Zemax使用技巧：介绍Zemax的基本操作和功能，包括光学系统的建立、参数设置、仿真分析和优化方法。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解光的传播、反射、折射等基本原理和透镜、镜片等光学元件的设计方法，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际的光学系统设计案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中，培养学生的实际操作能力。
3.实验法：通过实验室的实践操作，使学生能够亲手搭建光学系统，观察光学现象，加深对光学原理的理解和掌握。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：《工程光学》教材，用于学生学习和复习基本理论知识。
2.参考书：《光学设计手册》等参考书籍，供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料，用于课堂讲解和复习。
工程光学教案
附件四
教学过程
展开前面我们学过，平行于光轴的光线，经系统后必
经过像方焦点；对于多个光组组合而成的系统而言，这点仍然满足；
也就是说，用一条投射高度为h1的平行于光轴的入射光线照射第一
个光组，经过个光组组成的系统后，其出射光线与光轴的交点就是该
系统的像方焦点，如图所示。
延长入射光
线与出射光线，使其相交于一点。
过该点作与光轴垂直的平面，这个
平面就是系统的像方主平面。
像方主平面与光轴的交点就是系统的像
方主点。
从像方主点到像方焦点的距离就是该系统的像方焦距。
图组合系统的焦距
…一.—...，一.h
从图中可以得出，f=一r，h为入射光线在
tan U1
k
第一个光组主面上的投射高度，U'是指光线经过个光组k
后的出射光线与光轴的夹角，f'就是这个组合系统的
像方焦距。
从公式来看，要求f'，就需要知道h和tan U
1k
的比值。
具体过程就是给定一个h1，找出与其对应的
tan U'，从而得到f。
k
对于任意一个单独的光组来讲，都满足高斯公式。
等式两边同时
乘上光线在该光组主面上的投射高度，以第z个光组为例，就有如下
公式：。
工程光学教案
教案院系：电子与信息工程学院专业：生物医学工程教师：唐春晓绪论，说在教学之前的话一、学习通论⑴大学是做什么的？孔子云“吾十有五而志于学，三十而立，四十而不惑，五十而知天命，六十而耳顺，七十而从心所欲，不逾矩。
”这段话表明了孔子在每个人生阶段的生活状态，也被我们认为是一个人在各阶段较为理想的一种状态。
对于我国学生而言，一般在大学以前，学校中所有的学习内容都是国家教育部规定的，是国家要你学的，学生自身没有选择性。
学生们第一次可以根据自己的意愿选择学习内容就是高考报志愿，是学生自己志于学，大学生普遍十八岁，与十五相差不多。
三十而立指：三十岁的人应该能依靠自己的本领独立承担自己应承受的责任，并已确立自己的人生目标和发展方向；简单说：靠自己的本事在社会上生存；再简单说：独立。
要在社会上生存，做重要的是钱，吃穿住行无不用钱，挣钱的最佳方法就是工作。
你毕业后能做什么样的工作，挣多少钱，过什么样的日子，与你大学中的学习情况息息相关。
高中大家学的都一样，最后有人做会计，有人做工程师，有人做医生，区别何来？--大学中学了什么。
故而大学生在大学中的主要工作是：明确要实现自己的理想自身还缺乏那些知识，并根据这一认知有计划有目标的充实自身补充不足，为自身将来的社会生活打下基础。
⑵学习规划方法：⑶学习知识的一般过程：接收→理解→应用，这三个层次是逐步递进的，通常而言上课听讲是接收知识兼具初步理解、真正的理解知识却需要学生课后结合课上所学和教材甚至其它参考资料进行，应用则是需要学生做一些习题。
⑷科学研究与认识方法：发现某一有趣现象→重复该现象分析所有的影响因素→总结各因素对现象的影响规律写成定律→根据定律控制现象使其按照我们的意愿发生→实际应用，造福人类。
我们课程讲解知识点时也会按照这个规律进行。
二、本课程的主要内容介绍本课程主要讲解光学方面的知识，包括光的本质、运行规律、应用中的光学原理等等。
很多物体在宏观和微观角度会体现出不同的特性，以水为例，宏观的水主要表现为流动性，微观的水表现更多的是表面张力。
光学工程本科课程设计
光学工程本科课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光学工程的基本原理、方法和应用，培养学生具备一定的实验技能和工程实践能力，提高学生的科学素养和创新能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够掌握光学工程的基本概念、原理和常用技术，了解光学工程的发展趋势和应用领域。
2.技能目标：学生能够熟练运用光学工程的基本原理和方法解决问题，具备一定的实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识光学工程在现代科技中的重要地位，培养对光学工程的兴趣和热情，树立正确的科学观和创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学工程的基本原理、常用技术和应用。
具体安排如下：1.教材章节：第1章光学工程导论；第2章光学基本原理；第3章光学元件与系统；第4章光学测量与实验；第5章光学工程应用。
2.教学内容：光学工程的基本概念、发展历程和趋势；光线的传播、反射、折射等基本原理；光学元件的类型、功能和设计方法；光学系统的组成、性能和评价；光学测量方法和技术；光学工程在各个领域的应用案例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下：1.讲授法：教师通过讲解、阐述、分析等方式，引导学生掌握光学工程的基本原理和知识。
2.讨论法：教师学生针对光学工程的重点、难点问题进行讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法：教师通过分析光学工程实际案例，让学生了解光学工程在实际应用中的方法和技巧。
4.实验法：学生动手进行光学实验，巩固理论知识，提高实验操作能力和实践能力。
四、教学资源为了保证教学质量，本课程将充分利用校内外教学资源。
具体资源如下：1.教材：选用国内权威出版社出版的光学工程教材，确保知识的科学性和系统性。
2.参考书：提供相关领域的经典著作和最新研究成果，丰富学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，运用视频、图片等直观展示光学工程的原理和应用。
光学课程设计范文
光学课程设计范文一、教学目标本章节的教学目标旨在让学生掌握光学的基本概念、原理和现象，提高他们的科学素养和观察能力。
具体包括：1.知识目标：学生能够理解光的传播、反射、折射、干涉、衍射等基本现象，掌握光学的基本定律和公式。
2.技能目标：学生能够运用光学知识解决实际问题，提高观察和实验能力，学会使用光学仪器和设备。
3.情感态度价值观目标：学生对光学产生浓厚兴趣，培养科学探究的精神，认识光学在生活和科技中的重要性。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括光的传播、反射、折射、干涉、衍射等基本现象和光学定律。
具体安排如下：1.光的传播：介绍光的传播途径、速度和介质对光传播的影响。
2.反射和折射：讲解反射定律、折射定律，探讨反射和折射现象的原理和应用。
3.干涉：讲解双缝干涉、单缝衍射等干涉现象，分析干涉条件的满足。
4.衍射：介绍衍射现象的产生条件和衍射规律，探讨衍射在生活和科技中的应用。
5.光学仪器和设备：介绍常见的光学仪器和设备，如显微镜、望远镜、照相机等，分析其工作原理和应用。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解光学基本概念、原理和定律，引导学生理解和掌握。
2.讨论法：学生探讨光学现象和问题，培养学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：分析生活中的光学现象，让学生感受光学在实际应用中的重要性。
4.实验法：进行光学实验，让学生亲手操作，观察和记录实验现象，提高学生的观察和实验能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光学教材，为学生提供系统、科学的学习材料。
2.参考书：提供相关光学领域的参考书籍，拓展学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作光学现象和实验操作的多媒体课件，增强课堂教学的趣味性和直观性。
4.实验设备：准备光学实验所需的仪器和设备，确保学生能够顺利进行实验操作。
五、教学评估本章节的教学评估将采用多种方式，以全面、客观地评估学生的学习成果。
工程光学设计 第2章 第二讲
B
垂轴色差 yF C yZF yZC
垂轴色差
A
C
D
y Z C
F yZF yZD
B
垂轴色差
yF C yZF yZC
❖ 3 二级光谱
d(sini sin m ) m
第二章 像差理论
2.3 薄透镜的初级像差理 论
2.3 薄透镜的初级像差理论
一. 薄透镜的初级像差普遍公式
球差和数 S hni(i u)(i i)
四 畸变
无畸变
正畸变
负畸变
负畸变
（a） 光阑位于透镜之前产生负畸变
正畸变
（a） 光阑位于透镜之后产生正畸变
❖ 线畸
yz yz y
q yz 100 %
y
五 色差
1 轴向色差
O1 O2
1 23
兰（F） 绿（D） 红（C）
l
′
F
AF′
AC′
-△l
′
FC
l
′
C
2 垂轴色差
A
F
D
C yZ C yZD yZF
四 反射光学系统和平面光学系统的像 差理论
❖ 1 平面反射镜像差
- i′ -i
-u
u′
2 加工或装配误差产生像差
仪器的主光轴
五 球面反射镜的像差
像点
球心
u=0
-i
- i′ - u′
h
r
光阑在反射镜球心
l
lp
球心
阑
光阑在反射镜顶点
l 球心 ip
lp 阑
六 棱镜或平面平行板的像差
光阑
- i1
正透镜
A
A0′ A′
负透镜
关于《 工程光学》 课程教学的几点探索与实践
关于《工程光学》课程教学的几点探索与实践陈宝玉刘正国冯荣达秦琴（上海第二工业大学电子与电气工程学院，上海 201209）摘要：《工程光学》讲述几何光学和物理光学的基本理论，该课程为“信息显示与光电技术专业”的必修基础课，在整个专业课程体系占据十分重要的地位。
文中介绍了该课程教学内容、教学方法及实践教学的探索与实践，吸收国内外相关课程的先进经验和学生的意见反馈，完善了课程的教学内容和教学方法，并运用于课堂教学实践。
教学中采用了主题研究型的教学方法和方案讨论式教学方法，运用现代化教学手段，课程内容和教学方法紧密联系工程实际并反映了当代光电高新技术的实际应用，激发了学生的学习兴趣，教学质量明显提高。
关键词：工程光学；课程建设；网络教学；教学方法引言《工程光学》是我校信息显示与光电技术本科专业的必修课，本课程教学质量的好坏直接影响到《信息显示技术》、《光电传感与检测》、《激光应用技术》等后续专业课的教学效果。
过本课程的学习使学生掌握光学基本理论与实际应用技术、学会分析与设计光学系统，在掌握传统光学理论的基础上，对现代光学系统原理及成像特性有较深刻的认识，为进一步学习其他光电类课程打下坚实的基础。
《工程光学》课程涉及的教学内容多、理论性偏强。
实际教学中，教学效果一直不够理想。
学生普遍反映概念多、抽象难记；数学公式推导复杂、心生畏惧；理论多实验少；教师讲，学生听，满堂灌的填鸭式教学，教学效果不如预期的理想，学生普遍反映比较难学。
鉴于《工程光学》课程的特点和实际教学中发现的问题，探索和完善课程的教学内容和教学方法势在必行。
课程教材是知识的载体，是教师授课和学生学习的主要工具，教材内容的合适与否对整个教学环节起着关键作用。
但是，大多现有教材知识面涉及过广，内容偏于理论化，和工程实际联系不多，不满足我校应用型技术人才的培养要求，不利于培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
为满足我校培养要求和学生特点，首先重新修订了课程教材，不断完善教学内容，改进教学方法和手段，教学效果获得了明显的改善。
工程光学课程教案模板范文
课程名称：工程光学适用班级：光信息科学与技术专业二年级学生主讲教师：[教师姓名]职称：[教师职称]教学时间：[具体日期]教学地点：[具体教室]一、教学目标1. 知识目标：（1）掌握工程光学的基本概念和基本原理；（2）熟悉光学元件的基本特性及其应用；（3）了解光学系统的设计方法和性能评价。
2. 能力目标：（1）培养学生运用光学原理解决实际问题的能力；（2）提高学生的实验操作技能和实验数据分析能力；（3）培养学生的创新意识和团队合作精神。
3. 素质目标：（1）增强学生的科学素养和人文精神；（2）提高学生的自主学习能力和终身学习能力；（3）培养学生的社会责任感和职业道德。
二、教学内容1. 光学基础知识（1）光的传播规律；（2）光的反射与折射；（3）光的干涉与衍射；（4）光的偏振。
2. 光学元件（1）透镜；（2）棱镜；（3）光栅；（4）光纤。
3. 光学系统（1）光学系统的基本结构；（2）光学系统的成像规律；（3）光学系统的设计方法；（4）光学系统的性能评价。
4. 光学应用（1）光学仪器；（2）光学传感器；（3）光学信息处理。
三、教学方法1. 讲授法：系统讲解工程光学的基本概念、原理和应用；2. 讨论法：引导学生对光学问题进行讨论，培养学生的创新思维；3. 案例分析法：结合实际案例，分析光学原理在工程中的应用；4. 实验法：通过实验验证光学原理，提高学生的实验操作技能；5. 计算机辅助教学：利用多媒体技术，展示光学现象和实验过程。
四、教学过程1. 导入新课：简要介绍工程光学的背景和意义，激发学生的学习兴趣；2. 讲授新知识：讲解光学基础知识、光学元件、光学系统等内容；3. 案例分析：结合实际案例，分析光学原理在工程中的应用；4. 实验演示：演示光学实验，让学生直观感受光学现象；5. 学生讨论：引导学生对光学问题进行讨论，培养学生的创新思维；6. 课堂小结：总结本节课的重点内容，布置课后作业。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生的出勤、课堂纪律、发言积极性等；2. 作业完成情况：检查学生的课后作业，了解学生对知识的掌握程度；3. 实验报告：评估学生的实验操作技能和实验数据分析能力；4. 期末考试：全面考察学生对工程光学知识的掌握程度。
扬州大学光学设计课程设计资料
光科11《光学设计》课程设计 望远镜设计（附计算指导）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） 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二、设计报告的内容与要求可以手写，可以打印，禁止复印（0分处理）。
1、封面：包括“光学设计课程设计”，班级、姓名、学号。
2、外形尺寸计算，光学系统选型；像差容限计算。
（要求有详细的计算步骤和理论依据）；3、PW 法计算初始结构参数，要求详细过程01012312,,,Q Q ,,,I P W P W P C r r r d d ϕ∞∞⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒平板像差物镜像差（等值反号）查表选玻璃对，04567','0,Q ,,'I t ts K x P C r r r f r =⇒⇒⇒⇒⇒⇒场查表选玻璃对光瞳衔接场镜4、用ZEMAX 优化设计像差校正；厚度取整；光瞳衔接。
打印数据，像差曲线；五个像差容限表。
要求目镜像差容限：子午慧差2倍焦深左右（尽量小于0.1）；像散小于1.6；场曲小于1.6；畸变小于0.56；倍率色差小于0.03。
要求物镜像差容限：球差：1H 孔径小于1倍焦深， 0.707H 带球差小于6倍焦深=0.226。
色差：全孔径范围都小于0.1；慧差：弧矢慧差小于0.02即可。
5、像质评价。
自述，是否达到像差容限要求，什么原因。
6、学习的心得体会。
三、参考书目：1、 郁道银 谈恒英，《工程光学》，机械工业出版社，2007。
2、 刘钧 高明，《光学设计》，国防工业出版社，2012。
3、 毛文炜，《光学镜头的优化设计》，清华大学出版社，2009。
扬州大学光学设计课程设计资料
光科11《光学设计》课程设计 望远镜设计（附计算指导）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） 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二、设计报告的内容与要求可以手写，可以打印，禁止复印（0分处理）。
1、封面：包括“光学设计课程设计”，班级、姓名、学号。
2、外形尺寸计算，光学系统选型；像差容限计算。
（要求有详细的计算步骤和理论依据）；3、PW 法计算初始结构参数，要求详细过程01012312,,,Q Q ,,,I P W P W P C r r r d d ϕ∞∞⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒⇒平板像差物镜像差（等值反号）查表选玻璃对，04567','0,Q ,,'I t ts K x P C r r r f r =⇒⇒⇒⇒⇒⇒场查表选玻璃对光瞳衔接场镜4、用ZEMAX 优化设计像差校正；厚度取整；光瞳衔接。
打印数据，像差曲线；五个像差容限表。
要求目镜像差容限：子午慧差2倍焦深左右（尽量小于0.1）；像散小于1.6；场曲小于1.6；畸变小于0.56；倍率色差小于0.03。
要求物镜像差容限：球差：1H 孔径小于1倍焦深， 0.707H 带球差小于6倍焦深=0.226。
色差：全孔径范围都小于0.1；慧差：弧矢慧差小于0.02即可。
5、像质评价。
自述，是否达到像差容限要求，什么原因。
6、学习的心得体会。
三、参考书目：1、 郁道银 谈恒英，《工程光学》，机械工业出版社，2007。
2、 刘钧 高明，《光学设计》，国防工业出版社，2012。
3、 毛文炜，《光学镜头的优化设计》，清华大学出版社，2009。
工程光学课程设计
工程光学课程设计题目：偏振光的制备与检测学院：控制工程学院专业：测控技术与仪器姓名：雷利学号： 1209121010指导老师：徐雅琪摘要光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直。
光矢量在垂直于波线的平面作二维振动，光矢量的振动方式，叫做光波的偏振态。
通过用数学表达式和矩阵对偏振光进行了详细的理论描述。
在此基础上设计了一种利用两束线偏振光混合产生部分偏振光的方案，说明了设计原理及方案选择。
最简单的分析工具就是偏振片，通过两个偏振片，一个用来起偏，一个用来检偏和功率计。
重点是用斯托克斯参量检测偏振度的方法，最后利用偏振光实验装置，完成了制备部分偏振光的综合实验。
根据方案设计实验光路，在实验中得到了数据，验证了设计方法的正确性。
目录1、引言 (3)1.1课程设计目的 (3)1.2设计任务及要求 (3)1.3方案论证和选择 (4)2、偏振光制备原理分析 (5)2.1光的偏振性 (5)3、实验原理及过程 (7)3.1光路的设计 (7)3.2实验步骤 (7)4、实验数据处理及误差分析 (8)4.1椭圆偏振光 (8)4.2圆偏振光 (9)4.3线偏振光 (9)5、课程设计总结 (11)5.1设计的特点和方案的优缺点，课题核心价值 (11)5.2总结体会 (11)参考文献 (11)附录一：光路（实验现场光路照片） (12)附录二：所用元件 (13)一、引言随着偏振光技术的发展，为了进一步研究光束和物资的偏振特性，人们对偏振光器件也提出了越来越高的要求，并逐步提出和建立了各种各样的测量方案和系统，用于斯托克斯参量，琼斯矢量,琼斯矩阵，密勒矩阵以及波片的相位延迟等偏振参量的测量。
目前的偏振参量测量系统的功能还比较单一，且多位单点测量，在均匀性方面存在明显不足，且光学器件在加工和内部方面的缺陷，以及应力和其他方面的影响，使得偏振器件的特性在整个通光面上是不均匀的。
人们曾通过移动样品的位置来测量样品上若干点的偏振量,但繁琐费时，而且不能形成等精度测量。
工程光学课程设计
课程设计说明书课程设计名称：工程光学课程设计课程设计题目：三片式数码物镜的优化设计学院名称：理学院专业班级：光电信息科学与工程激光一班学生学号：1409090119学生姓名：夏志高学生成绩：指导教师：梁春雷课程设计时间：2016/06/27 至2016/07/03课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求1．查阅相关资料，光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
2．学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．本课题要求设计出一个三片式数码照相物镜，要求的光学特性为：mmf6='，ω；像质主要以调制传递函数MTF衡量，具体要求是对于低频D,1='f4502=(17lp/mm)，视场中心的MTF≥0.9，视场边缘的MTF≥0.80；对于高频(51lp/mm)，视场中心的MTF≥0.3，视场边缘的MTF≥0.20，另外，最大相对畸变dist≤4%。
该物镜对d光校正单色像差，对F、C光为校正色差。
4．学习使用ZEMAX进行数据录入和报表输出，分析各种初级像差并设置优化函数；设计三片式数码照相物镜并优化，对像差做简单的分析之后，撰写课程设计论文。
5．课题设计(论文)难度适中，工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。
6．综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文(设计)结果有一定的参考价值。
二、进度安排1．6月27日：了解光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
以单透镜的设计为例学习数据的录入，基本概念和设计思想在软件中的实现，初步掌握ZEMAX的分析工具和数据含义及输出。
2．6月28日至6月29日：学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．6月30日：学习查找文献资料，选择合适的数码物镜初始结构，用缩放法进行缩放，缓慢调整有关参数并优化，并最终得到比较好的设计参数。
工程光学第二版课程设计
工程光学第二版课程设计1. 课程设计背景与目的工程光学是光学的一个分支，广泛应用于工业、医疗、军事等领域。
本课程旨在通过理论学习和实验实践，培养学生对工程光学的理解和综合运用能力，为学生今后的工作和研究打下扎实的基础。
2. 教学内容及安排2.1 教学内容本课程涵盖以下主要内容：•光学基础知识：光的传播、干涉、衍射、偏振等；•工程光学中的常用光学仪器：光学元件、激光器、光束扩展系统、光学成像系统等；•工程光学中的应用案例：医学显微镜、光学仪器测量、激光切割、光学通信等。
2.2 教学安排本课程分为理论学习和实验实践两个部分，具体安排如下：2.2.1 理论学习•第一周：光学基础知识1-2章；•第二周：光学基础知识3-4章；•第三周：光学元件与成像系统1-2章；•第四周：光学元件与成像系统3-4章；•第五周：激光器、光束扩展系统与应用案例1-2章；•第六周：激光器、光束扩展系统与应用案例3-4章。
2.2.2 实验实践•第一周：光学实验1；•第二周：光学实验2；•第三周：光学实验3；•第四周：光学实验4；•第五周：光学实验5；•第六周：光学实验6。
3. 课程设计要求1.学生应及时完成实验报告并提交，每个实验报告应包含实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和分析、实验总结等内容。
2.学生应及时完成作业并提交，每次作业应包括光学相关理论内容和应用题目，作业分数将计入期末成绩。
3.学生应在课程结束前完成课程设计任务，完成原理分析、设计方案和系统搭建、实验结果展示和分析、课程项目总结等四个环节，并最终形成文字报告和PPT汇报。
4. 参考教材•《工程光学第二版》（范骁骏、吴仁海著，清华大学出版社）•《工程光学实验教程》（南京理工大学出版社）5. 结语通过本课程的学习，相信学生们能够在理论知识和实践技能上都有所提升。
希望大家能够认真学习和实践，并取得好成绩。
工程光学课程设计报告书
摘要这次设计是进行简单的开普勒望远镜系统的光学设计，所谓光学系统设计就是设计出系统的性能参数、外形尺寸、和各光组的结构等，完成一个光学设计可分为两步走，第一步，外形尺寸设计，第二步，像差设计，及像差的校正，第一步非常重要，只有各透镜的尺寸合理组合，系统的像差才会小，也才有可调的必要，由于光学系统大多是有多个透镜构成的，这时追迹光线可以求得光学系统各种类型的像差，但是这是由于透镜数目很多，计算量大，容易出错。
为了降低错误率，本次设计采用Matlab 来计算光线追迹的过程，程序分别编写了近轴光线和轴外光线的追迹。
并编写了像差校正的程序，在一定程度上有效的降低了色差、正弦差和球差。
另外本次设计还学习了Z emax 光学设计软件，在设计中我把Matlab 计算得到的系统尺寸用Z emax 来模拟了，不仅学习了Z emax 也对Matlab 进行了验证。
关键词：开普勒望远镜 像差 Matlab Z emax 光学设计一、课程设计题目分析本次课程设计为简单开普勒望远镜系统的光学设计，简单的望远镜有物镜和目镜组成，具有正的目镜的望远镜称为开普勒望远镜。
开普勒望远镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合，光学间隔∆=0，因此平行光入射的光线经望远镜系统后仍以平行光射出，这种望远镜一般物镜框就是孔径光阑，也是入瞳，出射光瞳位于目镜像方焦点之外很靠近焦点的地方，使用时，眼睛与出瞳重合。
二、课程设计要求做一个简单开普勒望远镜的光学系统外形尺寸设计，并单独对其物镜进行初始结构选型及像差校正设计，具体要求如下： 1、视放大率：12⨯Γ=- 2、分辨率：''6ψ≤ 3、视场角：2ω=4 4、筒长：L=130mm三、使用Matlab 对系统外形尺寸计算和像差分析3-1、根据要求计算物镜和目镜的焦距（单位：mm ） 根据开普勒望远镜的组成原理可得出以下方程：''12''12130/12L f f f f ⎧=+=⎪⎨Γ=-=-⎪⎩ '1'212010f mmf mm⎧=⎪⎨=⎪⎩ 所以：物镜的焦距为'1120f mm =，目镜的焦距为'210f mm = 3-2、计算物镜的通光孔径，并根据表3加以确定解之得物镜框即为孔径光阑和入射光瞳，其大小与系统的分辨率本领有关，人眼的极限分辨角是''60，为了使望远镜系统所能分辨的细节也能被人眼分开，及达到用望远镜观察望远系统的目的，那么，望远镜的市场角放大率与它的分辨角ψ之间满足：''=60ψΓ （1）其中ψ=''140()D ，式中D 为为望远镜的入瞳（单位：mm ）于是可得：=60/(140/D)D/2.3Γ≈ （2）称为望远镜的正常放大率，望远镜的Γ不应低于此时所决定的值，考虑到眼睛的分辨率，望远镜的放大率与物镜通光口径之间可以取以下关系：(0.5~1)D Γ=∴(1~2)D =Γ=12~24，综上所述，故可取D=18。
大学光学专业的课程设计
大学光学专业的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握光学基本原理，包括光的波动性、干涉、衍射和偏振等现象；2. 掌握光学元件的工作原理，如透镜、反射镜、光栅等，并能运用相关公式进行计算；3. 了解现代光学技术及其在科研和工业领域的应用。
技能目标：1. 能够运用光学知识解决实际问题，设计简单的光学实验装置；2. 掌握光学仪器的使用方法，具备基本的实验操作能力；3. 能够对光学现象进行分析、解释，并提出合理的解决方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学学科的热爱和兴趣，激发他们的探索精神；2. 培养学生的团队合作意识，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的社会责任感，认识到光学知识在现代科技发展中的重要作用。
本课程针对大学光学专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，使学生不仅掌握光学基本知识和技能，而且能够将其应用于实际问题的解决，同时培养他们的情感态度和价值观，为我国光学领域的发展贡献力量。
二、教学内容1. 光学基本原理：包括光的波动性、电磁理论基础、光的速度与折射率等概念；- 教材章节：第一章《光学导论》- 内容：光的传播、反射、折射、衍射和干涉等现象的原理及数学描述。
2. 光学元件与系统：透镜、反射镜、光栅等元件的工作原理及组合应用；- 教材章节：第二章《光学元件与系统》- 内容：透镜成像规律、光学系统设计、光学仪器性能评价。
3. 现代光学技术：激光、光纤、光学传感器等技术的原理与应用；- 教材章节：第三章《现代光学技术》- 内容：激光原理、光纤通信、光学传感器及其在科研和工业领域的应用。
4. 光学实验：设计并实施光学实验，培养学生的实际操作能力；- 教材章节：第四章《光学实验》- 内容：基本光学实验操作、实验现象观察与分析、实验报告撰写。
5. 光学案例分析：分析光学在实际应用中的典型案例，提高学生解决问题的能力；- 教材章节：第五章《光学案例分析》- 内容：光学仪器设计案例、光学技术在科研中的应用案例。
工程光学的课程设计
工程光学的课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握工程光学的基本概念、原理和应用，培养学生对光学实验的兴趣和能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解光学的基本概念和原理；（2）掌握光线的传播、反射、折射和干涉等基本现象；（3）熟悉光学元件如透镜、镜片等的基本性质和应用。
2.技能目标：（1）能够运用光学知识分析和解光学问题；（2）具备光学实验操作能力和实验数据分析能力；（3）能够运用光学知识解决实际工程问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学的热爱和探索精神；（2）培养学生团结协作、积极进取的学习态度；（3）培养学生关注社会、关注科技发展的意识。
二、教学内容根据课程目标，本节课的教学内容主要包括以下几个方面：1.光学基本概念和原理：光的传播、反射、折射、干涉等现象；2.光学元件：透镜、镜片等的基本性质和应用；3.光学实验：光学仪器的使用、实验操作、数据处理等。
4.光的传播及其规律；5.反射和折射现象的解释；6.干涉现象的原理及应用；7.透镜和镜片的基本性质；8.光学实验操作及数据分析。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解光学基本概念、原理和应用；2.讨论法：引导学生分组讨论光学问题，培养团队合作精神；3.案例分析法：分析实际工程中的光学问题，提高学生解决实际问题的能力；4.实验法：进行光学实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光学教材；2.参考书：提供相关的光学参考书籍，拓展学生知识面；3.多媒体资料：制作精美的PPT、动画等多媒体资料，帮助学生形象理解光学现象；4.实验设备：准备光学实验所需的仪器和设备，确保实验教学的顺利进行。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课的教学评估将采取多种方式进行，包括：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，以了解学生的学习状态；2.作业：布置相关的光学练习题，评估学生对光学知识的掌握程度；3.实验报告：评估学生在光学实验中的操作能力、数据处理和分析能力；4.考试：期末进行光学考试，全面评估学生对光学知识的掌握程度。
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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
1、计算物镜和目镜焦距
'f o 和'f e 。
2、计算出瞳直径D 出 3、计算视场光阑通光口径
D 视场 4、计算目镜视场'
5、计算棱镜通光口径D 棱（将棱镜展开为平行平板，理论略）采取50%渐晕
6、求目镜口径D 目
7、结构总长度L
8、选型
图2 望远镜系统示意图
)
（三）具有透镜转像系统的望远镜
一个具有双镜组转像系统的望远镜的外形尺寸（均以mm为单位）。
已知：望远镜的放大率Γ=6，视场角2ω=8°，镜管长度L要求为600+2×（学号最后2位）mm，出瞳直径Dˊ=4mm，轴外光束可有50%的渐晕，转像透镜的通光口径与物镜的像面直径相等。
设lz=-100mm。
2、计算物镜、场镜、转像透镜、目镜的焦距
3、计算物镜、场镜、转像透镜、目镜的通光口径；视场光阑、入瞳直径
4、出瞳距、像方视场角；转像双镜的间隔d。