光学基础知识培训
光学行业培训资料大全
光学行业培训资料大全光学行业培训资料大全1. 光学基础知识1.1 光学概述光学是研究光的传播、控制和利用的科学和技术学科。
本部分将介绍光学的基本概念、原理和应用领域。
1.2 光的本质与特性本节将介绍光的波粒二象性、光的传播速度、光的频率和波长等基本特性。
1.3 光的衍射与干涉衍射和干涉是光学中重要的现象，本节将详细介绍衍射和干涉的原理和应用。
1.4 光的偏振和色散光的偏振和色散是光学中的重要概念，本节将讲解偏振光的性质和色散现象的原理。
2. 光学元件与设备2.1 透镜及其应用透镜是光学系统中常用的元件之一，本节将介绍透镜的分类、性质和使用方法，并探讨其在光学系统中的应用。
2.2 光学薄膜光学薄膜是用于改变光的传播性质和调节光的波长的重要元件，本节将介绍光学薄膜的制备方法和应用。
2.3 光电子器件光电子器件是将光能转换为电能或将电能转换为光能的器件，本节将介绍光电二极管、光电倍增管、光电晶体管等光电子器件的原理和应用。
2.4 光纤与光纤器件光纤是用于传输光信号的重要介质，本节将介绍光纤的结构、特性以及光纤连接器等相关内容。
3. 光学测量与检测技术3.1 光学测量基础知识本节将介绍光学测量中常用的基本概念、方法和技术，包括光学测量的原理、光学成像等内容。
3.2 光学传感技术光学传感技术是利用光学方法来感知和检测物理量或化学量的技术，本节将介绍光学传感器的原理、种类以及应用领域。
3.3 光学显微镜光学显微镜是一种常用的光学观察工具，本节将介绍光学显微镜的工作原理、构造和使用方法。
3.4 光谱分析技术光谱分析技术是利用物质与光的相互作用来研究物质的组成、结构和性质的方法，本节将介绍光谱学的基本原理和常用的光谱分析方法。
4. 光学系统设计与优化4.1 光学系统设计基础知识本节将介绍光学系统设计的基本原理、方法和步骤，涵盖光学系统的布局、光学元件的选择和光路的优化等内容。
4.2 光学系统仿真与评估光学系统仿真与评估是光学系统设计中重要的环节，本节将介绍光学系统仿真软件的使用方法，以及如何评估光学系统的性能。
光学基础知识详细版
光学基础知识详细版一、光的本质光是一种电磁波，是自然界中的一种能量传递形式。
光的本质可以通过波动理论和粒子理论来解释。
波动理论认为光是一种波动现象，具有波长、频率、振幅等特性；粒子理论则认为光是由光子组成的，光子是光的能量载体。
二、光的传播光在真空中的传播速度是恒定的，约为299,792,458米/秒。
光在不同介质中的传播速度不同，这是由于介质的折射率不同所致。
当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即光线方向发生改变。
三、光的反射和折射光的反射是指光线在遇到界面时，按照一定规律返回原介质的现象。
光的折射是指光线在通过两种不同介质的界面时，传播方向发生改变的现象。
光的反射和折射遵循斯涅尔定律，即入射角和折射角满足一定的关系。
四、光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的叠加，形成新的光强分布的现象。
光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，发生弯曲并绕过障碍物传播的现象。
五、光的偏振光的偏振是指光波的振动方向具有一定的规律性。
自然光是由无数个振动方向不同的光波组成的，因此不具有偏振性。
当光波通过某些特殊材料或经过反射、折射等过程后，可以形成具有一定偏振性的光波。
六、光的吸收和发射光的吸收是指光波在传播过程中，能量被物质吸收的现象。
光的发射是指物质在吸收光能后，以光波的形式释放能量的现象。
光的吸收和发射遵循一定的规律，如光的吸收强度与光的频率有关，光的发射强度与物质的性质有关。
七、光的成像光的成像是指利用光学系统（如透镜、反射镜等）使物体发出的光波或反射的光波在另一位置形成实像或虚像的过程。
光的成像原理是光的折射和反射现象，通过光学系统可以实现对物体形状、大小、位置的观察和研究。
八、光的测量光的测量是光学研究中的重要内容，主要包括光强、光强分布、波长、频率、相位等参数的测量。
光的测量方法有直接测量和间接测量两种，直接测量是通过光学仪器直接测量光波参数，间接测量是通过测量光波与物质相互作用的结果来推算光波参数。
光学基础培训教材
红色 绿色 蓝色 (Red) (Green) (Blue)
光学基础教材
红、绿、蓝光的混合结果暗示了人眼也拥 有三种颜色的灵敏度，分别对应于红、绿、 蓝。这种三灵敏度理论称之为YoungHelmholtz颜色视觉理论。它可以对三原色 合成颜色作出非常简单的解释。
三原色理论被广泛应用于各种涉及视觉的 场合。
原色
红色(Red)
绿色(Green)
蓝色(Blue)
补色
青色(Cyan) 洋红色(Magenta) 黄色(Yellow)
光学基础教材
颜色再现有两种方式： 1、原色加法：三原色全部参与 叠加形成白色，任意其中两种原 色相加形成不参与合成的颜色的 补色。
光学基础教材
光学基础教材
这是合成的示意图：
加色法
光学基础教材
补色的概念：从白色中减去颜色A所形成的 颜色，称之为颜色A的补色 (complementary color)。
补色的形成：(白色减掉三原色，就是黑色)
光学基础教材
光学基础教材
补色的特点：当使用某个补色滤镜时，该补色对 应的原色会被过滤掉：
光学基础教材
原色以及所对应补色的名称：
光学基础教材
随着色温的升高，光源的颜色由暖色向冷 色过渡，光源中的能量分布也由红光端向 蓝光端偏移。
白平衡英文名称为WhiteBalance。 物体颜色会因投射光线颜色产生改 变，在不同光线的场合下拍摄出的
照片会有不同的色温。
光学基础教材
白平衡时移除不真实色彩偏差的过程，使 人看到的白色物体在照片中也显示为白色。 正确的白平衡必须将光源的色温 (colortemperature)考虑 进来，色温指的是 相对于白色光的冷或暖。我们的眼睛很善 于判断不同光源下的白色，而sensor的自动 白平衡（AWB）很难正确的判断。错误的 白平衡会产 生难看的蓝色，橙色甚至是绿 色偏差。这种情况在数码相机中也会出现, 就更别说体积更小,价格更低廉的手机 sensor了.
光学基本知识培训讲座
光在介质表面的透射比和反射比 光垂直介质表面或以小角度（<30度）入射时的反射比公式：
n
n n
12
1
二、光的干涉
光波的干涉条件
1、频率相同。
2、振动方向相同。
3、相位差要恒定。
平行平板产生的干涉 Δ=2nhcosθ2+λ/2
θ1
θ1
等倾干涉：h相等，光程差只取决于θ2的变化，可用以测量入射角度的微小变化。
n1r2 (n1)n[(r2r1)(n1)d]
●
●
●
F
O
F’
●
●
F’
F
高斯公式：
f因 f 1
像和物都在空气中： l
l
f n
f
n
注意正负号的规定：在物方空间，以物方主点为原点，到名点的距离和光线方向一致的为正，相反为负；在
1 1 1 像方空间，以像方主点为原点，到各点的距离和光线一致的为正，相反的为负。 l l f
光学基本知识培训讲座
几何光学
一、几何光学的基本定律 光波与光线 光的直线传播定律 在各向同性介质中光是沿着直线方向传播的 光的独立传播定律 不同光源发出的光在空间相遇彼此互不影响 光的折射定律与反射定律
n1SinA=n2SinA’
光的折射与反射现象
A
A
n1
n2 A’
光的全反射现象 光路的可逆性 光程 光从一点传播到另一点的光程为极值（费马原理）。
S
在后一个时刻，这些子波的包络面
就是新的波面。
夫琅和费衍射，在菲涅耳衍射的
基础上，利用衍射孔径远小于光路间距而得到
衍射近似公式。此近似区的衍射称为夫琅和费衍射。
常见衍射现象： 矩孔衍射，园孔衍射，单缝衍射等。 衍射现象影响光学系统的分辨率。 利用衍射现象制作光栅，进行分光。制作菲涅耳 透镜
光学行业培训资料书
光学行业培训资料书光学行业培训资料书第一章光学基础知识1.1 光学概述光学是研究光的传播和相互作用的科学领域。
本节将介绍光的特性、光的传播、光的相互作用等基础知识。
1.2 光的波动性与粒子性本节将介绍光的波动性与粒子性的基本概念，包括光的波长、频率、波动方程和光的粒子性的量子理论。
1.3 光的干涉与衍射干涉和衍射是光学中重要的现象，本节将介绍干涉和衍射的基本原理、公式以及实际应用。
第二章光学元件与系统2.1 透镜透镜是光学中常用的光学元件，本节将介绍透镜的基本原理、种类、焦距计算以及透镜系统的设计。
2.2 光栅光栅是光学中常用的光学元件，本节将介绍光栅的基本原理、衍射角计算以及光栅在光谱仪、激光器等设备中的应用。
2.3 准直器准直器是光学中常用的光学元件，本节将介绍准直器的基本原理、种类、使用注意事项以及准直系统的设计。
2.4 偏振器偏振器是光学中常用的光学元件，本节将介绍偏振器的基本原理、种类、使用注意事项以及偏振器在光通信、显微镜等设备中的应用。
第三章光学测量技术3.1 光学测量基础本节将介绍光学测量中常用的基本原理和方法，包括光学测量的分类、测量误差的分析及校正方法。
3.2 干涉测量技术干涉测量技术是光学测量中常用的一种方法，本节将介绍干涉测量的基本原理、干涉仪的构成、干涉条纹的分析方法以及实际应用。
3.3 激光测量技术激光测量技术是光学测量中常用的一种方法，本节将介绍激光测量的基本原理、激光干涉仪的构成、激光测距、激光测速等应用。
第四章光学制造与加工技术4.1 光学材料本节将介绍光学材料的分类、特性、选材原则以及光学材料在光学器件中的应用。
4.2 光学制造工艺本节将介绍光学制造中常用的工艺，包括光学元件的加工、研磨、抛光、涂膜等过程。
4.3 光学镀膜技术光学镀膜技术用于改善光学元件的光学性能，本节将介绍光学镀膜的基本原理、种类、制备方法及应用。
4.4 光学组装与调试光学元件的组装和调试是实际应用中重要的环节，本节将介绍光学组装与调试的基本原理、工艺流程和常见问题解决方法。
基础光学知识培训课件
基础光学知识培训课件基础光学知识培训课件光学是一门研究光的传播、反射、折射和干涉等现象的学科。
它在我们的日常生活中扮演着重要的角色，涉及到许多领域，如物理学、化学、医学、工程等。
为了更好地理解和应用光学知识，我们需要进行基础光学知识的培训。
一、光的本质光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光的波动性使得它具有干涉、衍射等特性，而光的粒子性使得它能够与物质相互作用。
二、光的传播光的传播遵循直线传播的原则，即光在均匀介质中沿直线传播。
当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即光线的传播方向发生改变。
折射现象是由于不同介质中光速不同而引起的。
三、光的反射光的反射是指光线从一个介质射向另一个介质时，遇到界面时发生方向改变的现象。
根据反射定律，入射角等于反射角，光线的入射角和反射角都是相对于法线而言的。
四、光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的不同密度而发生方向改变的现象。
根据斯涅尔定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足一个简单的关系。
五、光的干涉光的干涉是指两束或多束光线相遇时发生叠加现象的过程。
干涉现象可以分为构成干涉的两种类型：相干干涉和非相干干涉。
相干干涉是指两束或多束光线具有相同的频率和相位，而非相干干涉是指两束或多束光线具有不同的频率和相位。
六、光的衍射光的衍射是指光通过一个孔或绕过一个障碍物时发生偏离直线传播的现象。
衍射现象是光的波动性质的结果，它使我们能够解释一些与光的传播有关的现象，如光的散射、光的扩散等。
七、光的色散光的色散是指光在经过介质时，由于不同频率的光具有不同的折射率而发生的现象。
根据光的波长和介质的折射率之间的关系，我们可以解释为什么光在经过一个三棱镜时会分散成不同颜色的光谱。
八、光的偏振光的偏振是指光中的电磁波在传播过程中只在一个方向上振动的现象。
光的偏振可以通过偏振片来实现，偏振片只允许特定方向上的光通过，其他方向上的光则被吸收或减弱。
光学基础培训知识
的时候，可以设置成红光。
能否取代
led光效 150Lm/W
白炽灯 15 Lm/W，
荧光灯
70 Lm/W
有可能，但是不幸的是一些LED 的效率数据只是停留在规格
书上。问题在于LED 产生的相当一部分光在封装材料表面被
反射回了LED 芯片，对于这样的事实LED 本身也无能为力。
3、光的基本单位
——光通量
定义：每秒钟光源发出光的总和
单位：流明（Lm)
符号：∅
50W冷光杯
380Lm
18W节能灯
1200Lm
36W荧光灯（840） 3350Lm
36W荧光灯（33）
2850Lm
150W陶瓷金卤灯
14200Lm
150W石英金卤灯
12900Lm
▓
——光强
定义：在某一方向上单位立体角内辐射的光通量
的物理量
满月的月表面
2500cd/m2
阳光下的海难
1500cd/m2
——光源的平均寿命
定义：在规定条件下，每3小时开关一次，每天开关8次，
点燃批量光源， 其完好率为50%的小时数
单位: H
——光源的流明维持率
定义：灯管在寿命期间光输出的减少
——光源的效率（Lm/W)
定义：通常简称为光效，光源效率=流明/耗电量
◎特殊用房，应根据需要选用专用灯具，如舞厅、舞台、手
术室、摄影棚等。
光色和显色性
不同的场所对光源的显色指数要求是不一样的。在
国际照明协会中一般把显色指数分成五类：
类别 Ra
适用范围
1A ＞90
美术馆、博物馆及印刷等行业及场所
1B 80—90 家庭、饭馆、高级纺织工艺及相近行业
(完整版)光学基础知识
光学加工基础知识§1光学玻璃基本知识一。
基本分类和概念光学材料分类:光学玻璃、光学晶体、光学塑料三类.玻璃的定义：不论化学成分和固化温度范围如何，一切由熔体过冷却所得的无定形体，由于粘度逐渐增加而具有固体的机械性质的，均称为玻璃.光学玻璃分为冕牌K和火石F两大类，火石玻璃比冕牌玻璃具有较大的折射率nd和较小的色散系数vd。
二.光学玻璃熔制过程将配合料经过高温加热，形成均匀的，高品质的，并符合成型要求的玻璃液的过程，称玻璃的熔制。
玻璃的熔制,是玻璃生产中很重要的环节。
，玻璃的许多缺陷都是在熔制过程中造成的, 玻璃的产量、质量、生产成本、动力消耗、熔炉寿命等都与玻璃的熔制有密切关系。
混合料加热过程发生的变化有:物理过程-———-配合料的加热，吸附水的蒸发,单组分的熔融，个别组分挥发.某些组分的多晶转变。
化学过程———-—固相反应，盐的分解,水化物分解, 结晶水的排除，组分间的作用反应及硅酸盐的形成。
物理化学过程—----低共熔物的组分和生成物间相互溶解，玻璃与炉气介质，耐火材料相互作用等。
上述这些现象的发生过程与温度和配合料的组成性质有关.对于玻璃熔制的过程,由于在高温下的反应很复杂，尚待充分了解,但大致可分为以下几个阶段。
1.加料过程-————硅酸盐的形成2。
熔化过程---—-玻璃形成3。
澄清过程--——-消除气泡4。
均化过程-———--消除条纹5。
降温过程--——--—调节粘度6。
出料成型过程总之，玻璃熔制的每个阶段各有其特点，同时，它们又是彼此互相密切联系和相互影响的.在实际熔制中，常常是同时或交错进行的，这主要取决于熔制的工艺制度和玻璃窑炉结构特点。
三。
玻璃材料性能1．折射率nd、色散系数vd根据折射率和色散系数与标准数值的允许差值，光学玻璃可以分为五类光学均匀性指同一块玻璃中折射率的渐变。
玻璃直径或边长不大于150mm，用鉴别率比值法玻璃分类如表1-2.1类或2类还应测星点.玻璃直径或边长大于150mm,称大块光学玻璃，根据玻璃各部位间折射率微差值最大值Δnmax分类。
2024年光学培训计划
2024年光学培训计划序言随着科技的不断发展，光学技术在各个领域中发挥着越来越重要的作用。
为了满足未来社会对于光学技术人才的需求，我们将在2024年制定一项全面的光学培训计划，旨在培养具备专业知识和实践能力的优秀光学人才，为光学产业的发展贡献力量。
一、培训目标1. 培养具备扎实的光学基础知识和专业技能的光学工程师和技术人才；2. 培养具备光学设计、制造、应用等方面的综合能力的光学人才；3. 培养具备开阔的国际视野和创新思维的光学人才，提高我国在光学领域的国际竞争力；4. 培养具备团队合作精神和领导能力的光学人才，为光学行业的发展提供强有力的支持。
二、培训内容1. 光学基础知识：光学原理、光学设计、光学检测、光学材料等相关知识的系统学习；2. 光学工程实践：光学成像、激光技术、光学仪器等领域的实际操作和应用能力培养；3. 光学创新研究：开展光学前沿技术和创新项目的研究和实践，培养学员的创新思维和实践能力；4. 管理与领导力：团队合作、项目管理、领导能力等相关知识和技能的培训；5. 国际视野：了解国际光学领域的最新技术和发展动态，培养学员的国际竞争意识和视野。
三、培训方式1. 线上学习：通过网络平台进行光学理论知识的学习，包括在线课程、视频讲座、论坛讨论等；2. 实践操作：在实验室或工程现场进行光学技术的实际操作和应用能力培养；3. 实习实训：学员可以选择在光学公司或科研机构进行实习实训，锻炼实际工作能力；4. 学术研讨：组织学术研讨会和讲座，邀请业界专家分享光学领域的最新研究成果和应用案例；5. 实践项目：组织学员开展光学实践项目，如光学产品设计、光学仪器制作、光学成像系统调试等，提高学员的实践能力和团队合作精神。
四、培训周期本次光学培训计划共设定为一年的培训周期，包括理论学习、实践操作、实习实训和实践项目等环节。
培训过程中将根据学员的学习情况和实际能力进行评估，通过期末考核和实践项目评审来评定学员的培训成绩。
光学基础知识培训
可见光谱范围：400-760nm
760
一、光学的发展过程
二、光学的基本定律 三、光学的基本现象和运用
四、常见的光学器件
光线的直线传播定律
几何光学认为，在各项同性的均匀介质中，光沿着直线传播
光线的独立传播定律
几何光学认为，不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此互不影 响，各自独立传播
光线的传播路径可逆
二、光学的基本定律 三、光学的基本现象和运用
四、常见的光学器件
透镜
TIR透镜
折射型聚光透镜
菲涅尔透镜
反光器
光扩散
Let There Be NEW Lighting
光·爱世界
Thank you!
Let There Be NEW Lighting
光学基础
四川九洲光电科技股份有限公司
Sichuan Jiuzhou Optoelectronic Technology Co.,Ltd.
主讲人：王东
一、光学的发展过程
二、光学的基本定律 三、光学的基本现象和运用
四、常见的光学器件
光是什么？
• 人们对光的认识阶段： 弹性粒子－弹性波－电磁波－波粒二象性 • • • • • 1666年：牛顿提出微粒说，弹性粒子 1678年：惠更斯提出波动说，以太中传播的弹性波 1873年：麦克斯韦提出电磁波解释，电磁波 1905年：爱因斯坦提出光子假设 20世纪：人们认为光具有波粒二象性
为什么正午的天 空是蓝色的，而 傍晚的夕阳是红 色的呢？
瑞利散射指出，散射光的强度与波长的四次方成反比，正午时，大气 中的分子散射出阳光中波长较短的蓝色光线，使得天空变成了蓝色； 傍晚时，阳光平行于地平线入射，光线中的蓝光被散射掉了，进入人 眼的只剩下黄、红光，因此夕阳是红色的。
光学基础知识
∣Ns-N1∣2 Rs1=∣Ns+N1∣2
(1.52-1)2
=
= 0.0425
(1.52+1)2
T=1-R0s-Rs1=0.915
折射率
折射率在光学中是一个非常重要的参数。用符号 n 表示。
介质折射率的大小定义成光在真空中的速度与光在个质速度中的比值 N=C/V 式中N表示折射率，C表真空中之光速，V表示光在介质中的速度。
光学薄膜中的重要参数
❖ 反射率R ❖ 穿透率T ❖ 折射率N ❖ 色散
反射率R及穿透率T
100%
空
8.5%
气
0
BK7 基板 S
空气 N0=N1=1
BK7玻璃 Ns=1.52
A.O.I.=0°时
∣N0-Ns∣2 R0s=∣N0+Ns∣2
(1-1.52)2
=
= 0.0425
(1+1.52)2
空
1
气
91.5%
光学基础知识
基础理论
光学系统是由透镜组合而成。
学习要点： 1.光的基本原理。 2.透镜的几何光学成像理论，像差。
光的基本原理
光是自然界的产物，我们在学习的时候以光的特性及物理量加以说明。
光的类别： 紫外光 （180-400nm) 可见光（400-700nm) 近红外光 (700-4000nm) 红外光 (4-14μm) 远红外光 (14-10000μm)
光在水中速度是光速的四分之三，所以水的折射率为1.3，而一般光学 玻璃的折射率约为1.5（放在空气中）。
折射率还有一个特性，介质中的折射率会随光波波长而改变，这种关系 就是引起色散现象的原因。
色散
由于折射率是波长的函数N（?),所以当一束复色经折射后，因 各单色光的折射率各不相同，造 成折射方向有所差异，这种现 象称为色散.
光学基础知识详细版
光学基础知识详细版光学是一门研究光及其与物质相互作用的科学。
它不仅对科学研究和技术发展具有重要意义，而且在我们日常生活中也随处可见。
光学基础知识包括光的传播、光的反射、光的折射、光的干涉、光的衍射和光的偏振等方面。
1. 光的传播光是一种电磁波，它在真空中的传播速度约为每秒30万千米。
光在同一种均匀介质中沿直线传播，这是光学中的基本原理之一。
当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
2. 光的反射光的反射是指光线遇到界面时改变传播方向的现象。
根据反射定律，入射角等于反射角。
光的反射可以分为镜面反射和漫反射两种。
镜面反射是指光线在光滑表面上的反射，反射光线方向明确；漫反射是指光线在粗糙表面上的反射，反射光线方向杂乱无章。
3. 光的折射光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
根据折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一定的关系。
光的折射现象在生活中非常普遍，如眼镜、放大镜、显微镜等光学仪器都是基于光的折射原理制成的。
4. 光的干涉光的干涉是指两束或多束光线相遇时产生的光强分布现象。
光的干涉可以分为相干干涉和非相干干涉两种。
相干干涉是指频率相同、相位差恒定的光线相遇时产生的干涉现象；非相干干涉是指频率不同或相位差不恒定的光线相遇时产生的干涉现象。
光的干涉现象在光学测量、光学成像等领域有着广泛的应用。
5. 光的衍射光的衍射是指光线通过狭缝或障碍物时，发生偏离直线传播的现象。
光的衍射现象在光学成像、光学检测等领域有着重要的应用。
6. 光的偏振光的偏振是指光波的电场矢量在某一特定方向上振动的现象。
光的偏振可以分为自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光等。
光的偏振现象在光学通信、光学测量等领域有着重要的应用。
光学行业培训资料目录大全
光学行业培训资料目录大全光学是一门专门研究光的产生、传播、转换和控制的学科。
作为科学技术的重要分支之一，光学在各个领域都扮演着重要的角色。
为了提高光学从业人员的专业能力和素质，培训资料的编撰和积累至关重要。
本文将为大家提供一份，供参考学习。
一、光的基础知识1. 光的本质及其特性2. 光的传播方式和速度3. 光的波动理论与光的粒子性理论4. 光的干涉、衍射和偏振现象及其实际应用二、光的产生与激光1. 光的产生方式：自然光、人工光、激光2. 激光的产生原理和特点3. 常见的激光器种类及其应用领域4. 激光输出特性与功率密度控制三、光的检测与采集1. 光电传感器的原理与分类2. 光度计的原理及应用3. 光学探测器的工作原理与性能指标4. 光学成像与图像采集技术四、光的传输与纤维通信1. 光纤传输的原理和基本构成2. 光纤的传输特性及其对信号质量的影响3. 常见的光纤接口和连接技术4. 光纤通信系统的组成与调试五、光学元件与光学系统1. 常见的光学元件：透镜、棱镜、反射镜等2. 光学元件的设计、制造与检测3. 光学系统的设计原理与优化方法4. 光学成像系统的构建与性能评估六、光学测量与检测1. 光学量测的基本原理和方法2. 光学测量中的误差来源及其校准方法3. 光学测量技术在工业和科学研究中的应用4. 光学检测技术在质量控制和安全监测中的应用七、光学材料与光学加工1. 常见的光学材料及其特性2. 光学材料的制备与加工技术3. 光学薄膜的制备与应用4. 光学材料在光学器件与光学元件中的应用八、光学应用与前沿技术1. 光学领域的应用：光学通信、光学计算、光学传感等2. 光学技术在生物医学、环境保护等领域的应用3. 光学技术的发展趋势与前沿研究方向4. 光学工程师的就业和职业规划总结：光学作为一门重要的科学技术领域，培训资料的编撰和积累对从业人员的专业能力提升和职业发展至关重要。
本文提供了一份，涵盖了光学的基础知识、激光、光的检测与采集、光的传输与纤维通信、光学元件与光学系统、光学测量与检测、光学材料与光学加工、光学应用与前沿技术等方面的内容。
光学基础知识培训
如红外线、紫外线、X光
可见光区和电磁波谱
紫外线辐射 – C (UV-C) 100 – 280 nm 紫外线辐射 – B (UV-B) 280 – 315 nm 紫外线辐射 – A (UV-A) 315 – 380 nm 可见光 380 – 780 nm 红外线 A (IR-A) 780 nm – 1.4 μm 红外线 B (IR-B) 1.4 – 3 μm 红外线 C (IR-C) 3 μm – 1 μm
以光通量为例，其转换公式如下：
780
683
V
380
(
)
e
(
)d
对辐射量Φe进行视觉加权即可得到光通量Φ
• 光谱光效率（视见函数）
人眼对不同波长的感光灵敏度是不一样的，根据大量的观察结果，并取平均 后，得到了人眼对各种波长光的相对灵敏度，即视见函数
CIE明视觉光视效率V(λ)曲 线。 555nm光，即黄绿色时的 光视效率最高
光色基础培训（一）
——光色度基础
************ 杭州远方光电信息股份有限公司 (股票代码: 300306)
EVERFINE PHOTO-E-INFO CO., LTD
➢光度学概念 ➢色度学概念 ➢光色度测量仪器及方法
什么是光？
• 光是一种人类眼睛可以见的 电磁波（可见光谱）。
以椭圆形表示，椭圆上的 每一个点到中心的距离都是相 等的SDCM. 之所以图形呈现椭 圆形，是由CIE1931色度图颜色 表示的不均匀性决定的，如果 将之转换为1960均色图，情况 会好很多，椭圆基本上将变化 成接近圆形。
• Duv
Duv, 色差； 顾名思义，就是颜色的差异。在色度 图上就是两个点之间的距离。比如A颜 色跟B颜色，线段AB，就是他们的色差。
光学基础知识
人的眼睛
眼睛的聚焦能力主要来自角膜，但为了对不同距离的物体聚焦，眼睛靠改变晶状体的前表面的 曲率来实现的。
当眼的调节放松时，如果物体成像落在视网膜上的话，便为正视眼；如果物体成像落在视网膜 之后的称为远视眼，相反落在视网膜之前的称为近视眼。
正常眼睛调节所能看到的最短距离（近点）是100毫米，调节所能看到的最远距离（远点）是无 穷远。
在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影象变成模糊的，形成一个扩大的圆，这个圆就 叫做弥散圆。
人的肉眼所感受到的影像与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系，如果弥散圆 的直径小于人眼的鉴别能力，在一定范围内实际影像产生的模糊是不能辨认的。这个不能辨 认的弥散圆就称为容许弥散圆。
35mm照相镜头的容许弥散圆，大约是底片对角线长度的1/1000~1/1500左右。前提是画面 放大为5x7英寸的照片，观察距离为25~30cm。
畸变
被摄物平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸 变。
畸变像差只影响影像的几何形状，而不影响影 像的清晰度。这是畸变与球差、慧差、像散、场曲 之间的根本区别。
对于望远镜来说，色差、球差和像散是最有害的像差，应该得到有效控制，而场曲、畸变和彗 差是较为无害的，不影响中心清晰度，所以一般放在次要位置。
对于理想的反射面而言，镜面表面亮度取决于视点，观察角度不同，表面亮度也不同； 一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。
■光的折射定律 n1 sin i = n2 sin r
n1和n2分别表示两种介质的折射率； i为入射角，r为折射角。
折射率为光在两种介质种的传播速度之比，即 n2/n1 = v1/v2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
受照面上，单 位面元内的辐 射通量
单位面积上的 辐射强度
给定方向上的 单位立体角元 内的辐射通量
• 辐射度量和光度量的关系
光 光通量
度 光照度 学 参 光亮度 数 光强度
V(λ) 人眼视觉函数
辐射通量 辐 射
辐射照度 度 辐射亮度 学
参 辐射强度 数
如上表所示，辐射量和光度量的转换主要是人眼因数的参与。
光谱法
•通过在光敏器件前加滤色片 使色度探头的光谱灵敏度曲 线与CIE 1931 XYZ三刺激曲线 相匹配 •三刺激值法的颜色测量精度 直接与色度探头的匹配程度 相关。
SR-2
光谱亮度计
将描点亮度计中的照度探 测器接收部分更改为CCD，CCD 前方设置分光，这样就可以得到 光谱分布，从而得到亮度值，同 时可以精确的得到颜色参数。
成像亮度计
采用面阵CCD感光元件 （每个像素单元当做一个探测 器），CCD前设有光学成像系统 和用于匹配V(λ)曲线的光学元件。 通过一次曝光，测量平面内各点 的亮度和亮度均匀度。
如太阳光、烛光、电灯光。 • 在科学上的定义，光有时候 是指所有的电磁波谱。
如红外线、紫外线、X光
可见光区和电磁波谱
紫外线辐射 – C (UV-C) 100 – 280 nm 紫外线辐射 – B (UV-B) 280 – 315 nm 紫外线辐射 – A (UV-A) 315 – 380 nm 可见光 380 – 780 nm 红外线 A (IR-A) 780 nm – 1.4 μm 红外线 B (IR-B) 1.4 – 3 μm 红外线 C (IR-C) 3 μm – 1 μm
光度学的量
光度量
光通量
光照度
光亮度
光强度
光通量是指能够被人的视觉系统所感受到的那 部分光辐射功率的大小的度量。 单位：流明（lm） 。 符号：Φ
780
Km 380V () e ()d
光通量的空间密度，即单位立体角元内的光通量,称 为光强。 单位：坎德拉（cd）。符号：I 七个国际基本物理量（SI）之一
I d d
单位面积的光通量,称为光照度。 单位：勒克斯（lx）。符号：E 表征被照面所接收光的大小
E d dS
单位表面上在某一方向的光强密度。即被视物体在 视线方向单位投影面积上的发光强度。 单位：坎德拉每平方米 （cd/m2 ）。符号：L 表征发光面的明亮程度
L dI dS
转换关系
光通量Φ
色纯度是指该颜色和其主波长颜色之 间的接近程度。
PURE ES / ED
主波长大致表明颜色的基本色调； 色纯度给出了大致的饱和度； 在单色光中用这样的表示颜色更直观
• 色容差
两个颜色比较时，人眼感觉不出颜色变化的最大范围称为颜色的宽容 量，也叫恰可察觉差。也就是我们常常提到的色容差，单位是SDCM(标准配 色偏差----Standard Deviation of Color Matching)
激值。
X k 780Φ(λ) • x(λ) • dλ 380
Y k 780Φ(λ) • y(λ) • dλ 380
Z k 780Φ(λ) • z(λ) • dλ 380
• 色品坐标
三刺激值和它们之和的比，称为色
品坐标。色坐标可以精确的表
示颜色。
x
X
，
X Y Z
y Y ， X Y Z
z Z X Y Z
• 三原色
一般来说光源发出的光都可以由三种单色光混合得到，但这3种单 色光的任何一种不能由其余两种产生。这三种色便称为三原色。
三原色有很多选择。 RGB系统的三原色： 红（R）λR= 700.0nm 绿（G） λG= 546.1nm 蓝（B） λB= 435.8nm
• CIE1931 XYZ 色系统
• 显色指数（Color Rendering Index）
表征物体在被测光下的颜色和基准光(A光源)照明的颜色的符合程度
卤素灯下
低压钠灯下
金卤灯下
显色指数（CRI）的计算方法
• 以黑体或标准照明体D作为参考光源，将其显色指数定为100；
• 对在参考光和待测光源下对标准样品形成的色差进行考察，以此评定光
通常过程中，我们研究光，主要是 针对可见部分而言。
一、光度学
在可见光波段内，考虑到人眼的主观因素后的相应计量学 科称为光度学。
光度学是1760年由朗伯建立的， 定义了光通量、发光强度、照度、 亮度等主要光学光度学参量，并用 数学阐明了它们之间的关系。
光度学测量的不是纯粹的物理量， 而是一种心理物理量。
由于从实际光谱中选定的红、绿、蓝三原色光不可能调(匹)配出存在于自 然界的所有色彩，CIE于1931年从理论上假设了并不存在于自然界的三种 原色，即理论三原色，以X，Y，Z表示，以期从理论上来调(匹)配一切色彩。
CIE 1931 XYZ标准色度系统
• 三刺激值
待测颜色在和指定三原色匹配时，
所需三原色的数量，称为三刺
照度E
光强I
★I=E×d2
• 距离平方反比定律
垂直于光线传播方向的照度与光源在该方向的光强成正比，与光源 到表面的距/R2
I
★I=E×r2
点光源或近似点光源下成立。
E=Icos3θ/H2
辐射度学
辐射度学
辐射通量
辐射照度
辐射亮度
辐射强度
单位时间内通 过某一面积的 辐射能量
应用实例：光谱仪HAAS2000和ALI装置组成的LED光强测试系统\光谱辐 射亮度计SR-2
分光-积分结合技术(SBCT)
远方专利技术
1
参考探头 测出光度量
4 乘以K1
3 得出光谱 解析校正系数K1
2
快速光谱仪测出 光源光谱功率分布
得到待测 5 样品的精确光度量
测量光度量时，光谱修正因子为：
780
色温也是表示颜色的一种方法，只不 过它的描述并不像色坐标那么精确。
自然光
晴朗的天空 阴云的天空 白天北窗射进的光 头顶的太阳光
圆月 地平线上的太阳光
色温
1200070006500525041521850-
光色
色温
-7500 -5500 -4500 -3300 -2800 -2100
相应的电光源
兰色金属卤化物灯 白色金属卤化物灯 汞灯 暖色荧光灯 白炽灯 高压钠灯
780
Pt V d Ps sreld
K1 ccf
360 780
360 780
Pt sreld Ps V d
380
380
在计算中积分变成求和：
780
780
PtiVi
Psisreli
其中：Pti:
待测灯相对光谱功率分布 ccf
i380 780
i380 780
Psi: 标准灯相对光谱功率分布
求比两次结果
电源 PHOTO
2000J 精度来自于光度探测器，其关键是探
头光谱响应与V(λ)曲线的精确匹配。
分光法
设备：积分球、 光谱仪haas2000 供电电源
组成结构：
积分球
电源
测量原理 测出绝对光谱功率分布P(λ)， 与V(λ)加权积分，就可以求 出光通量。
780
G K V () P()d 380
照度分布法是测量光通量最好的方法
➢ 被测灯无需处于中心 ➢ 测量距离没有严格要
求。
➢ 取样步长足够小 ➢ 具有良好的余弦修正 ➢ 被测灯高度稳定
光强积分法
总光通量测量：
2
tot 0
I ( ,)sin dd
0
区域光通量测量：
zone
2 1
2 I ( ,)sin dd
1
颜色参数测量
三刺激值法
照度测量
光度探测器的一般组成
光度探头的光谱灵敏度曲线与 V(λ)曲线的匹配，CIE用f1’来表 示光度探头的失匹配程度
JJG245中关于光照度计示值误差和匹配误差的要求
Z-10 柱面照度计
PHOTO 2000GO/μ/…
光强测量
• 光源光强的测量一般通过照度测量和照度平方反比计算得出
I=E×R2
源的显色性，用显色指数来表示。
Ri 100 4.6Ei
i 1 ~ 14
• 一般显色指数定义为1~8号样品的特殊显色指数的平均数，表达式为：
8
Ra
1 8
Ri
i 1
R1-R8
R9-R14
CRI-Ra评价系统的问题 Ra=72 R9=-10
Ra=82 R9=-90
• 主波长
• 色纯度
某种颜色S可以通过单色光D和参照 光E混合而得，那么D的波长λd就是 S的主波长。
SR-2
CX-2A/B
光通量测量
光通量测 量
积分球法
分布光度 计法
积分法
分光法
照度积分 法
光强积分 法
分光-积分 法（SBCT)）
积分球法
积分法
设备：积分球、 光度计 PHOTO 2000J 供电电源
组成结构：
测量原理
ES
S
4R2
• 1
EC
C
4R 2
• 1
标准灯 被测灯
积分球
C
EC ES
•S
haas200
可以消除探头的V(λ)匹配带来的误差， 精度主要取决于光谱辐射计的精度。
分光法的延伸
分光法的测量原理是测出光谱功率分布P(λ)，与V(λ)加权积分，就 可以求出光通量。
780
G K V () P()d 380
如果对系统进行合适的标定后，该原理实际上适合所有光度量的 测量，不单指光通。这也就意味着，照度，光强，亮度也是可以用同 样的方法进行测量，其优点依然是消除探头的V(λ)匹配带来的误差。