应用光学课程设计例子(学生)
应用光学第2版课程设计 (2)
应用光学第2版课程设计1. 课程概述应用光学是光学的一个重要分支，它不仅仅关注光的传播和反射等基本性质，更注重光在实际应用中的作用。
本课程旨在通过教授应用光学基本理论和实践应用，使学生了解光学在现代科学和工程中的重要作用以及其应用领域的最新研究进展。
2. 课程目标•了解应用光学的基本理论，掌握基本光学原理；•掌握光学测量与检验的基本方法和技能；•熟练掌握应用光学在机械加工、无损检测、电子通信、生命科学等领域的应用；•综合运用所学知识，提高解决实际问题的能力。
3. 课程内容及教学安排本课程拟进行15次课程学习和2次实验教学。
教学内容和安排如下：第1-2周：光的基本性质和传播规律•光与电磁波•光的波动性和粒子性•光在介质中的传播规律第3-4周：光线的传播和反射•光的反射定律•平面镜成像•球面镜和透镜成像第5-6周：光线的折射和色散•光的折射定律•柱棒棱镜的折射和偏转•光的色散和分光元件第7-8周：光学仪器与检测技术•干涉计和干涉条纹的形成•光的偏振和检测•光谱分析和光谱仪器第9-10周：光学设计和成像系统•成像系统的基本要素与成像质量指标•透镜系统的设计和优化•成像系统的实际应用案例第11-12周：应用光学在机械制造中的应用•线性测量技术和激光测距仪•光刻机和光刻板制造•制造中的光学检测技术第13-14周：应用光学在生命科学中的应用•透射电子显微镜•光学显微镜和活细胞成像技术•光学检测技术在生物科学中的应用4. 实验设计实验一：干涉测量实验使用差分干涉仪对一束光进行干涉测量，并绘制干涉和相位条纹图。
实验二：透镜成像实验使用凸透镜进行成像实验，考察不同物距、像距下的成像情况，绘制成像光路图，并测量透镜的焦距。
5. 教材推荐•《应用光学第2版》（庞泉光主编，清华大学出版社）•《光学工程手册》（宋士刚主编，机械工业出版社）•《现代光学基础》（曹必信著，科学出版社）6. 参考文献1.J. W. Goodman, “Introduction to Fourier Optics”,3rd ed., Roberts and Company Publishers, 2005.2.J. E. Greivenkamp, “Field Guide to GeometricalOptics”, SPIE Optical Engineering Press, 2004.3.A. Papoulis, S. U. Pill, “Probability, Random Variables and Stochastic Processes”, 4th ed., McGraw-Hill Education, 2002.。
应用光学第四版课程设计
应用光学第四版课程设计一、引言应用光学是光学的一个分支，它研究如何将光学原理应用到实际问题中去。
在现代科技领域，应用光学的应用越来越广泛，包括激光、光纤通信、生物医学、光学检测等诸多领域。
《应用光学》第四版是应用光学领域中非常重要的一本教材。
本文将针对该教材，进行一次课程设计，以期帮助学生更好地理解和掌握该领域的知识。
二、教学目标本次课程设计的教学目标为：•让学生了解应用光学的基本原理和应用方法；•引导学生掌握激光的基本原理和技术应用；•通过案例分析和实验操作，让学生进一步了解应用光学在现实生活中的广泛应用。
三、课程安排3.1 教学内容第一讲：基本光学原理•光的本质及光的产生、传播、衍射等基本原理；•衰减及反射、透射光的基本概念；•简单光学元件如凸透镜、凹透镜的光学原理。
第二讲：激光基础•激光的定义及发射原理；•激光的光学特性及其应用；•不同类型激光分别适用于哪些领域。
第三讲：激光技术与应用•激光加工、激光切割及激光打标的原理及应用；•激光在医疗、通信、检测、军事等领域的应用案例。
第四讲：应用光学实验•光阑实验；•牛顿环实验；•反射、折射实验。
3.2 教学方法为了使学生更好地掌握应用光学的基本原理和方法，我们将采用以下教学方法：•理论讲解，引导学生了解基本的光学原理和应用方法；•案例分析，让学生进一步了解应用光学在实际生活中的应用；•实验操作，让学生通过实验进一步巩固所学内容。
四、考核方式为了确保学生对于应用光学的掌握，我们将采用以下考核方式：•期末考试：用于测试学生对于应用光学和激光技术的基本知识的掌握情况；•课程论文：要求学生撰写一篇关于某个领域内应用光学的论文，以检验学生在实际问题中运用所学知识的能力；•实验报告：要求学生撰写应用光学实验报告，以检验学生在理论基础上运用知识解决实际问题的能力。
五、教学资源为了保证教学质量，我们将利用以下教学资源：•课本：《应用光学第四版》；•视频教学资源：如MOOC平台上的相关应用光学课程视频；•实验室：学校的光学实验室和物理实验室。
应用光学课程设计-1-40
视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.54棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 施密特屋脊棱镜(k = 3.04) 材料：k9目镜：2-35N0.2 10 倍炮对镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.55棱镜出射面与分划板距离：a = 42mm；棱镜和材料: 靴型屋屋脊棱镜(k = 2.98)，材料：k9目镜：2-35N0.3 10 倍潜望镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.55棱镜出射面与分划板距离：a = 45 mm；潜望高：300 mm棱镜和材料: 普罗11型棱镜(k = 3.0)，材料：k9目镜：2-35N0.4 10 倍潜望镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.575 ，棱镜出射面与分划板距离：a = 45 mm；潜望高：300 mm棱镜和材料: 五角屋脊棱镜(k = 4.233)，材料：K9目镜：2-35视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.64棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: D1J-450屋脊棱镜(k = 3.552)，材料：Bak7目镜：2-35N0.6 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.64棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: D1J-600屋脊棱镜(k = 2.646)，材料：k9目镜：2-35N0.7 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.64棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: D1J-800屋脊棱镜(k = 1.96)，材料：Bak7目镜：2-35N0.8 10 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.54棱镜出射面与分划板距离：a = 28 mm；棱镜和材料: 普罗1型棱镜(k = 4)，材料：k9目镜：2-35视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.47棱镜出射面与分划板距离：a = 43 mm；棱镜和材料: 靴型屋脊棱镜(k = 2.98)，材料：k9目镜：2-28N0.10 10 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 19.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.52棱镜出射面与分划板距离：a =25mm；棱镜和材料: 普罗1型棱镜(k = 4)，材料：k9目镜：2-28N0.11 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4.5mm ; 镜目距：p = 19.5mm 分辨率：渐晕系数：k = 0.51棱镜出射面与分划板距离：a = 10mm;棱镜和材料: D1J-800屋脊棱镜(k = 1.96)，材料：Bak7目镜：2-28N0.12 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.53棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 别汉屋脊棱镜(k = 5.7)，材料：Bak7目镜：2-28N0.13 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.53棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 阿贝屋脊棱镜(k =5.196)，材料：Bak7目镜：2-28N0.14 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 5mm ; 镜目距：p = 25mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.53棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 列曼屋脊棱镜(k = 5.196)，材料：Bak7目镜：2-28N0.15 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.58棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 斯密特屋脊棱镜(k = 3.04)，材料：k9目镜：2-25N0.16 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: D1J-450屋脊棱镜(k = 3.558)，材料：k9目镜：2-25N0.17 10 倍观察镜：视场：：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm分辨率：; 渐晕系数：k = 0.42棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: D1J-600屋脊棱镜(k = 2.646)，材料：k9目镜：2-25N0.18 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: D1J-800屋脊棱镜(k = 1.96)，材料：Bak7目镜：2-25N0.19 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 别汉屋脊棱镜(k = 5.7)，材料：Bak7目镜：2-25N0.20 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 阿贝屋脊棱镜(k = 5.196)，材料：Bak7目镜：2-25N0.21 10 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.6棱镜和材料: 普罗1棱镜(k = 4)，材料：Bak7目镜：2-25N0.22 10 倍潜望镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 30 mm；棱镜和材料: 普罗11棱镜(k = 3)，材料：k9目镜：2-28潜望高：300mmN0.23 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 斯密特屋脊棱镜(k = 3.04)，材料：k9目镜：2-28N0.24 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: D1J-450屋脊棱镜(k = 3.558)，材料：Bak7目镜：2-28N0.25 10 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜和材料: D1J-600屋脊棱镜(k = 2.646)，材料：k9目镜：2-28N0.26 8 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 别汉屋脊棱镜(k = 5.7)，材料：k9目镜：2-28N0.27 8 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: D1J-800 屋脊棱镜(k = 1.96)，材料：k9目镜：2-28N0.28 8 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 15mm；棱镜和材料: 阿贝屋脊棱镜(k = 5.196)，材料：k9目镜：2-28N0.29 8 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 15 mm；棱镜和材料: 别汉屋脊棱镜(k = 5.7)，材料：k9目镜：2-28N0.30 8 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 15 mm；棱镜和材料: 列曼屋脊棱镜(k = 5.196)，材料：k9目镜：2-28N0.31 8 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 26.3 mm；棱镜和材料: 保罗1棱镜(k = 4)，材料：Bak7目镜：2-28N0.32 8 倍炮对镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 41.6 mm；棱镜和材料: 靴型屋脊棱镜(k = 2.98)，材料：k9目镜：2-28N0.33 8 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 斯密特屋脊棱镜(k = 3.04)，材料：k9目镜：2-28N0.34 8 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 列曼屋脊棱镜(k = 4.619)，材料：k9目镜：2-28N0.35 8 倍观察镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 阿贝屋脊棱镜(k = 5.196)，材料：k9目镜：2-28N0.36 8 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 25mm；棱镜和材料: 保罗1棱镜(k = 4)，材料：k9目镜：2-25N0.37 8 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 列曼屋脊棱镜(k = 5.196)，材料：k9目镜：2-25N0.38 8 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 阿贝屋脊棱镜(k = 5.196)，材料：k9目镜：2-25N0.39 8 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 10 mm；棱镜和材料: 别汉屋脊棱镜(k = 5.7)，材料：k9目镜：2-25N0.40 8 倍双目望远镜：视场：; 出瞳直径：d = 4mm ; 镜目距：p = 10.5mm 分辨率：; 渐晕系数：k = 0.5棱镜出射面与分划板距离：a = 25.3 mm；棱镜和材料: 保罗1棱镜(k = 4)，材料：k9目镜：2-13目镜2-352w = 500f’= 25D’=6mmP’/f’ = 1.036目镜2-282w = 570f’= 20.216D’=5mmP’/f’ = 1.042目镜2-252w = 640f’= 15.597D’=4mmP’/f’ = 0.733棱镜b 计算：薄透镜：厚透镜：或 dWhere:。
应用光学课程设计-学生资料
一、 在平行光路中工作的棱镜，绕垂直于棱镜主截面的z轴转 动
平行光路中，只需要考虑像空间的方向，而不用考虑其位置 P和P′都看作自由向量。根据转动定理
y
z
x
z’
y’
x’
［例一］ 在下图中，棱镜2、3一起绕O1O2转θ,然后棱镜3 再按同一方向绕O4O3转θ，求出射光轴的方向和像的方向 的变化。
①先确定棱镜转动前的成像方向。属于单一主截面的系统， 没有屋脊面， z′与z同向。光轴同向，总反射次数为偶数， 根据物像相似的关系，y′与y也同向。
y
z
x
当棱镜绕z轴转θ时，如果反射次数为偶数，则像空间方
向不变，如果反射次数为奇数，则像空间绕z轴转2θ。和讨
论平面镜旋转时结论完全相同。
在屋脊棱镜的情形，P=z,P′=z′=-z，得 ：
［A′］=［(-1)n-1θP′］+［θP］=［(-1)nθz］+[θz］
当总反射次数n为偶数时， ［A′］=[θz］+［θz］=0
当入射和出射光轴平行反向，棱镜绕光轴转θ，反射 次数n为偶数时像转2θ，反射次数n为奇数时像不转。
y
z
x
x’ z’ y’
三、 出射和入射光轴垂直，棱镜绕入射光轴转动
有: P=x,P′=x′ 得： ［A′］=［(-1)n-1θx′］+［θx］ 当n为偶数时: ［A′］=［-θx′］+［θx］ 当n为奇数时: ［A′］=［θx′］+［θx］ 当入射和出射光轴垂直时，棱镜绕入射光轴转θ ，如果反 射次数为偶数，像空间首先绕出射光轴统-θ，然后绕入射光 轴转θ；如果反射次数为奇数，则像空间首先绕出射光轴转θ， 然后再绕入射光轴转θ。
(吕军)课程设计--设计8倍观察镜
齐鲁工业大学课程设计专用纸 成绩课程名称 应用光学课程设计 指导教师 杨菁院 （系） 理学院 专业班级 光信11-1班学生姓名 聂鸿坤 学号 200111021023 设计日期课程设计题目 设计一个8倍的观察镜一、 光学系统的技术要求全视场： 2ω=6°出瞳直径： D ´=5mm出瞳距离： l z ´=20mm分辨率： α=6"渐晕系数： k =0.61棱镜的出射面与分划板之间的距离： a =15棱镜为列曼屋脊棱镜，材料已知为K9；目选为2-28二、 目镜的计算目镜是显微系统和望远系统非常重要的一个组成部分，但目镜本身一般不需要设计，当系统需要使用目镜时,只要根据技术要求进行相应类型的选取即可。
根据已知的视放大率求出2ω´，即：tan ω´=Γ·tan ω,代入以上数据可求出ω´=22°44´，所以2ω´=45°28´。
本次所用目镜已知为目镜2-28，从《光学仪器设计手册》上可以得到相关数据，如：目镜焦距'2f =20.216，目镜系统的厚度d 目=29等三、 物镜的计算1、根据目镜焦距'2f 求取物镜焦距'1f ：由 Γ='1f /'2f 带入数据可得：'1f =20.216×8=161.728mm2、物镜的通光口径：由Γ= D/ D ´带入数据得: D=5×8=40mm3、物镜的相对孔径D/'1f :根据题目所给的视场大小和相对孔径的大小可选为双胶合物镜，其结构如下图：相对孔径：D/'1f =40/161.278=0.2437mm四、 计算分划板1、分划板的直径：D 分=2tan ω×'1f =2×tan 3×161.728=16.95mm2、根据《光学仪器设计手册》可查的D 分∈（10,18）时其厚度d 分及公差值为2±0.3(mm)3、分辨率α：α=140"/ D=140"/40=3.5"<6"符合要求。
应用光学课程设计
齐鲁工业大学课程设计专用纸 成绩课程名称 应用光学课程设计 指导教师院 （系） 专业班级学生姓名 学号 200911021033 设计日期课程设计题目 （二）设计一个10倍的双目望远镜一．设计题目要求：设计一个10倍的双目望远镜，其设计要求如下： （1）视放大率 10xΓ= （2）全视场 26oω=（3）岀瞳直径 '4D mm =（4）岀瞳距离'11z l mm=（5）鉴别率 "6α=（6）渐晕系数 0.6k = （7）棱镜的出射面与分划板之间的距离 28.3a = （8）选取普罗I 型棱镜，其棱镜材料为BKA7 （9）选用目镜类型为 2-28二．拟定系统的原理方案光学系统初步设计的第一步工作就是拟定系统的结构原理图。
下面，结合仪器的光学性能和技术来简单讨论系统的结构。
（1）双目望远镜由一个物镜，两个棱镜，一个分划镜和一组目镜组成。
（2）光学系统为了便于观察，系统应成正像，所以必须加入倒像系统。
三．光学系统的外形尺寸计算 （一）目镜的计算目镜是望远镜系统非常重要的一个组成部分，但是目镜本身不需要设计，当系统需要使用目镜时，只要根据技术要求进行相应类型的选取即可。
1.已知本次设计的观察镜的视放大倍率Γ及视场角2ω，求出'2ω，即'tg tg ωωΓ=则 '22()arctg tg ωω=Γ⨯2.因为目镜有负畸变（3%:5%），所以实际应取：'22()2()5%arctg tg arctg tg ωωω=Γ⨯+Γ⨯⨯由上式可以求得'258.08o ω=3.然后求目镜的焦距本次选用目镜2-28，其各项值据《光学仪器手册》可以查得：'20.216f = ' 4.49f s = 18.27f L =- ''/ 1.042P f = 5.0d =4.在本次设计中所需的目镜的结构形式为已知条件，即所选目镜为2-28根据 '258.08o ω= '4D mm = '11z l mm =由以上要求，选取目镜2-28结构如图1所示。
应用光学课程设计---双筒棱镜望远镜设计
应用光学课程设计一、设计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）二、本课程设计的目的和要求1、综合运用课程的基本理论知识，进一步培养理论联系实际的能力和独立工作的能力。
2、初步掌握简单的、典型的、与新型系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。
3、巩固和消化课程中所学的知识，初步了解新型光学系统的特点，为学习专业课与进行毕业设计打下好的基础。
三、设计技术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四、设计报告撰写内容本课程设计要求以设计报告形式完成以下工作：1、认真学习相关像差理论和光学设计知识，做好笔记，完成例题作业并上交；2、根据所讲内容进行本设计具体参数以及结构形式的选择，说明选择理论依据；3、进行本设计的外形尺寸计算，要求写明计算过程；4、使用PW法进行初始结构参数r、d、n的求解，要求写明计算过程；5、计算本设计的像差容限，使用Tcos软件完成设计的模拟和计算，手工修改结构参数进行像差的校正；6、绘制相应的像差曲线图和计算数据报表；7、写出本次课程设计的心得体会。
第5章 望远系统设计范例题目：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 。
应用光学课程设计-张一鸣
应用光学课程设计——火炮周视瞄准镜设计学院：光电学院班级：04011609姓名：张一鸣学号：1120161069 日期：2017年9月10日目录一、火炮周视瞄准镜概述 (1)二、光学系统的技术要求 (1)1.1光学系统特性的主要参数 (1)1.2主要参数的大致说明 (2)三、光学系统的设计计算内容 (2)四、光学系统的参数总结 (11)五、光学系统的原理示意图 (12)六、工程伦理与职业道德 (12)七、环境与可持续性 (13)八、技术与社会 (13)九、法律与法规 (13)十、个人与团体 (14)十一、参考文献 (14)十二、附录 (14)棱镜转动定理 (14)一、火炮周视瞄准镜概述火炮周视瞄准镜作为一种广泛应用于军事领域的、起着重要作战作用的军用瞄准镜，可以配备于多种作战炮类武器，比如加农炮、加榴炮、火箭炮、榴弹炮等等。
它可以用于车内观察，也可以标定方向，它与高低脚装定装置一起构成独立线式火炮瞄准具。
火炮周视瞄准镜，顾名思义，具有周视性能，从而可以达到扩大观察范围，全方位观察周围情况的目的。
并且由于其自身设计的原因，我方炮兵不用改变自己的位置和方向，就可以观察到四周，并且可以精确的指示目标和瞄准射击。
因此，周视瞄准镜是一种使用的军用光学仪器。
二、光学系统的技术要求2.1光学系统特性的主要参数：视放大率： ⨯=Γ7.3物方视场角： ︒=102ω出瞳直径： mm D 4'=出瞳距离： mm l z 20'≥潜望高： mm H 185=要求成正像：光学系统要求实现：俯仰瞄准范围︒±18水平瞄准范围︒360俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数： 5.0=K2.2主要参数的大致说明：1、视放大率3.7是角放大率，光学系统具有扩大视角的作用，同时必须保证一定的分辨角，满足仪器的精度要求。
2、视场角︒10，代表望远系统能够同时观察到的最大范围。
3、出瞳直径4mm ，应不小于人眼的瞳孔的直径（白天约2mm ，黄昏约4~5mm ，夜间可达到8mm ），从主观光亮度的要求出发，大部分军用观察瞄准仪器都要求能够在白天喝黄昏同时使用，因此取4mm 。
应用光学课程教案设计模板
课程名称：应用光学授课班级：XX级XX班授课时间：XX课时教学目标：1. 知识目标：（1）使学生掌握应用光学的基本原理和基本概念。
（2）使学生了解光学仪器的工作原理和应用。
（3）使学生具备分析光学问题、解决实际问题的能力。
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数据分析能力。
（3）培养学生创新思维和团队合作精神。
3. 情感目标：（1）激发学生对光学知识的兴趣，培养学生对科学探索的热情。
（2）培养学生严谨的科学态度和求实的精神。
教学内容：1. 光的传播与折射2. 光的反射与全反射3. 透镜与光学系统4. 光学仪器5. 光的干涉与衍射6. 光谱分析7. 光学信息处理教学过程：一、导入1. 通过生活中的实例，如眼镜、放大镜等，引导学生关注光学现象。
2. 提出问题：光学现象背后的原理是什么？如何应用光学知识解决实际问题？二、新课讲授1. 光的传播与折射- 讲解光的传播规律，介绍折射定律。
- 通过实验演示，使学生观察光的折射现象。
2. 光的反射与全反射- 讲解光的反射规律，介绍全反射现象。
- 通过实验演示，使学生观察光的反射现象。
3. 透镜与光学系统- 讲解透镜的类型和成像规律。
- 通过实验演示，使学生了解透镜成像原理。
4. 光学仪器- 介绍显微镜、望远镜等光学仪器的原理和应用。
- 通过实物展示，使学生了解光学仪器的构造和功能。
5. 光的干涉与衍射- 讲解光的干涉和衍射现象。
- 通过实验演示，使学生观察光的干涉和衍射现象。
6. 光谱分析- 讲解光谱分析的基本原理和应用。
- 通过实验演示，使学生了解光谱分析的过程。
7. 光学信息处理- 介绍光学信息处理的基本原理和应用。
- 通过实验演示，使学生了解光学信息处理的方法。
三、课堂练习1. 课后布置相关习题，巩固所学知识。
2. 组织学生进行小组讨论，分析实际问题，提高解决问题的能力。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容，强调重点和难点。
应用光学课程设计-15倍双目望远镜
应用光学课程设计报告———15倍双目望远镜姓名：班级学号：指导教师：光电工程学院2016年01月04日一、望远镜系统的原理 (3)二、课程设计的内容及要求 (3)三、光学元件尺寸计算及数据处理总结 (4)（一）、目镜的计算 (4)（二）、物镜的结构形式及外形尺寸计算 (7)（三）、计算分划板 (7)（四）、计算棱镜 (8)（五）、像差计算 (9)（六）、建立数据文件 (15)一、望远镜系统的原理亥普勒望远镜的原理示意如下图1所示：图 1图中可见亥普勒望远镜是由正光焦度的物镜与正光焦度的目镜构成，与显微镜不同的是望远镜的光学间隔为0，平行光入射平行光射出。
其系统的视觉放大倍率为：'//D D f f e o-=''-=Γ 式中，0f '为物镜的焦距；e f '为目镜的焦距；D 为入瞳直径；'D 为出瞳直径。
在此成像过程中，有一个实像面位于分划面上，可以实现相应的瞄准或测量。
由于亥普勒望远镜成倒像不利于观察，故而需在系统中加入一个由透镜或棱镜构成的转像系统。
军用望远镜的转像系统多是用两个互相垂直放置的180-II D 棱镜（即保罗棱镜）组成。
伽利略望远镜是由正光焦度的物镜和负光焦度的目镜组成，其视觉放大率大于1，形成的是正立的像，无需加转像系统，也无法安装分划板，应用较少。
二、课程设计的内容及要求1、根据已知的一些技术要求，进行外型尺寸计算；1）目镜的选取及计算；2）物镜的结构型式及外型尺寸计算； 3）分划板的外型尺寸计算；4）棱镜的类型选取及外型尺寸计算； 2、像差计算1）求取棱镜的初级像差； 2）求取物镜的初级像差；3）根据物镜的像差求出双胶合物镜的结构参数。
3、计算象差容限；4、根据物镜的结构参数及棱镜的结构参数进行部分光线追迹，初步求出像点的位置及象差的大小；5、利用前几步计算出的初始结构参数制作数据文件；6、利用数据文件上机操作、计算。
并用像差容限加以评价系统的可实用性，如果结果不满足像差容限的要求，则需修改初始结构参数，再进行上机操作，如此反复，直至满足要求为止。
应用光学课程教案模板范文
课程名称：应用光学授课教师：[教师姓名]授课班级：[班级名称]授课时间：[具体日期]教学目标：1. 知识目标：- 理解和应用光学的基本原理，如光的直线传播、反射、折射、衍射和干涉等。
- 掌握光学元件（如透镜、棱镜、反射镜等）的工作原理和特性。
- 了解光学在日常生活、工业生产和科学研究中的应用。
2. 能力目标：- 能够分析和解决简单的光学问题。
- 培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
3. 情感目标：- 激发学生对光学领域的兴趣和好奇心。
- 培养学生的科学探究精神和团队合作意识。
教学内容：1. 光的基本性质2. 透镜和反射镜3. 光的干涉和衍射4. 光学仪器和系统5. 光学在生活中的应用教学过程：一、导入新课（5分钟）- 通过提问或展示光学现象图片，激发学生对光学的好奇心。
- 简要回顾光学的基本概念，如光的直线传播、反射、折射等。
二、讲授新课（40分钟）1. 光的基本性质（10分钟）- 光的直线传播- 光的反射和折射- 光的色散2. 透镜和反射镜（15分钟）- 凸透镜和凹透镜- 平面镜和球面镜- 透镜和反射镜的组合3. 光的干涉和衍射（10分钟）- 光的干涉现象- 光的衍射现象- 干涉和衍射的应用4. 光学仪器和系统（5分钟）- 显微镜- 望远镜- 摄像机5. 光学在生活中的应用（5分钟）- 眼镜- 光纤通信- 光学存储三、课堂练习（10分钟）- 给学生提供一些简单的光学问题，让他们通过计算或实验来解决问题。
四、课堂小结（5分钟）- 回顾本节课的重点内容。
- 强调光学原理在实际应用中的重要性。
五、课后作业（5分钟）- 布置一些课后练习题，巩固学生对光学知识的掌握。
- 布置一些实验报告，让学生了解光学实验的步骤和数据分析方法。
教学资源：- 教科书- 多媒体课件- 光学实验器材- 网络资源教学评价：- 课堂表现：观察学生的参与度和回答问题的情况。
- 作业完成情况：检查学生的作业质量和完成度。
- 实验报告：评估学生的实验操作能力和数据分析能力。
应用光学第四版课程设计
应用光学第四版课程设计1. 课程概述本课程是应用光学第四版的课后设计，旨在帮助学生深入理解应用光学的基本原理和实际应用。
本课程以问题为导向，通过探究光学现象和实验验证，加深对光学知识的理解。
2. 课程目标•熟练掌握应用光学的基本原理和实际应用；•能够理解并解决与应用光学相关的实际问题；•具有一定的实验设计，数据处理和报告撰写能力。
3. 教学内容1.高斯光学•高斯光束的概念及特性•几何光学和物理光学之间的转化•欧拉公式及应用•理想成像系统的特性2.相干光学•干涉和衍射现象•奇异分解定理•自相干和互相干性质•前向散射问题3.激光光学•激光的产生和放大原理•激光谱学的基本概念•激光的各种应用4.光学仪器•光学显微镜和电子显微镜•光谱仪和干涉仪•激光雷达和光学测距仪4. 实验设计本课程设置了两个实验项目，分别为：1.摩尔条纹的实验验证：通过一个简单的光路，让学生了解摩尔条纹的形成原理，并实际验证条纹模型的正确性。
2.激光测距实验：通过使用激光测距仪进行测距，让学生了解激光测距的基本原理，并深入了解仪器的构成和工作原理。
5. 考核方式本课程的考核方式将参考学生成绩的综合发展情况，采用以下方式：1.平时作业：根据学生上课的表现和平时完成资料、练习的情况，进行评估。
2.实验成绩：根据学生完成实验的情况和实验报告的质量，进行评估。
3.期末考试：考试内容涵盖本课程的所有知识点，以选择题、计算题和应用分析题为主。
6. 授课方式本课程将采用线上线下相结合的授课方式。
授课内容将在线上进行，实验将组织线下进行，并采取分散实验时间的方式，确保学生的安全。
7. 参考资料•应用光学（第四版）（美）A·E·西耶（Herbert A.Meyerhoff）著，梁积懋等译•应用光学实验指导书（第四版）郭志华著，吴稳强等译8. 总结本课程通过问题导向的方法，让学生深入理解应用光学的原理和应用，并通过实验验证增强了学生的实践能力。
应用光学课程设计---双筒棱镜望远镜设计
应用光学课程设计一、设计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）二、本课程设计的目的和要求1、综合运用课程的基本理论知识，进一步培养理论联系实际的能力和独立工作的能力。
2、初步掌握简单的、典型的、与新型系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。
3、巩固和消化课程中所学的知识，初步了解新型光学系统的特点，为学习专业课与进行毕业设计打下好的基础。
三、设计技术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r= 6倍；2、物镜的相对孔径D/f丄1: 4（D为入瞳直径，D = 30mm）;3、望远镜的视场角2宀=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。
& lz '〜810mm四、设计报告撰写内容本课程设计要求以设计报告形式完成以下工作：1 、认真学习相关像差理论和光学设计知识，做好笔记，完成例题作业并上交；2、根据所讲内容进行本设计具体参数以及结构形式的选择，说明选择理论依据；3、进行本设计的外形尺寸计算，要求写明计算过程；4、使用PW 法进行初始结构参数r、d、n 的求解，要求写明计算过程；5、计算本设计的像差容限，使用Tcos软件完成设计的模拟和计算，手工修改结构参数进行像差的校正；6、绘制相应的像差曲线图和计算数据报表；7、写出本次课程设计的心得体会。
第5章望远系统设计范例题目：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6倍；2、物镜的相对孔径D/f丄1: 4 （D为入瞳直径，D = 30mm）;3、望远镜的视场角2宀=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。
应用光学课程设计例子(学生)
应用光学课程设计一.题目：8倍观察镜的设计 二.设计要求全视场： 2ω=7°； 出瞳直径： d=5mm ； 镜目距： p=20mm ； 鉴别率：α=''6； 渐晕系数： k=0.55；棱镜的出射面与分划板之间的距离：a=10mm ； 棱镜：别汉屋脊棱镜，材料为K10； 目镜：2-28。
三.设计过程 （一）目镜的计算 1.目镜的视场角︒=⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫==Γ1451.52'25.3tan 'tan 8tan 'tan ωωωω 2.由于目镜存在负畸变（3%～5%），所以目镜的实际视场角为：︒=⨯=+=7524.5405.11451.52%51'22'）（实际ωω3.目镜的选型：目镜2-28如下图所示：相应的系统参数为：mm f 216.20'=；︒=57'2ω；mm S f 49.4'=；mm d 5=其结构参数如下表所示：4.目镜倒置目镜倒置后的结构参数如下表所示：5.手动追迹光线，求出倒置后的S f’用l 表进行目镜近轴光的追迹，如下表所示： 通过光线追迹得到S f’=18.276mm 6.计算出瞳距p ’望远系统的结构图如图所示：由于孔径光阑是物镜框，则孔径光阑经目镜所成的像为出瞳，则Γ+=⇒Γ=-⇒-=-⇒⎪⎭⎪⎬⎫=-=-='2''2''2''1'22''1')'()'('''f S p f S p f S p f f f xx S p x f x f f f fmmp 803.208216.202760.18'=+= 求得的出瞳距mm p 803.20'=与设计要求mm p 20'=较接近，因此选择的目镜满足要求。
（二）物镜的计算 1.物镜焦距mm f f f f e o eo 728.161216.208''''=⨯=⋅Γ=⇒=Γ2.物镜视场2ω=7° 3.物镜入瞳直径mm d D dDD D 4058'=⨯=⋅Γ=⇒==Γ 4.物镜的相对孔径0432.411''==D f f D o o5.物镜的选型本设计的相对孔径和视场角都不大，可以选择较简单的双胶合物镜结构形式。
应用光学第三版课程设计 (2)
应用光学第三版课程设计课程概述应用光学是现代光学技术的一个重要分支，它的研究范围涉及到光学仪器、光学元件和光学测试等方面。
本课程旨在通过对应用光学的理论和实践进行探究，提升学生解决光学问题的能力，培养学生对实验测试的技能，使其熟悉应用光学相关理论和技术，为学生今后从事科研、工程技术等领域奠定坚实的理论基础。
课程目标通过本课程的学习，学生应当具备以下能力：•熟悉应用光学的基本理论和相关技术；•掌握光学元件的基本原理和性能；•掌握各种光学测试方法和实验技术；•熟练应用光学理论和实践解决光学问题；•培养学生的实验技能和创新精神。
课程安排本课程分为理论和实践两部分，每部分占总课时的50%。
理论部分理论部分主要涵盖以下内容：1.光的基本概念和光学波动方程；2.光的干涉、衍射和偏振现象；3.非线性光学现象和光学谐振腔；4.光的传输和光学成像原理；5.现代光学测量技术。
实践部分实践部分主要涵盖以下内容：1.光学仪器的组装和调试；2.光学元件的性能测试；3.干涉、衍射和偏振光的实验；4.光学成像实验；5.光学测试方法的实验。
每个实验的具体内容和要求将在课堂上进行详细介绍。
课程评估本课程的总评分由理论和实践两部分的成绩组成，其中理论部分占60%，实践部分占40%。
考核形式包括小测验、作业、实验报告和期末考试等。
参考教材1.应用光学（第三版），吴小康，北京大学出版社；2.光学（第七版），A. E. Hecht，高等教育出版社；3.现代光学，Guenther R&L，机械工业出版社。
结束语应用光学是一门重要的现代光学技术课程，通过对理论和实践的学习，可以让学生更好地了解光学领域的基础知识和相关应用。
本课程将为学生未来在科研、工程技术等领域打好坚实的理论基础，并培养其实验技能和创新精神。
应用光学备课教案设计模板
课时：2课时年级：高中学科：物理教学目标：1. 知识目标：使学生理解光的折射、反射、干涉、衍射等基本现象，掌握光的传播规律和光的应用。
2. 能力目标：培养学生运用光学原理解决实际问题的能力，提高学生的实验操作技能。
3. 情感目标：激发学生对光学现象的兴趣，培养学生探索科学奥秘的求知欲。
教学重点：1. 光的折射和反射定律。
2. 光的干涉和衍射现象。
3. 光学仪器的工作原理。
教学难点：1. 复杂光学现象的物理意义理解。
2. 光学仪器的设计与应用。
教学过程：第一课时一、导入1. 展示生活中常见的光学现象，如彩虹、镜面反射等，引导学生思考这些现象背后的光学原理。
2. 提出问题：如何将这些光学现象应用于实际生活中？二、新课讲解1. 光的折射：讲解斯涅尔定律，通过实验演示光的折射现象，使学生理解光在不同介质中传播的速度差异。
2. 光的反射：讲解反射定律，通过实验演示镜面反射现象，使学生理解光在平面镜、球面镜等反射面上的反射规律。
3. 光的干涉：讲解双缝干涉实验，使学生理解光的相干性，掌握干涉条纹的形成原理。
4. 光的衍射：讲解单缝衍射实验，使学生理解光的衍射现象，掌握衍射条纹的形成原理。
三、课堂练习1. 分析生活中的光学现象，如透镜成像、光纤通信等，引导学生运用所学知识解释这些现象。
2. 设计简单的光学实验，如观察光的折射、反射、干涉等，培养学生的实验操作技能。
第二课时一、复习1. 回顾第一课时所学内容，巩固学生对光的折射、反射、干涉、衍射等基本现象的理解。
2. 梳理光学仪器的应用，如望远镜、显微镜、光纤等。
二、新课讲解1. 光学仪器的工作原理：讲解透镜、棱镜、光栅等光学元件的工作原理，使学生理解光学仪器的成像原理。
2. 光学仪器的应用：以望远镜、显微镜、光纤等为例，讲解光学仪器在各个领域的应用。
三、课堂练习1. 分析光学仪器的设计原理，如透镜的焦距、光栅的刻线等，培养学生的设计思维。
2. 设计光学实验，如观察光学仪器的成像效果，培养学生的实验操作技能。
应用光学课程设计
应用光学课程设计
应用光学是一门旨在培养学生对光学原理及其在实际应用中的
应用能力的学科。
本课程旨在介绍光学的基本概念、原理和应用，深入了解光学系统的设计、测量和控制，以及光学器件和系统的应用。
通过本课程的学习，学生可以掌握光学的基本理论和实际应用，从而为未来的工作和学习打下坚实的基础。
课程目标：
1. 掌握光学的基本概念、原理和应用；
2. 熟悉光学器件和系统的设计、测量和控制；
3. 了解光学技术在各个领域的应用，如通信、医学、工业等；
4. 培养学生的实验能力和问题解决能力。
课程大纲：
第一节：光学基础知识
1. 光的本质和光的传播
2. 光的干涉和衍射
3. 光的偏振和旋转
第二节：光的测量和控制
1. 光学测量的基本原理
2. 光的调制和控制
3. 光的成像和显示
第三节：光学器件和系统
1. 光学器件的分类和特性
2. 光学系统的设计和优化
3. 光学系统的测量和校准
第四节：光学应用
1. 光学在通信领域的应用
2. 光学在医学领域的应用
3. 光学在工业领域的应用
第五节：实验
1. 光学基础实验
2. 光学器件和系统实验
3. 光学应用实验
评估方式：
1. 平时成绩（参与度、作业、课堂表现等）占20%；
2. 期中考试占30%；
3. 期末考试占50%。
参考教材：
1. 《应用光学》（第四版），江苏教育出版社；
2. 《现代光学》（第六版），高等教育出版社；
3. 《光学基础》（第二版），电子工业出版社。
应用光学课程设计---双筒棱镜望远镜设计
应用光学课程设计一、设计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）二、本课程设计的目的和要求1、综合运用课程的基本理论知识，进一步培养理论联系实际的能力和独立工作的能力。
2、初步掌握简单的、典型的、与新型系统设计的基本技能，熟练掌握光线光路计算技能，了解并熟悉光学设计中所有例行工作，如数据结果处理、像差曲线绘制、光学零件技术要求等。
3、巩固和消化课程中所学的知识，初步了解新型光学系统的特点，为学习专业课与进行毕业设计打下好的基础。
三、设计技术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r= 6倍；2、物镜的相对孔径D/f丄1: 4（D为入瞳直径，D = 30mm）;3、望远镜的视场角2宀=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。
& lz '〜810mm四、设计报告撰写内容本课程设计要求以设计报告形式完成以下工作：1 、认真学习相关像差理论和光学设计知识，做好笔记，完成例题作业并上交；2、根据所讲内容进行本设计具体参数以及结构形式的选择，说明选择理论依据；3、进行本设计的外形尺寸计算，要求写明计算过程；4、使用PW 法进行初始结构参数r、d、n 的求解，要求写明计算过程；5、计算本设计的像差容限，使用Tcos软件完成设计的模拟和计算，手工修改结构参数进行像差的校正；6、绘制相应的像差曲线图和计算数据报表；7、写出本次课程设计的心得体会。
第5章望远系统设计范例题目：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6倍；2、物镜的相对孔径D/f丄1: 4 （D为入瞳直径，D = 30mm）;3、望远镜的视场角2宀=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。
物理实践初中二年级上册第四单元应用光学的基本原理
物理实践初中二年级上册第四单元应用光学的基本原理教案：物理实践初中二年级上册第四单元应用光学的基本原理引言：光学是一门研究光的产生、传播和变化规律的科学，其应用广泛，为我们生活中的各个方面带来了便利和发展。
本节课将学习应用光学的基本原理，通过实践活动使学生们更好地理解和应用光学知识。
一、光的传播和光的反射1. 光线传播实践活动通过实验器材的使用和实际操作，让学生们观察和探究光线的直线传播特性。
要求学生们用手电筒照射墙壁，观察光线的传播路径。
并与同学进行讨论，总结光线传播的规律。
2. 光的反射实验设计一个小实验，使用镜子或者其他反射材料，让学生们观察和验证光的反射定律。
要求学生们记录实验过程和结果，并分析实验结果。
二、光的折射和光的透明与不透明1. 光的折射现象观察使用一块玻璃板和一根笔，将笔伸入水中，观察笔在水中发生的折射现象。
让学生们观察和记录实验现象，并思考折射发生的原因。
2. 光的透明与不透明实验找一些透明和不透明的材料（如纸张、塑料薄膜等），让学生们观察和比较这些材料对光的透过程度。
让学生们思考透明和不透明材料的区别，并总结规律。
三、光的成像和光的色散1. 光的成像实践活动使用镜子和凸透镜等实验器材，让学生们进行成像实验，观察并比较凸透镜和镜子的成像规律。
要求学生们总结成像的规律并进行讨论，进一步加深对光的成像的理解。
2. 光的色散实验使用一个三棱镜，让学生们将白光通过三棱镜，观察并记录颜色的变化。
让学生们思考色散的原理，并给出自己的解释。
四、实践活动总结与知识回顾1. 实践活动总结让学生们对本节课的实践活动进行总结，回顾实验过程和结果。
通过小组合作或班级讨论的方式，让学生们展示和交流彼此的实验心得和体会。
2. 知识回顾进行一次知识回顾，和学生们一起梳理和复习本节课所学的光学基本原理。
可以通过提问、填空或小测验的形式进行。
结语：通过本节课的实践活动，学生们对应用光学的基本原理有了更深入的了解。
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应用光学课程设计一.题目：8倍观察镜的设计 二.设计要求全视场： 2ω=7°； 出瞳直径： d=5mm ； 镜目距： p=20mm ； 鉴别率：α=''6； 渐晕系数： k=0.55；棱镜的出射面与分划板之间的距离：a=10mm ； 棱镜：别汉屋脊棱镜，材料为K10； 目镜：2-28。
三.设计过程 （一）目镜的计算 1.目镜的视场角︒=⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫==Γ1451.52'25.3tan 'tan 8tan 'tan ωωωω 2.由于目镜存在负畸变（3%～5%），所以目镜的实际视场角为：︒=⨯=+=7524.5405.11451.52%51'22'）（实际ωω3.目镜的选型：目镜2-28如下图所示：相应的系统参数为：mm f 216.20'=；︒=57'2ω；mm S f 49.4'=；mm d 5=其结构参数如下表所示：4.目镜倒置目镜倒置后的结构参数如下表所示：5.手动追迹光线，求出倒置后的S f’用l 表进行目镜近轴光的追迹，如下表所示： 通过光线追迹得到S f’=18.276mm 6.计算出瞳距p ’望远系统的结构图如图所示：由于孔径光阑是物镜框，则孔径光阑经目镜所成的像为出瞳，则Γ+=⇒Γ=-⇒-=-⇒⎪⎭⎪⎬⎫=-=-='2''2''2''1'22''1')'()'('''f S p f S p f S p f f f xx S p x f x f f f fmmp 803.208216.202760.18'=+= 求得的出瞳距mm p 803.20'=与设计要求mm p 20'=较接近，因此选择的目镜满足要求。
（二）物镜的计算 1.物镜焦距mm f f f f e o eo 728.161216.208''''=⨯=⋅Γ=⇒=Γ2.物镜视场2ω=7° 3.物镜入瞳直径mm d D dDD D 4058'=⨯=⋅Γ=⇒==Γ 4.物镜的相对孔径0432.411''==D f f D o o5.物镜的选型本设计的相对孔径和视场角都不大，可以选择较简单的双胶合物镜结构形式。
如图所示：（三）分划板的计算 1.分划板直径：分划板放置在物镜的像方焦平面处，如图所示：mm f D o 7834.19728.1615.3tan 2tan 2'=⨯︒⨯=⋅=ω分2.分划板厚度d 分及其公差根据分划板直径D 分=19.7834mm ，查下表得d 分=3±0.5mm 3.鉴别率''6''5.340''140''140<===D α 因此，满足要求。
（四）棱镜的计算 1.棱镜的选型别汉屋脊棱镜，材料为K10，如图所示：D L 155.5=2.棱镜的展开长度155.5=⇒⨯=K D K L 棱3.棱D 的求取，如图所示：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===+=++==⨯-⨯=⋅-=182.51155.5//01370572.09204572.19tan )(200685286.0728.16127834.194055.02tan '1棱棱分棱分D n KD n L d d d a D D f D kD oαα mm 9275.820=⇒棱D由于棱镜需要安装固定，因此棱镜的实际使用棱D 应在求得值基础上适当增大，可取增量2mm ，将值进行规整得：mm D 23=棱，mm d 9407.70=，mm L 702.107=4.求b 值初步确定系统的结构形式如图所示：mm d a f b o 7873.809407.7010728.161'=--=--=四.像差计算望远镜物镜属于小像差系统，因此只考虑球差、正弦差及位置色差。
（一）棱镜初级像差（1）'m u 如图所示：123664.0728.161202tan ''===o mf D u 物 rad u m 12304.004966.7'=︒=⇒（2）z u 如图所示：rad u z 061087.05.3-=︒-=-=ω（3）棱镜的球差mm Lu n n LA m 304.012304.0702.1075182.1215182.1212322'32'=⨯⨯⨯-=-=棱（4）棱镜的正弦差mm y u LA y u Lu n n SC z z m 001877.027834.19061087.0304.0''21'2'32'-=-⨯=⨯=⨯-=棱棱（5）棱镜的位置色差mm n n LL n n L DFCFC 41075.05182.115182.195.58702.1071222'=-⨯=-⨯=⨯=∆νδ棱 （6）拉赫不变量21707.127834.1912304.01'1=⨯⨯==y u n J m（二）物镜初级像差 （1）物镜的球差mm LA LA 304.0'-=-=棱‘物（2）物镜的正弦差mm SC SC 001877.0=-=‘棱’物（3）物镜的位置色差mm L L FC FC 41075.0'-=∆-=∆棱‘物（三）双胶合物镜的结构参数 （1）像差系数球差系数：()009204.0304.012304.012'22'2'1=-⨯⨯⨯-=⨯-=∑物ⅠLA u n S mk正弦差系数：004569.0001877.021707.122'1-=⨯⨯-=⨯-=∑物ⅡSC J S k位置色差系数：()006218.041075.012304.01'22'1=-⨯⨯-=∆⨯-=∑’物ⅠFC m k L u n C （2）规化的P 、W 、C 、0P由于望远系统对无穷远成像，因此有P P =∞，W W =∞()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=+-⨯-=+-==⨯=Φ=-=⨯⨯-=Φ==⨯=Φ=∞∞∑∑∑22535.01.024548.085.024334.0)1.0(85.0002514.0728.161/120006218.024548.021707.1728.161/120004569.024334.0728.161/120009204.0222222223434W P P h C C J h S W h S P ⅠⅡⅠ （3）选取玻璃对组合《光学仪器设计手册》第108页有不同的玻璃对组合，选择与0P 值最接近的玻璃对组合作为双胶合的材料。
玻璃对的选择采用内插法如图所示：（至少选择8组）2202121C C P P C C P P --=--)005.0,002.0(002514.0⊂=C①⎪⎩⎪⎨⎧==-==+938.0,005.0053.0,002.0292211P C P C F K002486.0938.0003.0938.0053.00--=---P 11679.00=⇒P②⎪⎩⎪⎨⎧==-==+96.0,005.0012.0,002.0392211P C P C F K002486.096.0003.096.0012.00--=---P 154536.00=⇒P ③⎪⎩⎪⎨⎧====+983.0,005.0032.0,002.0492211P C P C F K002486.0983.0003.0983.0032.00--=--P 194938.00=⇒P ④⎪⎩⎪⎨⎧====+018.1,005.0098.0,002.0592211P C P C F K002486.0018.1003.0018.1098.00--=--P 255626.00=⇒P⑤⎪⎩⎪⎨⎧====+184.1,005.041.0,002.0192211P C P C ZF K002486.0184.1003.0184.141.00--=--P 54261.00=⇒P ⑥⎪⎩⎪⎨⎧====+306.1,005.0637.0,002.0292211P C P C ZF K002486.0306.1003.0306.1637.00--=--P 75162.00=⇒P⑦⎪⎩⎪⎨⎧====+49.1,005.0977.0,002.0392211P C P C ZF K002486.049.1003.049.1977.00--=--P 06489.10=⇒P⑧⎪⎩⎪⎨⎧-==-==+014.0,005.0626.1,002.02102211P C P C F K002486.0014.0003.0014.0626.10-+=-+-P 34981.10-=⇒P 综上，第三组K9+F4求得的0P 值与要求最接近，因此选择该玻璃对作为双胶合物镜的玻璃材料。
（4）玻璃对确定后，记录下该组合所对应的参数量值：1φ、A 、B 、C 、K 、0Q 、0W ⎩⎨⎧==1.645163.19νn K ，⎩⎨⎧==3.366199.14νn F 同样采用内插法，求出C 所对应的1φ、A 、B 、C 、K 、0Q 、0W 值（5）形状系数2498.6439913.44114.2194938.024334.054081.4001--=-±-=-±=∞或A P P Q Q 63785.47057.1079953.024548.054081.4'00-=+-+-=-+=∞K W W Q Q1Q 值选取与'Q 接近的值，即68249.41-=Q66017.4263785.468249.42'1-=--=+=Q Q Q（6）求双胶合各面的曲率半径⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=---⨯-=--+-==-⨯-=+-=-=-=+=797868.016199.1166017.409534.216199.16199.111149355.166017.409534.215163.15163.1156483.266017.409534.221223111112n Q n n Q n n Q φρφρφρ（7）半径缩放⎪⎩⎪⎨⎧-=-==-=-=====mm f r mm f r mm f r o o o 7002.20244526.0728.161056.6356483.2728.1612843.10849355.1728.1613'32'21'1ρρρ （8）手动光线追迹用l 表进行双胶合物镜近轴光的追迹。