牛顿望远镜实验报告

实验一、牛顿望远镜

1.实验目的

学习运用ZEMAX综合性的光学仿真软件，将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。

通过ZEMAX软件的仿真应用，对牛顿望远镜的原理进行深层次的了解，并加深对牛顿望远镜使用的熟练度。

2.基本原理

ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。

牛顿反射望远镜采用抛物面镜作为主镜，光进入镜筒的底端，然后折回开口处的第二反射镜（平面的对角反射镜），再次改变方向进入目镜焦平面。目镜为便于观察，被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。

由于光学系统的原理，牛顿望远镜的成像是一个倒像，倒像并不影响天文观测，因此牛顿反射望远镜是天文学使用的最佳选择。通过正像镜等附加镜头，可以将图像校正过来，但会降低成像质量。

3.系统结构

一个1000mm F/5的望远镜，这暗指需要一个曲率半径为2000mm的镜面，和一个200mm的孔径。光阑面的曲率半径列Radius，输入

-2000.0，负号表示为凹面。现在在同一个面上输入厚度值Thickness-1000，这个负号表示通过镜面折射后，光线将往“后方”传递.“Glass”列输入“MIRROR”,输入一个200的孔径值. ZEMAX使用的缺省值是波长550，视场角0.光源为无穷远处。

4.像质分析

该牛顿望远镜系统需要在前面设置一个面挡板，挡住一部分回散的光（该挡板的直径要适宜）。

标准点列图Spot Diagram。

光线密度有一个依据视场数目，规定的波长数目和可利用的内存的最大值。列在曲线上的每个视场点的GEO点尺寸是参考点（参考点可以是主波长的主光线，所有被追寻的光线的重心。或点集的中点）到距离参考点最远的光线的距离。GEO点尺寸是包含了所有光线交点的以参考点为中心的圆的半径。

RMS点尺寸是径向尺寸的均方根。先把每条光线和参考点之间的距离的平方，求出所有光线的平均值，然后取平方根。点列图的RMS 尺寸取决于每一根光线，因而他给出光线扩散的粗略概念。

本实验中RMS : 77.6um

定义抛射面

我们原先所输入的2000这个曲率半径只是定义了一个球形，我们需要一个锥形常量-1来定义抛物线。

目的：显示作为光瞳坐标函数的光线像差。

横向特性曲线是用光线光瞳的y坐标的函数表示的横向光线像差的x 或y分量。缺省选项是画出像差的y分量曲线。但是由于横向像差是矢量，他不能完整的描述像差。绘图的数据时光线坐标和主光线坐标之差。另外，像差曲线仅仅表示了通过光瞳的两个切面的状况，而不是整个光瞳。

这个高像质的图象所处的位置并不好。由于像处在入射光路的光程中，图象无法接收。这通常在主镜面后安放一个转折光线用的反射面来调整，反射镜面以45度的角度倾斜，将像从光轴上往外转出来。为了使用转折面，我们首先必须定下它该安放在哪儿。由于入射的光束为200mm宽，我们所需要的像平面至少要离开光轴100mm。我们选择200mm，因此折叠镜面必须距主反射面有800mm。

另外一些图：

5.系统优化

优化后图

目的：通过调整后截距对光学系统快速调焦。

选择编辑》优化函数。弹出窗口选择工具》默认优化函数弹出窗口执行最终优化。