望远镜光学特性参数测量
典型光学系统试验
\本科实验报告课程名称：应用光学实验姓名：韩希学部：信息学部系：信息工程专业：光电学号：3110104741 指导教师：蒋凌颖实验报告课程名称： 应用光学实验 指导老师成绩：__________________实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 同组学生姓名： 蒋宇超、陈晓斌 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、实验目的和要求深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。
二、实验内容和原理(1)望远镜特性的测定测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距错误!未找到引用源。
；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角错误!未找到引用源。
，像方视场角错误!未找到引用源。
；测定望远镜的最小分辨角φ。
对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距错误!未找到引用源。
和目镜焦距错误!未找到引用源。
确定，其视觉放大率可表示为(2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）；y ′——由测微目镜所刻得的像高。
(3)显微物镜数值孔径的测定显微物镜的数值孔径为错误!未找到引用源。
,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。
若在空气中n=1,则错误!未找到引用源。
数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。
其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值），专业： 光电信息工程 姓名： 韩希 学号： 3110104741 日期：2013年6月15日 地点：紫金港东四605内圈刻度为相应的角度值，以度为单位。
光学参数与望远镜特性的关系
光学参数与望远镜特性的关系孔径(透镜或者反射镜的直径)孔径是望远镜最重要的参数。
对于任何放大率的望远镜，孔径越大，其成像亮度越高，成像边缘越锋利。
望远镜的孔径显然就是物镜或者主反射镜的直径，一般用英寸或者毫米(mm)来表示。
孔径越大，它收集的光越多，成像的亮度和清晰度就越好。
挑望远镜时，只要在预算之内，拣孔径最大的买。
焦距就是从透镜(或者主反射镜)到焦点的距离，通常单位是毫米(mm)。
一般来说，望远镜的焦距越长，它的放大率就越大，成像的尺寸就越大，但是视场范围就越小。
比如，与焦距为1000mm的望远镜相比，2000mm焦距望远镜的放大率和视场范围分别是前者的2倍和1/2。
如果你不知道焦距，只知道焦比(focal ratio)，你可以通过这样计算的得到焦距：孔径(单位是mm)乘以焦比就是焦距。
比如，孔径为8英寸(203.2mm)，焦比为f/10的透镜，其焦距为203.2 x 10 = 2032mm。
分辨率是望远镜分辨细节的本领。
分辨率越高，细节表现能力越佳。
望远镜的孔径越大，该设备分辨率就越好，前提是该望远镜的光学设计良好。
分辨能力对于望远镜来说，就是指杜氏极限(Dawes limit)。
也就是能够分开两个距离很近的两颗星的能力，单位是角秒1(seconds of arc)。
分辨能力与孔径大小有直接关系，即孔径越大，分辨能力越好。
望远镜的理论分辨能力是4.56除以望远镜的孔径(单位：英寸)。
比如，孔径为８英寸的望远镜的分辨能力是0.6角秒(4.56/8 = 0.6)。
然而，分辨能力还与大气状况以及观察者的视觉敏锐度有关。
对比度观察低对比度的物体，比如月亮和行星时，我们期望有最高的成像对比度。
牛顿望远镜和反射折射望远镜都有一个次级反射镜(或称斜反射镜)，它们阻挡了一部分主反射镜的发射光。
除非25% 以上的主反射镜被阻挡，成像的对比度并不会因此受到很大影响。
为了计算二级阻挡率，可以用公式(pi)r²来计算得到初级和次级的反射镜面积。
衍射复眼望远镜系统光学特性分析
ｔ ｅ ｄｆ ａｔ ｎ ｅｆ ｉ ｃ ａ ｕａｉ ｏ ｈ ｉ ａ ｔ ｅ ｌ ｓ ｈ ｉ ｄ ｏ ｉ （ Ｏ ｈ ｉ ｃｉ ｆ ｃ ｎ ｙ ｃ ｌ ｌｔ ｎ ｆｒｔ ｅ ｄｆ ｃｉ ｅ ，ｔｅ ｆ ｌ ｆｖｅ Ｆ Ｖ）ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｓ ａ ｐ ｏ ｅ ｏ ｂ ±２ ｒ ｆ ｏ ｉ ｅ ｃ ｏ ｒ ｆ ｖ ｎ ｅ ｗ ｆｔｅ ｓ ｓ ｅ ｉ ｐ ｒｖ ｄ ｔ ｅ
一
并不适合描述更为复杂的衍射元 件多级杂散光 问 ＡＰ ｎ－ ａｌ ｏ 传 统 透 镜 设 计 软 件 如 Ｚｍａ 、 ＯＤＥ Ｖ 中 ， ｅ ｘＣ 将 题 。 光学 分 析软 件 ＡＳ 采 用 Ｍｏｔ Ｃ ｒ 光线 鬼像 分 析做 为杂 光分 析 的基本 模 块 ， 只考 虑二 次 反 追迹技术可对系统进行光机一体化模拟 ， 不仅可以
ＦＯＶ ｔ ｈ ｅ ｔｒ Ｓ ｗｉ ｔｅ ｃｎ ｅ ＮＲ ｈ ｒ ｔａ ｈ ｄ ｅＦｉａｌ ｈ Ｎｇ ｅ ｈ ｎ ｔｅ ｅ ｇ ． ｎ ｌ ｙ．ｔ ｅ ｃ ｒｅｔ ｅｓ ｏ ｎ ｌｓｓ ｒｓ ｌ ｓ ｃ ｎ ｒ ｄ ｔｒ ｕ ｈ ｔｅ ｃ ｎ ｈ ｏｒｃｎ ｓ ｆａ ａｙ ｉ ｅ ｕｔ ｉ ｏ ｆ ｍｅ ｈｏ ｇ ｈ ｅ — ｓ ｉ
其＋ｌ级 衍射效 率 随衍射 面 刻蚀 行 了分析 ， 最后用该系统成像结果对分析进行了验 １级为 主衍 射级 次 ， 证。 台阶数 的增大而增大 ， 由于非连续 型的台阶刻蚀将
几何光学实验报告
几何光学实验报告实验一显微镜与望远镜光学特性分析测量一、实验目的1.通过实验掌握显微镜、望远镜的基本原理；2.通过实际测量，了解显微镜、望远镜的主要光学参数；3.根据指示书提供的参考材料自己选择 2 套方案，测出水准仪的放大率并比较实验结果是否相符。
二、实验器材1．显微镜实验：测量显微镜、分辨率板、分辨率板放大图、透明刻线板、台灯，高倍（40×、45×）、中倍（8×或10×）、低倍（2.5×、3×或4 ×）显微物镜各一个，目镜若干（4×、5×、10×、15×等）。
2．望远镜实验：25×水准仪、平行光管、1×长工作距测量显微镜、视场仪、白炽灯、钢板尺、升降台、光学导轨、玻罗板、分辨率板。
双筒军用望远镜，方孔架（被观察物）。
三、实验原理（1）显微镜原理：显微镜是用来观察近处微小物体细节的重要目视光学仪器。
它对被观察物进行了两次放大：第一次是通过物镜将被观察物成像放大于目镜的分划板上，在很靠近物镜焦点的位置上成倒立放大实像；第二次是经过目镜将第一次所成实像再次放大为虚像供眼睛观察，目镜的作用相当于一个放大镜由于经过物镜和目镜的两次放大，显微镜总的放大率Γ应是物镜放大率β和目镜放大率Γ1 的乘积。
Γ=β×Γ1 绝大多数的显微镜，其物镜和目镜各有数个，组成一套，以便通过调换获得各种放大率。
显微镜取下物镜和目镜后，所剩下的镜筒长度，即物镜支承面到目镜支承面之间的距离称为机械筒长。
我国标准规定机械筒长为160 毫米。
显微镜的视场以在物平面上所能看到的圆直径来表示，其视场受安置在物镜像平面上的专设视场光阑所限制显微镜的分辨率即它所能分辨的两点间最小距离：δ=0.61λ式中：λ为观测时所用光线的波长；n sin U为物镜数值孔径（NA）。
从上式可见，在一定的波长下，显微镜的分辨率由物镜的数值孔径所决定，光学显微镜的分辨率，基本上与所使用光的波长是一个数量级。
望远镜中的光学知识
望远镜中的光学知识双筒望远镜是一样很有用的天文观察工具。
你可以用它来观看一场球赛、演唱会或是天上的飞鸟。
你也可以用它来欣赏两百万光年之遥的银河、月球上的坑洞、围绕木星的几个卫星及无数星星。
许多人都错以为双筒望远镜在天文观察上没有作为。
事实上，它是很多资深的天文观测者喜爱的工具。
对初学者，它是进入天文观测之门的门票。
双筒望远镜并不贵，你只须花个数百块钱就可以买到一副不错的双筒望远镜了。
基本知识购买双筒望远镜前，你应该先了解它的特性及规格。
选购天文用的双筒望远镜最要注重的是「口径」。
口径是指望远镜镜头(front lenses) 的直径。
口径越大成像会越亮。
天文用的双筒望远镜，镜头直径应该至少要40mm。
小巧的20mm到30mm 双筒望远镜用于白天看风景很恰当，但因不能聚集足够的光线所以并不适用于天文用途。
怎样知到双筒望远镜的直径呢? 很简单。
每副双筒望远镜都标有一组数字如 7x50之类。
双筒望远镜规格上的第一个数字 "7" 就是「倍率」，第二个数字 "50" 就是指镜头直径。
七倍的机型是一种畅销机型，会让观看的每一样物品拉近七倍。
你还可以选购 10x、16x，可能你认为天文用途上高倍率是必要的，其实不然。
一付 7x 双筒望远镜就够好了，而且接下来我们还会论及 7x 所拥有的优点超过大部份的高倍率机型。
视野 (Field of View)几乎每一付双筒望远镜小手册上你都会看到一组数据像 "367 feet @ 1000 yards" 或 "120 m @ 1000 m"等等。
这串数字代表透过目镜看 1,000 码 (或 1,000 公尺) 远的风景，你视野上能看见的有多宽。
这是度量视野大小的方法之一。
用 "几呎在1,000码" 这种方法来度量天空的视野并不适切。
天文学家取而代之用度数来度量视野。
一度相当两倍满月的直径。
望远镜光学的测试及调整
望远镜与光学测试我们都知道，各种像差在望远镜规模生产中都有可能出现，包括信达，米德还有CELESTROM。
更高端的望远镜生产厂家就没有那么多问题。
好的APO，一些更好的SCT，马卡，DOB等，都有好的质量控制。
他们测试他们的光学产品，只允许有很小的误差（小于八分之一波长，大多数时间小于1／10波长甚至更低）。
不要认为10000美元的望远镜就是完美的，因为光线物理性质的原因，没有什么望远镜是完美的。
有很多的变量，当一部分被做得完美时，代价就是损失了另一部分的质量。
这些变量是互换的，顾此失彼。
但是我们可以使用一些特殊的材料和复杂的设计，用高成本的人工和材料进行生产，这就是为何好的APO价格那么昂贵的原因了。
现在让我们来讨论一下从低端到中段镜子的最常见的像差问题。
彗差是由于光学不同轴引起的，因此好好的较准可以对其进行修正。
彗差会令图像看起来像慧星或者流星，在一边出现一条小小的尾巴。
像散，普遍存在于人眼中，虚焦后（焦外）令图像变得不对称。
一个好的测试方法是虚焦一点点，看图像是不是圆形或者是蛋型的。
如果是蛋型的，那么焦内焦外看起来是一样的。
如果焦内是平行的，那么焦外就是垂直的。
如果是一定的角度，如8点和2点的夹角，那么另一面就是10点和4点的方向。
这个现象是由像散造成的，主要与镜头或者反射镜片有关。
光轴不准，或者使用大广角目镜，或者天气不好，出现的问题非常像像散，因此你应该选用窄视场的目镜，确保光轴准确，选择一个好的天气进行测试。
像散的程度可以根据图像到对称前被拉长的程度来计算。
拉伸0.26毫米说明你的像散是一个波长，0.14毫米是1／2波长（这个是在150F8的镜子上作出的测试。
如果镜子焦比是10，那么0.22毫米相当于1／2波长，而在F6的镜子上，0.1毫米相当于1/2波长）球差。
较低的球差存在非常普遍。
球差导致像点的能量不能集中，一边亮一边暗。
较高程度的球差也有同样的特征，但是只有一般不合焦。
通常认为，低程度的球差是校准不够造成的，高程度球差是校准过度造成的。
光学实验报告
建筑物理--光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：2013年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量一、实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光材料的过透射比进行实测。
通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。
二、实验原理和试验方法（一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。
下面是间接测量法。
1. 实验原理（1）用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即：p=φp/φ因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。
可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。
（2）用照度计和亮度计测量用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l后按下式计算p=πl/e 式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e-被测表面的照度，lx 。
2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。
每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。
3.测量方法①将照度计电源（power）开关拨至"on"，检查电池，如果仪器显示窗出现"batt"字样，则需要换电池；②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range）开关拨至适当位置，例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。
望远镜光学特性参数测量
出瞳到目镜最后一个表面的距离就是出瞳距离，
2．望远镜的放大率
望远镜的放大率是指视放大率。
视放大率是指当人眼分别通过望远系统观 察和直接观察同一物体时，在人眼视网膜 上成象的大小之比，即
y tg y tg
出瞳距离的测量
测量望远镜的放大率
用标准光阑和测量显微镜测量望远镜扩大 1-平行光管 2-被测望远镜 3-测量显微镜
a a
测量望远镜的视场
a）原理结构图 1-视场仪 2-被测望远镜
b）视场仪分划板的一部分图形
五、测量数据记录和处理
根据实验指导书的表格来进行测量数据记 录和处理
把孔径光阑经过它的前方所有的光学系统部分所成的象称为入瞳把孔径光阑经过它的后方所有的光学系统部分所成的象称为出瞳望远镜光学特性参数测量装置望远镜光学特性参数测量装置视场仪和测量显微镜视场仪和测量显微镜望远镜望远镜自准直法调较平行光管自准直法调较平行光管焦距仪测量测量显微镜的物镜倍率焦距仪测量测量显微镜的物镜倍率测微目镜测微目镜玻罗板玻罗板阿贝比长仪测量标准光阑的直径阿贝比长仪测量标准光阑的直径孔径光阑孔径光阑
tg D tg D
3．望远镜的视场
望远镜的视场是指人眼通过该仪器所能 见到的物空间的最大范围。
用所能见到的物空间最大范围的边缘向 入瞳中心所引的张角的角度值来表示望 远镜的物方视场
象方视场用象空间的边缘向出瞳中心所 引的张角的角度值来表示
三、实验仪器设备
导轨，被测望远镜，支架，测量显微镜， 标准光阑，平行光管，视场仪，游标卡 尺
四、实验内容和步骤
1．测量望远镜的出瞳直径和出瞳距离 1-标准光阑 2-被测望远镜 3-标准光阑的象 4-测量显微镜 5-导轨
天文望远镜的光学指标
天文望远镜的根本光学性能指标评价一架望远镜的好坏，首先要看它的光学性能，其次看它的机械性能〔指向精度与跟踪精度〕。
光学望远镜的光学性能一般用以下指标来衡量：1.物镜口径〔D〕望远镜的物镜口径一般指有效口径，也就是通光口径〔不是简单指镜头的直径大小〕，是望远镜聚光本领的主要标志，也决定了望远镜的分辨率〔通俗地说，就是看得清看不清〕。
它是望远镜所有性能参数中的第一要素。
望远镜的口径愈大，聚光本领就愈强，愈能观测到更暗弱的天体，看亮天体也更清楚，它反映了望远镜观测天体的能力，因此，爱好者在经济条件许可的情况下，应尽量选择口径较大的望远镜。
2.焦距〔f〕望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。
望远镜光学系统往往由两个有限焦距的系统组成，其中第一个系统〔物镜〕的像方焦点与第二个系统〔目镜〕的物方焦点相重合。
物镜焦距常用f表示，而目镜焦距常用f'表示。
比方F700´60天文望远镜的物镜焦距〔f〕为700mm。
目镜PL9的焦距〔f'〕为9mm。
物镜焦距f是天体摄影时底片比例尺的主要标志。
对于同一天体而言，焦距越长，天体在底片上成的像就越大。
3.相对口径〔A〕与焦比〔1/A〕相对口径A又称光力，它是望远镜的有效口径D与焦距f之比，即A=D/f。
它的倒数〔1/A〕叫焦比〔即f/D，照相机上称为光圈数〕。
例如70060天文望远镜的相对口径A(=60/700)≈1/12，焦比f/D 〔=700/60〕≈11.67。
相对口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体越有利，因为它们的成像照度与望远镜的相对口径的平方〔A2〕成正比；而流星或人造卫星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积〔D2/f〕成正比。
因此，作天体摄影时，要注意选择适宜的A或焦比。
一般说来，折射望远镜的相对口径都比拟小，通常在1/15～1/20，而反射望远镜的相对口径都比拟大，常在1/3.5～1/5。
观测有一定视面的天体时，其视面的线大小和f成正比，其面积与f2成正比。
几何光学实验报告
几何光学实验报告实验一显微镜与望远镜光学特性分析测量一、实验目的1.通过实验掌握显微镜、望远镜的基本原理；2.通过实际测量，了解显微镜、望远镜的主要光学参数；3.根据指示书提供的参考材料自己选择2套方案，测出水准仪的放大率并比较实验结果是否相符。
二、实验器材1．显微镜实验：测量显微镜、分辨率板、分辨率板放大图、透明刻线板、台灯，高倍（40×、45×）、中倍（8×或10×）、低倍（2.5×、3×或4×）显微物镜各一个，目镜若干（4×、5×、10×、15×等）。
2．望远镜实验：25×水准仪、平行光管、1×长工作距测量显微镜、视场仪、白炽灯、钢板尺、升降台、光学导轨、玻罗板、分辨率板。
双筒军用望远镜，方孔架（被观察物）。
三、实验原理（1）显微镜原理：显微镜是用来观察近处微小物体细节的重要目视光学仪器。
它对被观察物进行了两次放大：第一次是通过物镜将被观察物成像放大于目镜的分划板上，在很靠近物镜焦点的位置上成倒立放大实像；第二次是经过目镜将第一次所成实像再次放大为虚像供眼睛观察，目镜的作用相当于一个放大镜。
由于经过物镜和目镜的两次放大，显微镜总的放大率Γ应是物镜放大率β和目镜放大率Γ1的乘积。
Γ=β×Γ1绝大多数的显微镜，其物镜和目镜各有数个，组成一套，以便通过调换获得各种放大率。
显微镜取下物镜和目镜后，所剩下的镜筒长度，即物镜支承面到目镜支承面之间的距离称为机械筒长。
我国标准规定机械筒长为160毫米。
显微镜的视场以在物平面上所能看到的圆直径来表示，其视场受安置在物镜像平面上的专设视场光阑所限制。
显微镜的分辨率即它所能分辨的两点间最小距离：δ=0.61λ式中：λ为观测时所用光线的波长；nsinU为物镜数值孔径（NA）。
从上式可见，在一定的波长下，显微镜的分辨率由物镜的数值孔径所决定，光学显微镜的分辨率，基本上与所使用光的波长是一个数量级。
望远镜的常见参数介绍
Kenko 肯高双筒望远镜 New SG 7*18 DH FF WP•分享•转发•收藏••••••••••••••••产品型号：New SG 7*18 DH FF WP库存情况：有货新蛋价：￥降价通知| 价格举报•免运费！购买数量5加入收藏夹•申请分期付款•产品描述•规格参数•包装信息•保修条款•品牌信息注：如有不匹配的商品信息，请点击[纠错]Kenko 肯高双筒望远镜New SG 7*18 DH FF WP比赛,外出旅游,观赏景色……怎能让距离限制了你的双眸?肯高NewSG7*18DH FFWP 双筒望远镜助您放大视觉盛宴,洞察天下精彩!它采用屋脊棱多层镀膜和高精度的棱镜，提高了光的透射率和反射率，让您获得更锐利的图象。
9.3°的超宽视野，让您看到更清晰更精彩的世界；轻便的人体工学设计让内或是室外都得到轻便舒适的使用享受。
肯高望远镜，做工精致，效果好，人见人爱！主要参数特性一览屋脊式棱镜结构肯高New SG 7*18 DH FF WP 双筒望远镜采用了屋脊式棱镜结构，轻便紧凑的设计，更适合户外携带。
多层镀膜(Multi-Coated)肯高New SG 7*18 DH FF WP 双筒望远镜使用多层镀膜和高精度的棱镜，提高了光的透射率和反射率，因而可以获得更锐利明亮的图象。
防水抗冲击设计肯高New SG 7*18 DH FF WP 双筒望远镜采用防水抗冲击的设计，不必担心因湿气入侵或是不经意的泼溅而对其造成的损害，让你的望远镜适应各种恶劣环境。
内附望远镜包肯高New SG 7*18 DH FF WP 双筒望远镜附带的便携包装袋能让您方便的收纳望远镜，同时可以避免随意放置带来的意外损害，让您的望远镜亮丽如新。
品牌介绍：肯高（KENKO）日本肯高集团是一家专业生产照相器材和光学器材的公司，公司产品覆盖了除相机机身外的所有照相器材。
公司商品有1万5千多个品种可供用户选择。
其中以肯高（KENKO）的滤光镜系列，图丽（TOKINA）的照相机镜头系列，竖力（SLIK）的三脚架系列等品牌最为有名。
望远镜实验设计报告1
一、实验目的（1）通过设计实验，加深对已学几何光学、像差理论及光学设计基本知识、一般手段的理解，并能初步运用；（2）介绍光学设计ZEMAX 的基本使用方法，设计实验通过ZEMAX 来实现二、实验内容及要求(1) 设计一个8倍开普勒望远镜的目镜，焦距f’=25mm ，出瞳直径D ’=4mm ，出瞳距>22mm ，视场角2ω’=25︒；考虑与物镜的像差补偿，目镜承担轴外像差的校正，物镜承担轴上像差的校正。
（2）设计一个8倍开普勒望远镜的物镜，其焦距、相对孔径D/f ’、视场角、像差补偿要求根据设计（1）的要求来确定，要求给出计算过程。
（3）将上述物镜与目镜组合成开普勒望远镜，要求望远镜的出射光束角像差小约3’左右。
如不符合要求，可结合ZEMAX 中paraxial 理想光学面，通过控制视觉放大倍率和组合焦距为无限大（如f ’>100000）等手段。
所有设计中采用可见光（F ，d ，C ）波段。
三、实验设计方案1、外形尺寸计算通过“未加入棱镜”的望远镜系统计算出主要的参数： 原理图如下所示：物镜（孔径光阑）图１表示了一种常见的望远系统的光路图。
这种望远系统没有专门设置的孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳。
出射光瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成像情况。
系统的视场光阑设在物镜的像平面处，即物镜和目镜的公共焦点处。
入射窗和出射窗分别位于系统的物方和像方的无限远，各与物平面和像平面重合。
1）求物镜的焦距根据开普勒望远镜的结构和视角放大率公式，可得方程组''2'1lz f f L ++='2'1f f -=Γ，，因为⨯=Γ=825'2mm fm m 2472225200200'1=++>=L mm f ，镜筒长度求解可得2)求物镜的通光口径D 1出瞳直径mm 4D '=，物镜的通光口径mm D D 32'11=Γ⨯=3）求物镜的视场角2ω︒==Γ=74.132252,tan tan ''ωωωω，代入数据解得。
浙江大学应用光学实验报告
\本科实验报告课程名称：应用光学实验*名：***学部：信息学部系：光电信息工程学系专业：信息工程（光电系）学号：**********指导教师：***2012年5 月11 日实验报告课程名称： 应用光学实验 指导老师 岑兆丰 成绩：__________________ 实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 设计 同组学生姓名： 乐海滨,王祎乐 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、实验目的和要求深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。
二、实验内容和原理(1)望远镜特性的测定测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角，像方视场角；测定望远镜的最小分辨角φ。
对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距和目镜焦距确定，其视觉放大率可表示为(2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）；y ′——由测微目镜所刻得的像高。
(3)显微物镜数值孔径的测定 显微物镜的数值孔径为,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。
若在空气中n=1,则。
数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元专业： 光电信息工程姓名： 龚晨晟 学号： 3100100986 日期：2012年5月11日地点：紫金港东四605件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。
其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值），内圈刻度为相应的角度值，以度为单位。
半圆柱体上表面的圆心附近φ8mm范围内镀铝，铝面上有透光狭缝（3），底座（1）上装有一金属框（4），它可绕圆柱轴线转动，金属框的侧面装有一片乳白玻璃（6），上面刻有叉丝，可以通过狭缝（3）看到十字线的反射像。
专题三 光电望远镜原理与系统
三、光电经纬仪
3）水平轴倾斜误差
Ab b tgE b2 Eb tgE 2
4）零位差
Ah 0 E h h
三、光电经纬仪
5）定向差
Ag g E g 0
6）视轴晃动误差
Ad 0 E d d cos E
三、光电经纬仪
1.垂直轴倾斜误差
指经纬仪的垂直轴与铅垂线之间的夹角，国军标上 用 I 表示。
AV I sin( H A) tan E EV I cos( H A)
I
H
H ：出现V方向的方位角（下倾方向）（°）
三、光电经纬仪
测角的均方误差表达式为：
tan E AV I 2 1 EV I 2
350mm船用激光电视经纬仪典型光电经纬仪主要技术指标在保证跟踪误差3的情况下最大工作速度30s最大工作加速度10动态测量误差18kinetotrackingmount白沙导弹基地国外典型经纬仪的主要性能指标光电经纬仪电视自动跟踪系统由电视测量系统伺服控制系统和监视器等组成
专题三 光电望远镜原理与系统
此外，光电测量系统需要引导、时统、通信和 气象测量等系统的密切配合。
二、光电成像器件
可见光成像技术是在可见光波（0.38～0.76um） 范围内将目标反射光的空间变化的光强信息经光电、 电光转换产生适合人眼观察图像的技术。
光学系统
CCD
图像处理
二、光电成像器件
（一）光电效应
1.光电发射效应（外光电效应） 在光照下，物体向表面以外空间发射电子（即光
（三）光电测量系统的组成
光电测量系统由主摄影系统、测角系统、跟踪系 统、计算机控制与处理系统等组成。
光学实验报告
建筑物理——光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：2013年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量一、实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光材料的过透射比进行实测。
通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。
二、实验原理和试验方法（一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。
下面是间接测量法。
1. 实验原理（1）用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即：p=φp/φ因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。
可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。
（2）用照度计和亮度计测量用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l后按下式计算p=πl/e 式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 。
2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。
每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。
3.测量方法①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字样，则需要换电池；②将光接收器盖取下，将其光敏表面放在待测处，再将量程（range）开关拨至适当位置，例如，拨在×1挡，测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。
光学测量原理及技术.doc
光学测量原理及技术第一章、对准、调焦对准、调焦的定义、目的；1. 对准又称横向对准，是指一个对准目标与比较标志在垂直瞄准轴方向像的重合或置中。
目的瞄准目标（打靶）；精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。
2、调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。
目的--使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位于同一空间深度；--使物体（目标）成像清晰；--确定物面或其共轭像面的位置定焦。
人眼调焦的方法及其误差构成；清晰度法以目标和标志同样清晰为准则；消视差法眼睛在垂直视轴方向上左右摆动，以看不出目标和标志有相对横移为准则。
可将纵向调焦转变为横向对准。
清晰度法误差源几何焦深、物理焦深；消视差法误差源人眼对准误差；几何焦深人眼观察目标时，目标像不一定能准确落在视网膜上。
但只要目标上一点在视网膜上生成的弥散斑直径小于眼睛的分辨极限，人眼仍会把该弥散斑认为是一个点，即认为成像清晰。
由此所带来的调焦误差，称为几何焦深。
物理焦深光波因眼瞳发生衍射，即使假定为理想成像，视网膜上的像点也不再是一个几何点，而是一个艾里斑。
若物点沿轴向移动Δl后，眼瞳面上产生的波像差小于λ/K 常取K6，此时人眼仍分辨不出视网膜上的衍射图像有什么变化。
（清晰度）人眼调焦扩展不确定度（消视差法）人眼调焦扩展不确定度人眼摆动距离为b，所选对准扩展不确定度为δe，对准误差、调焦误差的表示方法；对准人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示；调焦人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示常用的对准方式；光学系统在对准、调焦中的作用；望远系统对准扩展不确定度调焦显微系统对准调焦借助光学系统提高对准和调焦对准度提高对准精度、调焦精度的途径；书上没有补充消视差法特点将纵向调焦转变为横向对准；可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精确度；不受焦深影响第二章自准仪基本部件光具座的主要构造；平行光管（准直仪）带回转工作台的自准直望远镜（前置镜）透镜夹持器带目镜测微器的测量显微镜底座什么是平行光管；平行光管又称自准直仪，它的作用是提供无限远的目标或给出一束平行光。
(光学测量技术)第2章常用光学测量仪器及基本部件
第2章 用光学测量仪器及基本部件
2. 分划板 分划板是置于物镜焦平面上并刻有一定图案的玻璃平板。 其上图案的形状，就是平行光管给出无限远目标的形状。目 标的方向，取决于给出该目标的图形在分划板上的位置。 常见分划板图案的形式如图 2.3 所示。
第2章 用光学测量仪器及基本部件
图 2.3 ( a )为十字分划板，其作用是用来调焦和光路共 轴的;图 2. 3 ( b )为玻罗板，它与测微目镜或显微镜组组合， 用来测定透镜或透镜组的焦距。玻罗板的玻璃基板上用真空 镀膜的方法镀有五组线对，各组线对之间距离的名义值分别 为 1.000mm 、 2. 000mm 、 4. 000mm 、10. 000mm 和 20. 00mm ，使用时应以出厂的实测值为准;图 2. 3 ( c )为分辨率 板，该板有两种(2 号、 3 号)，可以用来检验物镜和物镜组 件的分辨率，板上有 25 个图案单元，对于 2号板，从第 1 单元到第 25 单元每单元条纹宽度由 20 μ m 递减至 5 μ m ， 而 3 号板则由40 μ m 递减至 10 μ m ;图 2. 3 ( d )为星点板， 星点直径 0. 05mm ，通过光学系统后产生该星点的衍射图 样，根据图样的形状可以定性检查系统成像质量的好坏。
第2章 用光学测量仪器及基本部件
教学目的 1. 掌握平行光管的作用、光学原理及调校方法。 2. 掌握自准直法的基本原理、三种自准直目镜的基本结 构及各自的优缺点。 3. 掌握两种常见测微目镜的结构、细分原理及读数方法。 4. 了解光具座的基本配置及各部件的作用。 5. 掌握精密测角仪与经纬仪的测角原理和各自的使用方 法。 6. 了解积分球与球形平行光管的基本结构和用途。
在物镜焦平面上的装校过程。 由于不便直接确定焦平面的位置，因此常利用焦平面的
显微镜光学特性
实验十二 显微镜光学特性 一、实验目的 １．了解显微镜的结构及其光学特性参数。
２．掌握测量显微镜的放大率、视场、数值孔么的原理和方法。
二、实验原理 显微镜是人们用以观察微小物体和认识微观世界的重要手段及工具，是一种极为重要的目视光学仪器。
其基本组成是显微物镜和目镜两大部分。
被观察的目标经显微镜光学系统成象而被放大，由于先后经过显微物镜和目镜光组的两次放大，所以显微镜的放大率显Γ应该是显微物镜放大率β和目镜放大率目Γ的乘积 目物目显f f ′′×∆−=Γ=Γ250β （３９－１） 式中 ∆——显微镜的光学筒长； 物f ′——显微物镜的焦距； 目f ′——目镜的焦距。
由几何光学可知，物镜的横向放大率物f ′∆−=β，目镜的放大率目目f ′=Γ250，根据式（３９－１）分别测量出显微物镜的横向放大率β和目镜的放大率目Γ即可计算出显微镜的放大率显Γ。
显微镜的视场受安置在显微物镜象平面上的视场光阑所限制。
通常是以能观察到的物平面上的圆直径作为显微镜的线视场，以线量毫米单位表示。
显微镜的放大率愈大，基线视场就愈小。
测量显微镜的视场，可以用显微镜来观测标准毫米分划的刻度尺，并用下式计算 图39-1 测量NA 值的原理图 1-目镜 2-被测显微物镜 3-小孔光阑 4-刻度尺τm L = （３９－２） 式中 m ——沿视场直径所看到的刻度尺分划数目； τ——刻度尺的分划值，单位为ｍｍ。
显微物镜数值孔径是显微镜分辨率和成象照度的基本判据。
数值孔径越大，显微镜的分辨率越高，照度也越大，因此它是显微镜的主要光学特性参数之一。
显微物镜的数值孔径等于物平面中心发出的成象光束孔径角之半u 的正弦与物方折射率n 的乘积，用符号NA 表示，即u n NA sin =。
对在空气中的物镜，物方折射率1=n ，，故u NA sin =。
测量数值孔径NA 的原理由定义可知，若物方介质的折射率已确定，则只需测量物方孔径角之半u 值即可通过计算求得NA 。
§1.2 目视光学仪器的对准误差和调焦误差
而当眼睛处于放松状态时，f = -17.1mm。上式可得：
长春理工大学光电工程学院 牟达
6、人眼的极限分辨角
当在白天瞳孔直径为2mm时，极限分辨角约为 70″。若瞳孔直径继续增大，则由于眼睛像差的影 响，分辨角反而增大。所以一般认为眼睛的极限分 1 α = 辨角为1′。参考公式：
0.618 − 0.13 De
长春理工大学光电工程学院 牟达
12
6、人眼的极限分辨角
所以人眼的极限分辨角可表示为：
ε — 眼睛的极限分辨角( rad )；
xj′— 像方节点到视网膜的距离
应为
η' = x j ' ⋅tgε
η′ — 视觉细胞的直径，约为0.006mm；
xj '= f
ε=
−0.006 × 206265′′ ≈ 70′′ −17.1
3
一、与光学测量有关的人眼特性
1、人眼的构造 2、人眼的调节功能 3、人眼的视觉特性 4、人眼的视场角 5、人眼的分辨率 6、双眼的立体视觉
长春理工大学光电工程学院 牟达
4
1、人眼的构造
长春理工大学光电工程学院 牟达
5
人 眼——照相机 瞳 孔——光 阑 晶状体——镜 头 网 膜——底 片
照相机中，正立的人在底片上成倒像，人眼也是成倒像，为什么？
α= 50~ 120 ″ ； 在良好的照明条件下，一般认为α = 60 ″ = 1 ′ 认为人眼的极限分辨角为1′ 。 在设计光学系统时就必须考虑眼睛的分辨率。
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14
7、双眼的立体视觉
① 体视效应 体视效应是双眼所特有特性，单眼没有体视效应。 正常情况下人们总是用双眼观察一个物体，双眼视 觉能提高视力锐度，同时也将产生空间深度感觉。 两眼瞳间的距离称为眼基线，一般为62～65mm ，正是由于基线的存在，离观察者不同远近的物体 在两眼网膜上成像的相对位置不同（视差角不同） ，从而产生体视效应。
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1．深入了解望远镜的结构。 2．深入了解望远镜的各种光学特性。 3．掌握望远镜的出瞳直径、出瞳距离、放大
率、视场等光学特性参量的基本测量方法。
1. 二、实验原理
1. 望远镜的主要光学特性参数有： 2. 出瞳直径 3. 出瞳距离 4. 放大率 5. 视场
1-物镜 2-物镜框(孔径光阑、入瞳) 3-分划板 4-分划板框(视场光阑) 5-
1．用望远镜观察具有等间距标记的目标时， 能否直接知道望远镜的放大率？
2．为什么说望远镜的放大率与物体的位置无 关？
3．试用实验证明望远镜的物镜框就是孔径光 阑。
望远镜光学特性参数测量装置
视场仪和测量显微镜,望远镜
自准直法调较平行光管
焦距仪测量测量显微镜的物镜倍率
测微目镜
玻罗板
阿贝比长仪测量标准光阑的直径
孔径光阑.视场光阑.出瞳.出瞳距离
物镜框是孔径光阑。这个光学系统的入瞳就是 孔径光阑本身（即物镜框）
限制望远镜所能观察到的视场大小的是分划板 框，所以分划板框是视场光阑。
孔径光阑经过它的后方所有光学系统（图中是 分划板和目镜）所成的象就是出瞳，
出瞳到目镜最后一个表面的距离就是出瞳距离，
2．望远镜的放大率
望远镜的放大率是指视放大率。
视放大率是指当人眼分别通过望远系统观 察和直接观察同一物体时，在人眼视网膜 上成象的大小之比，即
y tg y tg
tg D tg D
目镜 6-目镜框 7-出瞳
望远镜的光路示意图
1．望远镜的出瞳直径和出瞳距离
几何光学中，把限制轴上点光束孔径的 光阑称为孔径光阑；把限制光学仪器所 能观察到的视场大小的光阑称为视场光 阑。把孔径光阑经过它的前方所有的光 学系统部分所成的象称为入瞳，把孔径 光阑经过它的后方所有的光学系统部分 所成的象称为出瞳
3．望远镜的视场
望远镜的视场是指人眼通过该仪器所能 见到的物空间的最大范围。
用所能见到的物空间最大范围的边缘向 入瞳中心所引的张角的角度值来表示望 远镜的物方视场
象方视场用象空间的边缘向出瞳中心所 引的张角的角度值来表示
三、实验仪器设备
导轨，被测望远镜，支架，测量显微镜， 标准光阑，平行光管，视场仪，源自标卡 尺四、实验内容和步骤
1．测量望远镜的出瞳直径和出瞳距离 1-标准光阑 2-被测望远镜 3-标准光阑的象 4-测量显微镜 5-导轨
用标准光阑和测量显微镜测量 望远镜放大率
把被测望远镜和测量显微镜均固定在导轨上。
调节测量显微镜，使它调焦在被测仪器目镜后 的光斑（即出瞳）上，通常测量显微镜使用低 倍显微物镜，此时在显微镜中可以见到这个出 瞳的象。利用测微目镜测量出分划板上出瞳象 的大小，将测得的值缩小（显微物镜放大率） 后就是被测望远镜的出瞳直径
出瞳距离的测量
测量望远镜的放大率
用标准光阑和测量显微镜测量望远镜扩大 1-平行光管 2-被测望远镜 3-测量显微镜
a a
测量望远镜的视场
a）原理结构图 1-视场仪 2-被测望远镜
b）视场仪分划板的一部分图形
五、测量数据记录和处理
根据实验指导书的表格来进行测量数据记 录和处理
六、思考题