工程光学 教学课件

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工程光学课件第03章

工程光学课件第03章

第三节 反射棱镜
(二)屋脊棱镜
奇数次反射使得物体成镜像,偶数次反射使物体成原像。 如果需得到与物体一致的像,而又不宜增加反射棱镜时,可用交线位 于棱镜光轴面内的两个相互垂直的反射面取代其中一个反射面,使垂直 于主截面的坐标被这二个相互垂直的反射面依次反射而改变方向,从而 得到物体的一致像。这两个相互垂直的反射面叫做屋脊面,带有屋脊面 的棱镜称为屋脊棱镜。 常用的屋脊棱镜有直角屋脊棱镜、半五角屋脊棱镜、五角屋脊棱镜、 斯密特屋脊棱镜等。
亦即同心光束经平行平板后变成了非同心光束。因此平行
平板不能成完善像。
L2 L1 L1 d
第二节 平行平板
二、平行平板的等效光学系统
平行平板在近轴区内以细光束成像时,由于I1及I1'都很小,其 余弦值可用1代替,于是近轴区内的轴向位移为
l d (1 1 )
n
平行平板在近轴区以细光束成像是
L
完善的。不管物体位置如何,其像 P
2
ß只与α有关
出射光线 不稳定
第二节 平行平板
一、平行平板的成像特性
n1 sin I1 n1 sin I1 n2 sin I2 n2 sin I2
B
n1 n2 1,n1 n2 n
I 2
I2
E
F
I1
nsisninI1I
2
n
s s
in in
I1 I 2
I1 U1 U2
A1( A2 ) A1 A2
(四)棱镜的组合——复合棱镜 1、分光棱镜
第三节 反射棱镜
2、分色棱镜
3、转向棱镜
第三节 反射棱镜
第三节 反射棱镜
第三节 反射棱镜
4、双像棱镜
第三节 反射棱镜

第二版工程光学分解课件

第二版工程光学分解课件
详细描述:当光从光密介质射向光疏介质时,如 果入射角大于临界角,光波将被完全反射回原介 质,不进入光疏介质,这种现象称为全反射。全 反射是光的波动性的一种表现。
02
光学系统与元件
透镜与光学镜头
透镜的分类
光学镜头的应用
根据透镜的形状和焦距,透镜可以分 为球面透镜、非球面透镜、双凸透镜 、双凹透镜和凸凹透镜等。
折反镜由反射镜和折射镜 组成,通过改变光路,将 光线聚焦在一点上。
折反镜的应用
在望远镜、显微镜和照相 机等光学仪器中广泛应用 ,用于改变光路和聚焦光 线。
滤光片与分光仪
滤光片的分类
根据滤光片的透过光谱, 滤光片可以分为可见光滤 光片、红外滤光片、紫外 滤光片等。
分光仪的结构
分光仪由棱镜或光栅等分 光元件和探测器组成,可 以将光谱分成不同的波段 。
非线性光学材料
研究和发展新型非线性光学材料,如有机晶体、 无机晶体、光折变晶体等,以提高非线性光学效 应的转换效率。
非线性光学应用
非线性光学在光通信、光信息处理、光计算等领 域有广泛应用,如光参量振荡、倍频、和频等。
光子学与光子技术
光子学基础
01
研究光子的产生、传播、相互作用等基本规律,以及光子与物
在摄影、摄像、显微镜、望远镜等领 域广泛应用,用于聚焦光线、改变光 路等。
光学镜头的基本参数
包括焦距、光圈、视场角、相对孔径 等,这些参数决定了镜头的光学性能 和使用范围。
反射镜与折反镜
01
02
03
反射镜的分类
根据反射面的形状,反射 镜可以分为平面反射镜、 凹面反射镜和凸面反射镜 等。
折反镜的结构
质的相互作用机制。
光子器件
02

课件工程光学-08典型光学系统.ppt

课件工程光学-08典型光学系统.ppt

1.0
0.8
光谱光效率
为什么暗环境下能
0.6
做饭、洗衣,但不
0.4
能描龙绣凤?
0.2
2024/10/8
0.0 400 500 600 700 800
l(nm)
光谱光效率函数曲线
第七章 光度学基础
7
§8.1.5 眼睛的分辨率
眼睛刚能分辨开二个很靠近点的能力称为眼睛的分辨率。 二者成反 比
刚能分辨的二个点对眼睛物方节点的张角称为极限分辨角。
瞄准精度和前面讲到的分辨率是不是一个概念?
瞄准精度随所选取的瞄准标志而异,最高精度可达人眼分辨率的1/6到1/10。
二实线重合 60
2024/10/8
二直线端部对准 叉线对准单线
(10~20)
10
第七章 光度学基础
双线对称夹单线 (5~10)
9
§8.1.7 眼睛的立体视觉
眼睛观察空间物体时,能区别它们的相对远近而具有立体视觉。简称体视。 C
若以50%渐晕点为界来决定线视场2 y
F
2 y 2B2F
f tanW2
f h d
250 f
2 y 500h d
W F
f 眼瞳
W3W2 W1 2a 2h
眼瞳
d
2024/10/8
第七章 光度学基础
14
讨论:
逢年过节,要买放大镜孝敬老人, 该如何选择其放大倍率?
2y h
2y 1
2y 1 d
(2)与照明光谱成份有关:单色光分辨率高(眼睛有色差); (3)与视网膜上成像位置有关,黄斑处分辨率最高。
对眼睛张角小物体的要借助望远镜或显微镜等仪器,仪器 应有适当的放大率,使能被仪器分辨的也能被眼睛分辨。

(工程光学教学课件)第7章 典型光学系统

(工程光学教学课件)第7章 典型光学系统

D' l'z D lz
[例7-4] 有一显微镜,物镜的放大率β=-40×,目镜的倍率 为Γe=15(均为薄透镜),物镜的共轭距为195mm,求物 镜和目镜的焦距、物体的位置、光学筒长、物镜和目镜的间 距、系统的等效焦距和总倍率。
解: 已知物镜的共轭距L=195mm和放大率β=-40×
11 1
l' l f0'
眼睛的视角分辨率相适应,即光学系统的放大率和被观察物体所
需的分辨率的乘积等于眼睛的分辨率。
五、眼睛的对准精度
对准:是指在垂直于视轴方向上的重合或置中过程; 对准误差:对准后,偏离置中或重合的线距离或角距离。
六、眼睛的景深
当眼睛调焦在某一对准平面时,眼睛不必调节 能同时看清对准平面前和后某一距离的物体, 称作眼睛的景深。
设艾里斑的半径为 a,则 :
a 0.61 n'sin u'
道威判断:两个相邻像点之间的两衍射斑中心距为 0.85a 时,则能被光学系统分辨。
设显微镜能分辨的物方两点间最短距离为
由瑞利判断可得:
a 0.61 0.61 n sin u NA
(7-28)
由道威判断或得:
0.85a 0.5 NA
眼睛的调节能力:用能清晰调焦的极限距离表示, 即远点距离lr和近点距离lp。以远点距离lr和近点 距离lp的倒数差来度量:
1 1 RP A lr lp
(7-1)
正常眼:眼睛的像方焦点F’与视网膜重合; 远点位于人眼前无限远处。
近视眼:眼睛的像方焦点F’位于视网膜前方; 远点位于人眼前有限距离处。
开普勒望远镜746三望远镜的视场孔径光阑渐晕光阑y为分划板半径2一般在1015伽利略望远镜孔径光阑视场光阑例76有一架开普勒望远镜视觉放大率为6物方视场角28出瞳直径d5mm物镜和目镜之间距离l140mm假定孔径光阑与物镜框重合系出瞳距离目镜口径分划板直径物镜口径和目镜焦距物镜焦距目镜的作用类似于放大镜把物镜所成的像放大在人眼的远点或明视距离供人眼观察其光学特性参数有

工程光学课件第01章

工程光学课件第01章

波面:发光点发出的光波向四周传播时, 某一时刻其振动位相相同的点所构成的 面称为波阵面,简称波面。光的传播即 为光波波阵面的传播。 光束:几何波面与几何光线的关系:在 各项同性介质中,波面上某点的法线即 代表了该点处光的传播方向,即光沿着 波面法线方向传播,因此,波面法线即 为光线。与波面对应的所有光线的集合, 称为光束。
时,可以全反射传送,
i i0
时,光线将会透过内壁进入包层
26
定义 na sin i0 为光纤的数值孔径
够传送的光能越多。
i0
越大,可以进入光纤的光能就越多,也就是光纤能
这意味着光信号越容易耦合入光纤。
27
三、费马原理
费马原理与几何光学的基本定律一样,也是描 述光线传播规律的基本理论。 它以光程的观点描述光传播的规律,涵盖了光 的直线传播和光的折、反射规律,具有更普遍 的意义。 根据物理学,光在介质中走过的几何路程与该 介质折射率的乘积定义为光程。设介质的折射 率为n,光在介质中走过的几何路程为l,则光程 s表示为
同心光束:通常波面可分为平面波、
球面波和任意曲面波。与平面波对应的光
束成为平行光束,与球面波对应的光束称
为同心光束。
平行光束与同心光束
平面波面
球形波面
同心光束
平行光束
各类光束及对应的波面
返回
折射率:折射率是表征透明介质光学 性质的重要参数。我们知道,各种波长的 光在介质中的传播速度会减慢。介质的折 射率正是用来描述介质中光速减慢程度的 物理量,即:
c n v
这就是折射率的定义。
10
二、几何光学的基本定律
几何光学的基本定律决定了光线在一般 情况下的传播方式,也是我们研究光学 系统成像规律以及进行光学系统设计的 理论依据。 几何光学的基本定律有三大定律:

工程光学.ppt

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孔径光阑的判断
例5-2:如图5-6a所示,L1,L2是两个直径 相等的正薄透镜,A为物点,P是光孔,已 知透镜的焦距 f1' 20mm ,f2'10mm,物距 l1 100mm,间距 d1 40mm,直径 D1 D2 6mm, DP 2mm ,求此系统的孔径光阑。
L
L
1
P
2
A
100
40
20
D1=6
图5-6a
D =2 P
D2=6
孔径光阑的判断
解 求出所有器件在物空间的像。为此将整个系统 翻转180,首先,光孔P经透镜L1成像:
1 l'
1 40
1 20
,得:
l'
40(mm)
l' l
40 40
1
,得:DP '
DP
2(mm)(表示直径大小可不考虑符号)
再将透镜L2对透镜L1成像:
1 1 1 l' 60 20
第一节 概述
▪孔径光阑:
光学系统中用于限制成像光束大小的光阑称 为孔径光阑,如照相机中的可调光圈就是该系 统的孔径光阑。
在光学系统中,描述成像光束大小的参量称 为孔径,系统对近距离物体成像时,其孔径大 小用孔径角U表示,对无限远物体成像时,孔 径大小用孔径高度h表示,如图5-1所示。
孔径光阑
视场光阑
第二节 孔径光阑
❖光学系统的所有元件都有有限的通 光口径,其中必有一个元件的口径 限制着给定轴上物点所能进入系统 的最大光束,这就是孔径光阑。
▪ 1、光束限制的共轭原则 ▪ 2、孔径光阑的判断 ▪ 3、入射光瞳和出射光瞳
光束限制的共轭原则
所谓光束限制共轭原则是指,当一条光线 被其所在介质空间的某一元器件的口径所限 制,则该光线的共轭光线也将被器件共轭像 的口径所限制,如图5-3 。

工程光学 典型光学系统PPT课件

工程光学 典型光学系统PPT课件

眼睛及其光学系统
放大镜 显微镜系统 望远镜系统
目视 光学系统
目镜
第一节 眼睛及其光学系统
一、眼睛(Eyes)的结构
调节肌
1、巩膜:包围眼球的白色 不透明外层,D≈25mm.
2、角膜(Cornea):眼球前突出的透明球面膜,
r≈8mm,n ≈1.38;
——主要折射成像界面(角膜—空气)
眼球横切面
3、前室:角膜后水晶体前的空间,充满透明水状液n =1.336。
1、调焦(对准)平面上的物点——视网膜上的点像
2、远景、近景平面上的物点——视网膜上的像为弥散斑
若弥散斑可看作一像点, 则要求其对人眼张角小于极限分辨角。
八、双目立体视觉
1,视差角
A
A
A
B
l
B
a1
a2 b2a2源自b1 a1b视觉基线
2,视差、体视锐度
视差:
视差越大,两物体的纵向 深度越大,反之越小
二、瑞利判据 :等亮度的两个物点,其一衍射图样的中央 极大与另一衍射图样的第一级极小重合时,认 为刚好能分辨这两个物点。
——能分辨的两个等亮度点间的距离对应于艾里斑半径。
无限远物点被理想光学系统成衍射图案: 第一暗环半径对出瞳中心的张角:
=1.22 / D,入瞳直径D的函数
——能分辨的二点间的最小角距离
2、眼睛+目视光学仪器:视角可被目视光学仪器放大。 观察物体所需分辨率×目视光学仪器的放大率=眼睛分辨率
★ 不同的目视光学仪器,通常选择的物距为: 1)放大镜、显微镜:观察物位于明视距离附近; 2)望远镜:观察物位于远处或无穷远。
第二节 放大镜 (The Magnifying Glass)
一、放大镜的成像原理

《工程光学》课件

《工程光学》课件

光学信号处理原理
光学信号处理概述 简要介绍了光学信号处理的基本 概念和原理,包括光波的干涉、 衍射、傅里叶变换等方面的知识 。
全息术与光学信息处理 简要介绍了全息术的基本原理和 应用,以及光学信息处理技术的 发展和应用前景。
干涉测量技术 详细介绍了干涉测量技术的基本 原理和应用,包括干涉仪的结构 和工作原理、干涉图样的分析和 解释等方面的知识。
的发展提供了新的机遇和挑战。
工程光学在各领域的应用
能源领域
太阳能利用、激光焊接、激光切割等 。
通信领域
光纤通信、光网络技术等。
环境监测领域
光谱分析、大气污染监测等。
生物医学领域
医学成像、光谱诊断、激光医疗等。
CHAPTER 02
工程光学基础知识
光的本质与传播
光的本质
光是一种电磁波,具有波粒二象性。 其电磁场振动方向与传播方向垂直, 表现出横波的特征。
显微镜
介绍了显微镜的基本原理和结构,包括透射光显微镜和反 射光显微镜等类型,以及显微镜的性能参数和选择方法。
激光器
简要介绍了激光器的基本原理和结构,包括气体激光器、 固体激光器、光纤激光器等类型,以及激光器的性能参数 和应用领域。
光学系统设计原理
光学系统设计基础
介绍了光学系统设计的基本概念和原则, 包括光学材料、光学镀膜、光学元件加工
光学信息处理实验
研究光学信息处理技术,如傅里叶 变换、光学图像处理等,掌握光学 信息处理系统的基本构成和操作方 法。
光学系统设计与制造实践
光学系统设计实践
通过实践了解光学系统设计的基本原理和方法,掌握光学设 计软件的使用技巧,熟悉光学元件的选择和加工工艺。
光学制造工艺实践

大学工程光学课件

大学工程光学课件

光学微纳加工技术
通过微纳加工技术制造微小尺度的光学元件 ,实现高精度、高效率的光学系统。
光学传感技术
利用光学原理对物理量进行测量,具有高精 度、高灵敏度的特点。
工程光学发展趋势预测与展望
集成化与智能化
多学科交叉融会
随着微纳加工技术的发展,工程光学将更 加重视元件的集成化和智能化,提高系统 的性能和效率。
光的本质与传播特性
光的本质
光是一种电磁波,具有波粒二象 性。其波动性质表现为光的干涉 、衍射等现象,粒子性质则体现 为光电效应等。
光的传播特性
光在均匀介质中沿直线传播,遇 到不同介质界面时会产生反射、 折射等现象。
光的反射、折射与干涉
光的反射
光在遇到物体表面时,会改变传 播方向并返回原介质的现象。反 射过程中遵循反射定律,即入射
工程光学在各领域的应用
航空领域
用于飞机导航、着 陆系统、气象观测 等。
能源领域
用于太阳能电池板 、风力发电叶片的 检测与设计等。
国防领域
用于制造精确的武 器瞄准系统、夜视 仪等。
航天领域
用于卫星通讯、空 间探测、天文观测 等。
通讯领域
用于光纤通讯、光 交换、光网络等。
CHAPTER 02
光学基础知识
光的吸取、散射与色散
01 02
光的吸取
光在传播过程中被物质吸取转化为热能或其他情势能量的现象。不同物 质对不同波长光的吸取程度不同,因此可以利用这一特性进行光谱分析 等。
光的散射
光在传播过程中遇到微小颗粒时,产生散射的现象。散射程度与颗粒大 小和入射光的波长有关,可以利用这一现象进行大气污染检测等。
感谢您的观看
大、缩小、旋转等功能。

哈工大《工程光学》课件

哈工大《工程光学》课件
※ 入射光线AE与光轴的夹角为物方倾斜角也叫物方 孔径角,用U 表示。
Engineering Optics
授课:任秀云
n
E n’
A
-U
h
C U’
A’
O r
-L
L’
折射光线EA’ 由以下参量确定:
※像方截距:顶点O到折射光线与光轴交点,用L’表示。
※像方倾斜角:折射光线EA’ 与光轴的夹角,也叫像方 孔径角,用U’ 表示。
(5)r = -40mm, L = -100mm, U = -10°, L’= -200mm
Engineering Optics
授课:任秀云
2.1.3 单折射球面成像的光路计算
一、实际光路的计算公式(追迹公式或大L公式):
nE
n’
A
-U
C O
r
-L
当结构参数 r , n , n’ 给定时,只要知道 L 和 U ,就可求L’ 和 U’
光轴 为起始边。
B
y -U
A
-L
E I
h
I’
φ
C
U’
A’
O
r
-y’ B’
L’
Engineering Optics
授课:任秀云
×
×

×
L = 100mm, U = 30°
Engineering Optics
授课:任秀云
同学们一定要记住上面 的符号规则!
Engineering Optics
授课:任秀云
Engineering Optics
n
授课:任秀云
I
E
n’
-U A
-L
φC
O
r

工程光学-第4章-PPT精选文档103页

工程光学-第4章-PPT精选文档103页

23.11.2019
13
P
AP
I1 I’1 O1
O 2 I2 I2’
qN
q
M
P

两平面镜角度有q变化时,出射方向改变2q
23.11.2019
14
P
AP
I1 I’1 O1
O 2 I2 I2’
qN
q
M
P

当双平面镜绕棱线P旋转时,只要保持θ角不变,则出 射光线的方向不变。出射光线发生平移。
23.11.2019
23.11.2019
25
(三)三次反射棱镜:三个反射面,成镜像 斯密特棱镜,折叠光路,使仪器紧凑
23.11.2019
26
§4-3 屋脊面和屋脊棱镜
如果在不改变光轴方向和主截面内成像 方向的条件下需要得到物体的一致像而又不 想增加反射棱镜时,怎么办?
可用交线位于光轴面内的两个相互垂直的 反射面来取代其中的一个反射面,使垂直于 主截面内的坐标被这两个相互垂直的反射面 依次反射而改变方向,从而得到物体的一致 像。
称为平行平面板。
用棱镜来代替平面镜,就相当于在光学系统 中多加了一块平行平面板。
如标尺、刻有标志的分划板、补偿板、滤光 镜、保护玻璃等等
下面讨论光线经过平行平面板的折射情况 假定平行平面板位于空气中
23.11.2019
52
应用折射定律
siIn1nsiIn1'
nsiIn 2siIn 2'
又: AB d
co s I1'
23.11.2019
54
Z d sinI1 I1'
c os I1 '
d 1

工程光学讲稿(平面)(完整)课件

工程光学讲稿(平面)(完整)课件
详细描述
折射望远镜使用透镜作为主反射镜,能够观测可见光波段的天体。反射望远镜使用凹面反射镜作为主反射镜,能够观测红外线和射电波段的天体。射电望远镜则专门用于观测射电波段的天体。
01
02
03
04
总结词
摄影镜头是一种光学仪器,用于拍摄照片或录制视频。
总结词
摄影镜头的种类繁多,根据用途和功能可分为多种类型,如定焦镜头、变焦镜头、鱼眼镜头等。
光的衍射
平面镜与透镜
平面镜是反射面为平面的镜子,具有反射光线的能力,且入射角等于反射角。
用于日常生活、光学仪器和科学实验中,如化妆镜、眼镜、显微镜、望远镜等。
平面镜的用途
平面镜的性质
中间厚边缘薄的透镜,具有汇聚光线的能力,可以用于制作放大镜、显微镜、望远镜等。
凸透镜Βιβλιοθήκη 凹透镜透镜的焦距中间薄边缘厚的透镜,具有发散光线的能力,可以用于制作近视眼镜、散光眼镜等。
光学仪器在科研领域的应用也十分广泛,主要用于物理、化学、生物等学科的研究。例如,利用光谱仪研究物质的结构和性质,使用干涉仪测量微小距离和角度,以及通过光学仪器观测天体和微观粒子等。
科研中常用的光学仪器还包括分光仪、干涉仪、光谱分析仪等,这些仪器在推动学科发展和科技进步方面发挥着重要作用。
光的干涉与衍射实验
通过双缝干涉实验,观察光波的干涉现象,了解干涉的条件和特点。
双缝干涉实验是研究光波干涉现象的基础实验之一。在实验中,通过调整光源、双缝和屏幕的距离,观察到明暗相间的干涉条纹。通过测量干涉条纹的间距和双缝的间距,可以计算出光波的波长。
通过圆孔衍射实验,观察光波的衍射现象,了解衍射的条件和特点。
工程光学应用
光学仪器在工业中应用广泛,主要用于检测、测量和控制等方面。例如,利用光学显微镜对产品表面进行微观检测,使用激光测量仪对生产线上的产品进行高精度测量,以及通过光束控制系统实现自动化生产。

工程光学完整课件1

工程光学完整课件1
述观点
光学测量技 术的特点与 优势 光学 测量技术的
应用
光学测量技术的应 用
光学测量技 术在工业领
域的应用
输入你的正文,文 字是您思想提炼请 尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技 术在医疗领
域的应用
输入你的正文,文 字是您思想提炼请 尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技 术在军事领
域的应用
输入你的正文,文 字是您思想提炼请 尽量言简意赅的阐
实践环节的安排与要求
实验课程设置:包括实验项目、 实验内容、实验目的等
实验要求:实验前的准备、实验 过程中的注意事项、实验报告的 撰写等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
实验时间安排:每周实验时间、 实验周期等
实践环节的考核方式:考核内容、 考核方式、评分标准等
YOUR LOGO
THANK YOU
实验设备:光学仪器、光 源、光电探测器等
实验步骤:搭建实验装置、 调整光学参数、记录实验 数据、分析实验结果
注意事项:遵守实验室规 定,注意安全操作,保护 光学仪器
实验设备与操作方法
实验设备介绍:包括光学实验箱、显微镜、望远镜等 操作方法演示:通过图文并茂的方式展示实验步骤和操作技巧 注意事项提醒:强调实验过程中的安全问题和注意事项 实验报告撰写:说明实验报告的撰写方法和要求
述观点
光学检测技术的种类与特点
干涉测量技术:利用光的干涉现象进行测量,具有高精度、高分辨率 和高灵敏度的特点。
衍射测量技术:利用光的衍射现象进行测量,具有测量范围广、测 量精度高和抗干扰能力强的特点。
光学显微技术:利用光学显微镜对微小物体进行观察和测量,具有直 观、快速和简便的特点。
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