RLE-ME01-光学系统像差测量实验-实验讲义
光学像差实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过光学像差实验，加深对光学像差的理解，掌握光学像差的基本原理和分类，并学会使用光学仪器测量和评估光学系统的像差。
二、实验原理光学像差是光学系统中存在的缺陷，会导致成像质量下降。
根据像差与颜色是否有关、像差是轴上点产生的还是轴外点产生的，可以将像差分为多种类型，如球差、慧差、像散、场曲、畸变等。
三、实验仪器与材料1. 光学系统：包括透镜、反射镜、光阑、光束整形器等；2. 光源：激光器；3. 探测器：光电探测器；4. 仪器：成像系统、光束整形器、光路控制器等。
四、实验内容1. 实验一：测量球差（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变物距，记录不同物距下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与物距的关系，得出球差值。
2. 实验二：测量慧差（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变光轴倾斜角度，记录不同倾斜角度下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与倾斜角度的关系，得出慧差值。
3. 实验三：测量像散（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变光轴倾斜角度，记录不同倾斜角度下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与倾斜角度的关系，得出像散值。
4. 实验四：测量场曲（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变物距，记录不同物距下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与物距的关系，得出场曲值。
5. 实验五：测量畸变（1）搭建实验光路，将光源、透镜、光阑、探测器等按顺序连接；（2）调整光路，使光线通过透镜后聚焦到探测器上；（3）改变物距，记录不同物距下探测器的信号强度；（4）分析信号强度与物距的关系，得出畸变值。
光学系统的像差
如光学系统存在正畸变即实际像高大于 理想像高，所成的像为枕形，负畸变则 成桶形。
畸变只引起变形，不影响像的清晰度
21
畸变
光学系统对共轭面上不同高度的 物体垂轴放大率不同产生畸变.
桶形畸变 负畸变
枕形畸变
物
正畸变
像
像失真，但不影响像 的清晰度（是由于垂 轴放大率不同）.
22
畸变使像变形
23
理想成像的要求 出入射光束为同心光束，只有近轴区成
像才是理想成像。
1
像差概念的导出
实际光学系统中,存在着远轴区产生的实际 像与近轴区产生的理想像之间的偏离。此时, 从物体上任一点发出的光束通过光学系统后 不能会聚为一点,而形成一弥散斑,使像不能 严格地表现出原物体形状,这就是像差。
2
实际光学系统中轴上点的成像
30
近轴物近轴光线成像的色差
123
不同波长的光，焦距不同,像的位置不 同．在1,2,3三截面上,形成的光环半
径不同.
31
色差严重影响光学系统成像性质，一般 光学系统都必须校正色差。可以用正负 透镜适当组合来校正位置色差。
32
影响位置色差的主要因素：
随孔径角的增大而增大 与光学材料的折射率和色散率有关 与透镜的焦距有关
五、色像差
用白光进行成像时，除了每种单色光仍会产生 五种单色像差外，还会因不同色光有不同折射率 造成的色散，而使不同的色光有不同的传播光路， 从而呈现出因不同色光的光路差别而引起的像差， 称之为色像差（简称色差）。色像差因性质不同 而分为位置色差和倍率色差两种。
24
•色差:
位置（轴向）色差 倍率（横向）色差
B
37
倍率色差随视场的增大而增大，由于倍 率色差的存在，使物体边缘呈现彩色， 从而，造成白光所成的像呈现彩色斑。
光学像差的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光学像差的产生原理及分类；2. 掌握光学像差实验的基本方法；3. 通过实验观察不同类型的光学像差，加深对光学像差理论的理解。
二、实验原理光学像差是指实际光学系统在成像过程中，由于光线传播路径的偏差，导致成像质量下降的现象。
根据像差是否与颜色有关，可以分为色像差和色差；根据像差产生的位置，可以分为轴上像差和轴外像差。
本实验主要研究球差、彗差、像散和场曲等基本像差。
球差是由于光线在通过透镜时，不同入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；彗差是由于光线在通过透镜时，同一入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；像散是由于光线在通过透镜时，同一入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；场曲是由于光线在通过透镜时，不同高度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：光学像差实验装置、光源、光阑、成像屏、光具座等；2. 实验材料：不同焦距的透镜、不同形状的光阑、成像屏等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，将光源、光阑、透镜、成像屏等按照实验要求放置在光具座上；2. 调整光具座，使光源发出的光线垂直照射到透镜上；3. 观察不同类型的光学像差现象，并记录实验数据；4. 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 球差实验：观察不同焦距的透镜在成像过程中的球差现象，发现球差随着焦距的增加而增大；2. 彗差实验：观察不同形状的光阑在成像过程中的彗差现象，发现彗差随着光阑形状的变化而变化；3. 像散实验：观察不同高度的光线在成像过程中的像散现象，发现像散随着高度的增加而增大；4. 场曲实验：观察不同高度的光线在成像过程中的场曲现象，发现场曲随着高度的增加而增大。
六、实验结论1. 光学像差是实际光学系统在成像过程中普遍存在的一种现象，对成像质量有较大影响；2. 通过实验，掌握了光学像差实验的基本方法，加深了对光学像差理论的理解；3. 在光学系统设计过程中，应充分考虑像差的影响，采取相应的措施进行像差校正，以提高成像质量。
RLE-ME01-光学系统像差测量实验-实验讲义
光学系统像差测量实验RLE-ME01实验讲义版本：2012 发布日期：2012年8月前言实际光学系统与理想光学系统成像的差异称为像差。
光学系统成像的差异是《工程光学》课程重要章节，也是教学的难点章节，针对此知识点的教学实验产品匮乏。
RealLight®开发的像差测量实验采用专门设计的像差镜头，像差现象清晰；涉及知识点紧贴像差理论的重点内容，是学生掌握像差理论的非常理想的教学实验系统。
目录1．光学系统像差的计算机模拟1.1.引言---------------------------------------------11.2.实验目的-----------------------------------------11.3.实验原理-----------------------------------------11.4.实验仪器-----------------------------------------41.5.实验步骤-----------------------------------------41.6.思考题-------------------------------------------52. 平行光管的调节使用及位置色差的测量2.1.引言---------------------------------------------62.2.实验目的-----------------------------------------62.3.实验原理-----------------------------------------62.4.实验仪器-----------------------------------------72.5.实验步骤-----------------------------------------82.6.实验数据处理-------------------------------------92.7.思考题-------------------------------------------93. 星点法观测光学系统单色像差3.1.引言---------------------------------------------103.2.实验目的-----------------------------------------103.3.实验原理-----------------------------------------103.4.实验仪器-----------------------------------------113.5.实验步骤----------------------------------------123.6.思考题------------------------------------------144. 阴影法测量光学系统像差与刀口仪原理4.1.引言--------------------------------------------154.2.实验目的----------------------------------------154.3.实验原理----------------------------------------154.4.实验仪器----------------------------------------164.5.实验步骤----------------------------------------164.6.思考题------------------------------------------175. 剪切干涉测量光学系统像差5.1.引言--------------------------------------------185.2.实验目的----------------------------------------185.3.实验原理----------------------------------------185.4.实验仪器----------------------------------------215.5.实验步骤----------------------------------------215.6.思考题------------------------------------------266. 参考文献实验1 光学系统像差的计算机模拟1.1引言如果成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光线通过系统以后, 应该聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。
工程光学 第六章光学系统的像差
xts ' lt 'l s '
返回
像散的影响
物 子午像 弧矢像
1
2
3
像散曲线
像散的校正
• 光阑位于球心不产生像散 • 改变光阑位置像散将发生改变
轴外细光束场曲
• 场曲的定义 • 场曲的形成 • 场曲的度量 • 场曲的影响 • 场曲的校正
场曲的定义
• 平面物体成弯曲像面的成像缺陷称 为场曲
• • • • • • • 球差（轴上点、宽光束、轴外点） 彗差（轴外点、宽光束） 像散（轴外点、细光束、宽光束） 场曲（轴外点、细光束、宽光束） 畸变（轴外点、主光线） 位置色差（轴上点、多色光、宽光束） 倍率色差（轴外点、多色光、主光线）
轴上点球差
1。球差的定义 2。球差的形成 3。 球差的度量 4。球差的影响
几何色差的分类
• 色差的几何描述有两种： • 描述两种波长像点位置差异的称位置色 差或轴向色差，通常对轴上点计算； • 描述两种波长像点高度（或放大率）差 异的称倍率色差或垂轴色差，通常对轴 外点计算。
轴上点位置色差
• 以白光作为光源的轴上物点A发出一条孔 径角为U的光线，其中F谱线和C谱线在 像方交光轴于和，像方截距分别为和， 二者之差称为该孔径的位置色差
• 将孔径光阑设在球心处，不产生畸变 • 单个薄透镜或薄透镜组，当孔径光阑与 之重合不产生畸变 • 结构完全对称的光学系统畸变自动消除
孔径光阑设在球心不产生畸变
单个薄透镜或薄透镜组，当孔 径光阑与之重合不产生畸变
结构完全对称的光学系统畸变 自动消除
利用畸变设计fθ 镜头
色差
• • • • • • 什么是色差 色差的形成 色差的度量 （1）位置色差 （2）倍率色差 色差的影响
光信息技术9 光学系统像差理论综合实验
实验九光学系统像差理论综合实验（一）光学系统像差的计算机模拟如果成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光线通过系统以后，应该聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。
但实际光学系统成像不可能完全符合理想，物点光线通过光学系统后在像空间形成具有复杂几何结构的像散光束，该像散光束的位置和结构通常用几何像差来描述。
一、实验目的1.掌握各种几何象差产生的条件及其基本规律；2.观察各种象差现象的计算机模拟效果图。
二、实验原理光学系统所成实际象与理想像的差异称为像差，只有在近轴区且以单色光所成像之像才是完善的（此时视场趋近于0，孔径趋近于0）。
但实际的光学系统均需对有一定大小的物体以一定的宽光束进行成像，故此时的像已不具备理想成像的条件及特性，即像并不完善。
可见，象差是由球面本身的特性所决定的，即使透镜的折射率非常均匀，球面加工的非常完美，像差仍会存在。
几何像差主要有七种：球差、彗差、像散、场曲、畸变、位置色差及倍率色差。
前五种为单色像差，后二种为色差。
1.球差轴上点发出的同心光束经光学系统后，不再是同心光束，不同入射高度的光线交光轴于不同位置，相对近轴像点（理想像点）有不同程度的偏离，这种偏离称为轴向球差，简称球δ'）。
如图1-1所示。
差（L图1-1 轴上点球差2．慧差彗差是轴外像差之一，它体现的是轴外物点发出的宽光束经系统成像后的失对称情况，彗差既与孔径相关又与视场相关。
若系统存在较大彗差，则将导致轴外像点成为彗星状的弥散斑，影响轴外像点的清晰程度。
如图1-2所示。
图1-2 慧差3.像散像散用偏离光轴较大的物点发出的邻近主光线的细光束经光学系统后，其子午焦线与弧矢焦线间的轴向距离表示：tst s x x x '''=- 式中，t x '，sx '分别表示子午焦线至理想像面的距离及弧矢焦线会得到不同形状的物至理想像面的距离，如图1-3所示。
图1-3 像散当系统存在像散时，不同的像面位置会得到不同形状的物点像。
像差检测光学测量
§5-3象差测量 概述光学系统成象质量的好坏，是最后评定此光学系统优劣的主要标准。
影响象质的因素有：① 设计水平：校正象差的完善程度② 加工水平：加工误差、装配误差、材料误差 ③ 杂光几何象差与光学设计密切联系 误差测量与物光联系密切§5-3-1 二次截面法（哈特曼法）测几何象差1900—1904年由德国哈特曼提出，利用几何光学概念，找出这些光线经光学系统后的空间位置。
一、 原理用区域光阑将不同孔径的光分开 1、 轴向象差 ① 球差区域光阑（哈特曼光阑）小孔直径')4001~1001(f =Φ②位置色差 2、 垂轴象差 ① 象散轴外球差曲线d b b b S sn sn sn sn 211+=d b b b S tn tn tsn tn 211+=② 场曲d b b b S s d s b b n n n n n n n n 21121+=→-=③ 慧差子午慧差C 1G 1=PA=RG 2=a 1 PB=PA+AB=a 1+ABdS R C PBt=2ds a a AB a d S R C AB a tt =++==+21121AB=-Kt=121a s d a a t -+ 121211)(a S d a a AB S a a ABd d a t t-+=+=+t t S da a a K 211'+-= 弧矢慧差一般不测量（只在大视场时测量）t s K K 31'=哈特曼法无法测畸变，因光轴无法确定，因而也不能测倍率色差。
二、 测量装置及注意事项 1、 装置：阿斯卡 光具座 2、 调整及注意事项① 平行光管小孔校正在物镜焦平面上，转臂在轴向位置② 根据物镜相对孔径选择区域光阑小孔直径，一般Φ=（1/100~1/400）f'小一些好，但太小衍射严重，光斑反而大。
③ 使被测物镜光轴和平行光管光轴重合（光束法线转动物镜法）④ 确定E 1位置，一般'51,'71f S d f n n =-=σ ⑤ 确定曝光时间⑥ 测轴外象差时，使斜光束对称中心线和米字孔光阑中心孔重合，为此要纵向移动物镜，保证每一视场哈特曼光阑中心孔通过的光束通过被测物镜入瞳，同时相应移动E 1和E 2（两者精确相等）。
实验光学像差的观察
实验光学像差的观察光学系统所成的实际像与理想像（即在近轴区以单色光所成的像）的差异称为像差。
但实际的光学系统均需对有一定大小的物体以一定的宽光束进行成像，故此时的像已不具备理想成像的条件及特性，即像并不完善。
可见，像差是由球面本身的特性所决定的，即使透镜的折射率非常均匀，球面加工得非常完美，像差仍会存在。
几何像差一般分两大类：色像差和单色像差。
透镜材料的折射率是波长的函数，由不同波长的色光（即复色光）产生的像差称为色像差，简称色差，可分为位置色差和倍率色差两种。
非近轴的高度单色光也会产生像差，称为单色像差；按其产生的效果，分成使像模糊和使像变形两类，前者有球差、慧差和像散，后者有场曲和畸变。
本实验主要观察其中几种像差：色差、球差和慧差，并在球差部分同时介绍景深的概念。
【实验目的】1.观察色差、球差、慧差等像差的形成，了解球差和景深的相互关系。
2.掌握各种几何像差产生的条件及成像规律。
3.掌握光学系统等高共轴的调节方法，并用左右逼近法记录数据。
【实验仪器】F-JH1050型几何光学实验仪。
【仪器介绍】F-JH1050型几何光学实验仪，包含光学导轨、白光源、“品”字屏、凸透镜（3个）、白屏、球差屏（2个）、滤色片（3个）、滤色镜框、可变光阑、光具座若干。
【实验原理】1.色差光学材料对不同波长的色光有不同的折射率，因此同一孔径不同色光的光线经光学系统后与光轴有不同的交点；不同孔径、不同色光的光线与光轴的交点也不相同。
因此在任何像面位置，物点的像都是一个彩色的弥散斑。
各种色光之间成像位置和成像大小的差异称为色差，如图1所示。
图1 色差色差是透镜成像的一个严重缺陷，简单来说就是颜色的差别，发生在以多色光为光源的情况下。
不同波长的光将以不同的程度色散，白光被色散为紫外波段、可见波段和红外波段范围的各种波长的光，其中可见光的波长范围大约为400nm~700nm，不同波长的光，颜色各不相同，其通过透镜时的折射率也各不相同，因而所成的像便带有彩色边缘，这样物方一个点，在像方可形成一个色斑。
RLEME01光学系统像差测量实验实验讲义
适用标准文案光学系统像差丈量实验RLE-ME01实验讲义版本： 2012公布日期：2012年8月序言实质光学系统与理想光学系统成像的差异称为像差。
光学系统成像的差异是《工程光学》课程重要章节，也是教课的难点章节，针对此知识点的教课实验产品贫乏。
RealLight?开发的像差丈量实验采用特意设计的像差镜头，像差现象清楚；波及知识点紧贴像差理论的要点内容，是学生掌握像差理论的特别理想的教课实验系统。
目录1．光学系统像差的计算机模拟1.1.前言 ---------------------------------------------11.2.实验目的 -----------------------------------------11.3. 实验原理 -----------------------------------------11.4. 实验仪器 -----------------------------------------41.5. 实验步骤 -----------------------------------------41.6. 思虑题 -------------------------------------------52.平行光管的调理使用及地点色差的丈量2.1.前言 ---------------------------------------------62.2. 实验目的 -----------------------------------------62.3. 实验原理 -----------------------------------------62.4. 实验仪器 -----------------------------------------72.5. 实验步骤 -----------------------------------------82.6. 实验数据办理 -------------------------------------92.7. 思虑题 -------------------------------------------93.星点法观察光学系统单色像差3.1.前言 ---------------------------------------------103.2. 实验目的 -----------------------------------------103.3. 实验原理 -----------------------------------------103.4. 实验仪器 -----------------------------------------113.5. 实验步骤 ----------------------------------------123.6. 思虑题 ------------------------------------------144.暗影法丈量光学系统像差与刀口仪原理4.1. 前言 --------------------------------------------154.2. 实验目的 ----------------------------------------154.3. 实验原理 ----------------------------------------154.4. 实验仪器 ----------------------------------------164.5. 实验步骤 ----------------------------------------164.6. 思虑题 ------------------------------------------175.剪切干预丈量光学系统像差5.1. 前言 --------------------------------------------185.2. 实验目的 ----------------------------------------185.3. 实验原理 ----------------------------------------185.4. 实验仪器 ----------------------------------------215.5. 实验步骤 ----------------------------------------215.6. 思虑题 ------------------------------------------266.参照文件实验 1光学系统像差的计算机模拟前言假如成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光芒经过系统此后,应当聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。
实验光学像差的观察
实验光学像差的观察引言：光学像差是指光线通过透镜或者其它光学系统时，在成像过程中产生的偏差或畸变。
在实际的光学系统中，光学像差是难以避免的，但我们可以通过合适的方法来减小或者消除像差，以提高成像质量。
本次实验旨在观察不同类型的光学像差，同时探讨产生像差的原因和解决方案。
实验材料与装置：-凸透镜-狭缝-光源-平面镜-刻度尺-实验台等实验步骤：1.准备工作将凸透镜安装到实验台上，并调整准直系数，使得光线通过透镜时相交于一点。
安装狭缝装置，用于调节光的强度和角度。
将狭缝移至较大距离处，让光线通过狭缝发出。
移动凸透镜，观察在不同位置成像的焦点情况。
注意观察当凸透镜不处于焦点位置时，成像处出现的模糊现象。
将凸透镜移至一侧，使得光线通过透镜的边缘部分，而非中心部分。
调整狭缝位置并观察光线通过透镜后的成像，与在中心处成像时的情况进行比较。
将凸透镜放置在中心位置，调整狭缝位置使得光线通过透镜中心部分。
放置平面镜在凸透镜前方，使得光线经过反射后重新通过透镜。
观察入射光和反射光通过透镜后的成像情况。
5.色差的观察将凸透镜放置在中心位置，使用白色光源。
观察不同颜色的光经过透镜后的折射角度和成像情况。
结果与讨论：1.对焦像差的观察结果可能显示出图像集中于一点时，焦点清晰，而当凸透镜不处于焦点位置时，图像会变得模糊，无法清晰辨认。
2.普通像差的观察结果可能显示出边缘位置的成像会比中心位置产生更大的模糊和偏移。
3.球面像差的观察结果可能显示出反射光和入射光在透镜两侧成像位置不同，产生偏差，导致图像失真。
4.色差的观察结果可能显示出不同颜色的光线在透镜中折射角度不同，导致成像位置和清晰度有所变化。
通过本次实验，我们可以清楚地观察到不同类型的光学像差，并且了解了像差的产生原因。
在实际应用中，可以通过使用复杂的光学系统设计和校正来减小或消除光学像差，提高成像质量。
例如，通过使用非球面透镜和多片镜片组合，可以有效减小球面像差和色差。
光学像差实验报告模板
光学像差实验报告模板实验报告模板如下：实验名称：光学像差实验实验目的：通过光学像差实验研究光在透镜中的折射和成像规律，并通过调整光源和透镜的位置来观察和分析不同像差的产生原因。
实验原理：1. 光的折射定律：光从一种介质射入另一种介质中时，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在关系。
2. 几何光学成像定律：对于薄透镜成像来说，物距、像距和透镜焦距之间存在关系。
实验材料与装置：1. 凸透镜2. 凹透镜3. 光源（如白炽灯或激光器）4. 物体（如图钉或光栅）5. 物体架6. 屏幕7. 尺子或游标卡尺实验步骤：1. 将凸透镜固定在透镜架上，并将物体放在物体架上。
2. 调整物体和屏幕的位置，使得成像清晰。
3. 测量物体到透镜的距离为物距，屏幕到透镜的距离为像距。
4. 移动物体和屏幕的位置，使得物距和像距改变，观察成像的变化。
5. 重复步骤4，但使用凹透镜进行实验。
实验数据记录与处理：1. 在不同位置下，测量物距和像距的数值，并计算折射率。
2. 记录和观察成像的情况，分析不同物距和像距对成像的影响。
3. 比较凸透镜和凹透镜的成像情况，分析透镜类型对成像的影响。
实验结果与分析：1. 根据实验数据和观察结果，绘制物距与像距的图像，分析其变化趋势。
2. 分析不同物距和像距下的成像特点，包括倒立、放大缩小等。
3. 比较凸透镜和凹透镜的成像规律，分析透镜类型对成像的影响。
4. 讨论光学像差产生的原因，并探讨如何减小或消除光学像差。
实验结论：通过光学像差实验，我们得出以下结论：1. 光从一种介质射入另一种介质时会发生折射，折射规律与入射角、折射角和两种介质的折射率有关。
2. 凸透镜和凹透镜的成像规律有所不同，凸透镜会形成实像，凹透镜会形成虚像。
3. 物距和像距的改变会影响成像的特点，包括倒立、放大缩小等。
4. 光学像差是由透镜形状和光源位置等因素引起的，可以通过调整光源和透镜的位置来减小或消除光学像差。
实验改进与展望：1. 本实验主要研究了透镜的基本成像规律，未涉及更复杂的光学像差和光学仪器调节等内容，可以在以后的实验中进一步研究和探索。
第七章 光学系统的像质评价和像差 应用光学教学课件
弧矢细光束场曲
两者间的轴向距离称为轴外弧矢球差
L'S XS' xs'
轴外球差:轴外物点发出的粗光束经系统后的交点与细光束的交 点的偏离,当视场不大时,轴外球差和轴上球差差不多相等
2.影响因素 与焦面位置和物体高度有关 与n有关 与光阑位置有关 3.消除方法 加光阑，可以减小单透镜场曲
例：照相物镜在负弯月透镜前加光阑 组合系统，复杂化系统，适当选择焦距和n 将探测器面弯曲以适应场曲
一 定义
轴上点A发出的某孔径带的光线与近轴光线交于不同点， 形成球差
球差－系统对轴上物点单色粗光束，成像时所产生的像 差
轴向球差 L'L'l' 垂轴球差 T'L'taun '
接收屏在空间沿着主光轴移动，接收到的弥散斑都是 圆形的，位置不同，弥散斑的直径也不同
二 与哪些因素有关？
1. L'是h、u的函数
①其它环带的问题
②高阶球差问题
§7.3 轴外点单色像差
一 子午面与弧矢面 子午面：物点发出的主光线和光轴所决定的平面，
子午面是折射前后光束的对称面 子午光线：位于子午面内的光线 弧矢面：通过主光线而
又垂直于子午面的平面 弧矢光线：弧矢面内
不交光轴的光线 对于轴外点发出的光束， 一般在整个光束中通过主 光线取出两个相互垂直的 截面进行分析
子午面光线经系统成像仍在子午面内
由于系统像差的存在, 对称于主光线两侧的”子午光线 对”, 经系统后,交点不在主光线上,也不交在理想像面上
a
弧矢彗差：前后光线经系统后的交点BS’到主光线 的垂直于光轴方向的距离， KS’
弧矢面光线的结构特点
由于系统像差的存在,对称于主光线两侧的”弧 矢光线对”,经系统后交点必然在子午面上,但不 在主光线上,也不在理想像面上
光学设计光学系统的像质评价和像差容限教学课件PPT
切割机组安全操作规程范本第一章总则第一条为了保证切割机组的安全操作，保护人员的生命财产安全，制订本规程。
第二条本规程适用于切割机组的安全操作，适用于所有切割机组工作人员。
第三条切割机组工作人员应严格按照本规程的要求进行操作，严禁违反本规程进行操作。
第四条切割机组工作人员应熟悉并遵守相关国家法律法规、行业规范、标准及企业规章制度。
第五条切割机组工作人员应参加相应的安全操作培训，熟练掌握切割机组的操作技能。
第二章安全准备第六条切割机组工作人员在进行操作前应检查切割机组的设备设施是否完好，如发现异常应立即报告。
第七条切割机组操作区域应保持空气畅通，无明火，无易燃物品，地面应保持干燥清洁。
第八条切割机组工作人员操作前应穿戴防护用品，如钢盔、防护眼镜、防护手套等。
第九条切割机组操作前应将周围的人员和有关部门进行告知，确保操作过程中无人员靠近。
第十条切割机组操作前应检查操作手册，了解切割机组的工作原理和操作要点。
第十一条切割机组的操作人员应持证上岗，严禁非专业人员操作。
第三章安全操作第十二条切割机组操作前应检查切割机组的电源、气源是否正常，并进行预热。
第十三条切割机组的调试、维修等操作应由专业人员进行。
第十四条切割机组操作人员应全神贯注，不得擅自离开切割机组操作区域。
第十五条切割机组操作人员应按照操作手册的要求进行操作，严禁超负荷操作。
第十六条切割机组操作人员应保持设备的清洁、整齐，及时清理加工过程中产生的边角料。
第十七条切割机组操作人员应注意观察切割过程中的异常情况，如发现异常应及时停机排除故障。
第十八条切割机组操作人员应注意人身安全，严禁将手、脚伸入机器运动部位。
第十九条切割机组操作人员应定期检查切割设备的稳定性和安全性，如发现问题应及时排除。
第四章紧急处置第二十条切割机组操作人员在发生事故或紧急情况时，应第一时间采取紧急停机措施，并立即报告。
第二十一条切割机组操作人员在发生火灾时，应第一时间报警并进行灭火，确保人员的生命安全。
像差检测 光学测量
§5-3象差测量 概述光学系统成象质量的好坏，是最后评定此光学系统优劣的主要标准。
影响象质的因素有：① 设计水平：校正象差的完善程度② 加工水平：加工误差、装配误差、材料误差 ③ 杂光几何象差与光学设计密切联系 误差测量与物光联系密切§5-3-1 二次截面法（哈特曼法）测几何象差1900—1904年由德国哈特曼提出，利用几何光学概念，找出这些光线经光学系统后的空间位置。
一、 原理用区域光阑将不同孔径的光分开 1、 轴向象差 ① 球差区域光阑（哈特曼光阑）小孔直径')4001~1001(f =Φ②位置色差 2、 垂轴象差 ① 象散轴外球差曲线d b b b S sn sn sn sn 211+=d b b b S tn tn tsn tn 211+=② 场曲d b b b S s d s b b n n n n n n n n 21121+=→-=③ 慧差子午慧差 C 1G 1=PA=RG 2=a 1 PB=PA+AB=a 1+ABdS R C PB t=2ds a a AB a d S R C AB a tt =++==+21121AB=-Kt=121a s d a a t -+ 121211)(a S d a a AB S a a ABd d a t t-+=+=+t t S da a a K 211'+-= 弧矢慧差一般不测量（只在大视场时测量）t s K K 31'=哈特曼法无法测畸变，因光轴无法确定，因而也不能测倍率色差。
二、 测量装置及注意事项 1、 装置：阿斯卡 光具座 2、 调整及注意事项① 平行光管小孔校正在物镜焦平面上，转臂在轴向位置② 根据物镜相对孔径选择区域光阑小孔直径，一般Φ=（1/100~1/400）f'小一些好，但太小衍射严重，光斑反而大。
③ 使被测物镜光轴和平行光管光轴重合（光束法线转动物镜法）④ 确定E 1位置，一般'51,'71f S d f n n =-=σ ⑤ 确定曝光时间⑥ 测轴外象差时，使斜光束对称中心线和米字孔光阑中心孔重合，为此要纵向移动物镜，保证每一视场哈特曼光阑中心孔通过的光束通过被测物镜入瞳，同时相应移动E 1和E 2（两者精确相等）。
- 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)。
光学系统像差测量实验RLE-ME01实验讲义版本：2012 发布日期：2012年8月前言实际光学系统与理想光学系统成像的差异称为像差。
光学系统成像的差异是《工程光学》课程重要章节，也是教学的难点章节，针对此知识点的教学实验产品匮乏。
RealLight®开发的像差测量实验采用专门设计的像差镜头，像差现象清晰；涉及知识点紧贴像差理论的重点内容，是学生掌握像差理论的非常理想的教学实验系统。
目录1．光学系统像差的计算机模拟1.1.引言---------------------------------------------11.2.实验目的-----------------------------------------11.3.实验原理-----------------------------------------11.4.实验仪器-----------------------------------------41.5.实验步骤-----------------------------------------41.6.思考题-------------------------------------------52. 平行光管的调节使用及位置色差的测量2.1.引言---------------------------------------------62.2.实验目的-----------------------------------------62.3.实验原理-----------------------------------------62.4.实验仪器-----------------------------------------72.5.实验步骤-----------------------------------------82.6.实验数据处理-------------------------------------92.7.思考题-------------------------------------------93. 星点法观测光学系统单色像差3.1.引言---------------------------------------------103.2.实验目的-----------------------------------------103.3.实验原理-----------------------------------------103.4.实验仪器-----------------------------------------113.5.实验步骤----------------------------------------123.6.思考题------------------------------------------144. 阴影法测量光学系统像差与刀口仪原理4.1.引言--------------------------------------------154.2.实验目的----------------------------------------154.3.实验原理----------------------------------------154.4.实验仪器----------------------------------------164.5.实验步骤----------------------------------------164.6.思考题------------------------------------------175. 剪切干涉测量光学系统像差5.1.引言--------------------------------------------185.2.实验目的----------------------------------------185.3.实验原理----------------------------------------185.4.实验仪器----------------------------------------215.5.实验步骤----------------------------------------215.6.思考题------------------------------------------266. 参考文献实验1 光学系统像差的计算机模拟1.1引言如果成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光线通过系统以后, 应该聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。
但实际光学系统成像不可能完全符合理想，物点光线通过光学系统后在像空间形成具有复杂几何结构的像散光束，该像散光束的位置和结构通常用几何像差来描述。
1.2实验目的掌握各种几何象差产生的条件及其基本规律，观察各种象差现象的计算机模拟效果图。
1.3实验原理光学系统所成实际象与理想像的差异称为像差，只有在近轴区且以单色光所成像之像才是完善的（此时视场趋近于0，孔径趋近于0）。
但实际的光学系统均需对有一定大小的物体以一定的宽光束进行成像，故此时的像已不具备理想成像的条件及特性，即像并不完善。
可见，象差是由球面本身的特性所决定的，即使透镜的折射率非常均匀，球面加工的非常完美，像差仍会存在。
几何像差主要有七种：球差、彗差、像散、场曲、畸变、位置色差及倍率色差。
前五种为单色像差，后二种为色差。
a.球差轴上点发出的同心光束经光学系统后，不再是同心光束，不同入射高度的光线交光轴于不同位置，相对近轴像点（理想像点）有不同程度的偏离，这种偏离称为轴向球差，简称球差（Lδ'）。
如图1-1所示。
图1-1 轴上点球差b.慧差彗差是轴外像差之一，它体现的是轴外物点发出的宽光束经系统成像后的失对称情况，彗差既与孔径相关又与视场相关。
若系统存在较大彗差，则将导致轴外像点成为彗星状的弥散斑，影响轴外像点的清晰程度。
如图1-2所示。
图1-2 慧差c.像散像散用偏离光轴较大的物点发出的邻近主光线的细光束经光学系统后，其子午焦线与弧矢焦线间的轴向距离表示：tst s x x x '''=- 式中，t x ',s x '分别表示子午焦线至理想像面的距离及弧矢焦线?会得到不同形状的物至理想像面的距离，如图1-3所示。
图1-3 像散当系统存在像散时，不同的像面位置会得到不同形状的物点像。
若光学系统对直线成像，由于像散的存在其成像质量与直线的方向有关。
例如，若直线在子午面内其子午像是弥散的，而弧矢像是清晰的；若直线在弧矢面内，其弧矢像是弥散的而子午像是清晰的；若直线既不在子午面内也不在弧矢面内，则其子午像和弧矢像均不清晰，故而影响轴外像点的成像清晰度。
d.场曲使垂直光轴的物平面成曲面像的像差称为场曲。
如图1-4所示。
子午细光束的交点沿光轴方向到高斯像面的距离称为细光束的子午场曲；弧矢细光束的交点沿光轴方向到高斯像面的距离称为细光束的弧矢场曲。
而且即使像散消失了（即子午像面与弧矢像面相重合），场曲依旧存在（像面是弯曲的）。
场曲是视场的函数，随着视场的变化而变化。
当系统存在较大场曲时，就不能使一个较大平面同时成清晰像，若对边缘调焦清晰了，则中心就模糊，反之亦然。
图1-4 场曲e.畸变畸变描述的是主光线像差，不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的交点高度并不等于理想像高，其差别就是系统的畸变，如图1-5所示。
由畸变的定义可知，畸变是垂轴像差，只改变轴外物点在理想像面的成像位置，使像的形状产生失真，但不影响像的清晰度。
图1-5 畸变1.4实验仪器电脑主机及显示器一套、像差模拟软件1.5实验步骤1 在配套软件光盘中找到文件夹。
2 将此文件夹拷贝到电脑本地硬盘。
3 在文件夹中运行文件。
4 点击右侧按钮选取所需要模拟的像差现象图。
效果图如下：图1-6-1 球差模拟效果图图1-6-2 慧差模拟效果图图1-6-3 像散模拟效果图图1-6 像差模拟效果图1.6 思考题a. 场曲有什么特点，它与像散有什么关系？答：场曲引起像面弯曲，场曲与孔径无关，它只是视场的函数，当视场为零时，不存生场曲；像散是由于场曲引起的，子午细光束交点与弧矢细光束交点重合时，不存生像散。
实验2 平行光管的调节使用及位置色差的测量2.1引言平行光管是一种长焦距、大口径，并具有良好像质的仪器，与前置镜或测量显微镜组合使用，既可用于观察、瞄准无穷远目标，又可作光学部件，光学系统的光学常数测定以及成像质量的评定和检测。
2.2实验目的a.了解平行光管的结构及工作原理b.掌握平行光管的使用方法c.了解色差的产生原理d.学会用平行光管测量球差镜头的色差2.3 基本原理根据几何光学原理,无限远处的物体经过透镜后将成像在焦平面上;反之,从透镜焦平面上发出的光线经透镜后将成为一束平行光。
如果将一个物体放在透镜的焦平面上,那么它将成像在无限远处。
图2-1 为平行光管的结构原理图。
它由物镜及置于物镜焦平面上的分划板,光源以及为使分划板被均匀照亮而设置的毛玻璃组成。
由于分划板置于物镜的焦平面上,因此,当光源照亮分划板后,分划板上每一点发出的光经过透镜后,都成为一束平行光。
又由于分划板上有根据需要而刻成的分划线或图案,这些刻线或图案将成像在无限远处。
这样,对观察者来说,分划板又相当于一个无限远距离的目标。
图2-1 平行光管的结构原理图根据平行光管要求的不同,分划板可刻有各种各样的图案。
图2-2 是几种常见的分划板图案形式。
图2-2（a ）是刻有十字线的分划板,常用于仪器光轴的校正;图2-2 (b) 是带角度分划的分划板,常用在角度测量上;图2-2 (c) 是中心有一个小孔的分划板,又被称为星点板;图2-2 (d) 是鉴别率板,它用于检验光学系统的成像质量。
鉴别率板的图样有许多种,这里只是其中的一种;图2-2 (e) 是带有几组一定间隔线条的分划板,通常又称它为玻罗板,它用在测量透镜焦距的平行光管上。
图2-2 分划板的几种形式光学材料对不同波长的色光有不同的折射率，因此同一孔径不FCF C L L L '''∆=-同色光的光线经过光学系统后与光轴有不同的交点。
不同孔径不同色光的光线与光轴的交点也不相同。
在任何像面位置，物点的像是一个彩色的弥散斑，如图2-3所示。
各种色光之间成像位置和成像大小的差异称为色差。
图2-3 轴上点色差轴上点两种色光成像位置的差异称为位置色差，也叫轴向色差。
对目视光学系统用FCL '∆表示，即系统对F 光（486nm ）和C 光（656nm ）消色差 FCF C L L L '''∆=- （2-1） 对近轴去表示为FCF C l l l '''∆=- （2-2） 根据定义可知，位置色差在近轴区就已产生。