照明系统的光学设计实验指导书

《照明系统光学设计》

实验指导书

电气工程与自动化学院

2014年9月

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前言

1、实验前必须认真预习实验指导书及实验内容，明确实验目的、步骤、原理、回答实验教师的提问，回答不合要求者，须重新预习，才能进行实验。

2、对规定实验外确属需要的内容，可先提出实验原理和方法，经教师或实验技术人员同意后，方可进行实验。

3、做实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器设备的操作规程，服从教师和实验技术人员的指导。

4、爱护仪器设备，节约使用材料，使用前详细检查，使用后要整理就位，发现丢失或损坏应立即报告，未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品，不准将任何实验室物品带出室外。

5、实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生，若发生事故应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保持现场，不得自行处理，待指导教师查明原因并排除故障后，方可继续实验。

6、进入实验室后应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准抽烟，不准随地吐痰，不准乱抛纸屑杂物，要保持实验室和仪器设备的整齐清洁。

7、实验完毕后，经实验室工作人员检查仪器设备、工具、材料及实验记录后方可离开。

8、实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图表等。对不合格要求的实验报告应退回重做。

9、对违反实验规章制度和操作规程、擅自动用与本实验无关的仅器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度按规定处理。

10、在进入实验室前，务必搞好个人卫生，不得将脏物带入室内，有净化要求的实验室，进室必须换拖鞋。

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实验一 ASAP 操作界面以及常用命令和功能

实验类型：上机实验 实验学时：2 适用专业：光源与照明 实验房间：4D501

一、实验目的

初步掌握ASAP 光学设计软件的安装以及基本应用。 二、实验内容

进行ASAP 软件的上机实验，掌握安装方法，熟悉ASAP 软件环境和界面，练习软件的基本使用步骤。

三、仪器设备 PC 机1台。 ASAP 软件。 四、实验步骤

1、进行WINDOWS XP 环境下的ASAP 软件安装。

2、双击桌面图标，进入软件界面。

3、建立存储路径。

4、打开建造器界面。

5、定义系统单位。

6、定义系统波长。

7、定义系统内应用到的介质。

8、定义系统内应用到的界面光学性质。

五、练习

试建一个新的建造器程序。

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实验二ASAP中对光学系统进行建模

实验类型：上机实验实验学时：2

适用专业：光源与照明实验房间：4D501

一、实验目的

初步掌握用ASAP光学设计软件进行光学系统建模。

二、实验内容

针对经典的三片式透镜的光学系统进行建模，得到系统的三维图形。

三、仪器设备

PC机1台。

ASAP软件。

四、实验步骤

1、定义整个系统。

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2、建立透镜的前表面。

3、应用preview进行观察。

4、加入界面性质。

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5、建立透镜后表面与透镜侧边。

6、获得整个透镜模型并观察其三维图像。

五、练习

对三片式透镜的其他两片进行练习。

实验三ASAP中定义与证实光源模型

实验类型：上机实验实验学时：2

适用专业：光源与照明实验房间：4D501

一、实验目的

掌握建立格子光源的方法，并学会证实光源。

二、实验内容

在ASAP中建立并证实矩形与圆形格子光源。

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我们将介绍ASAP 格子光源。这个光源允许我们去定义一组光线，其在空间及方向的分布是均匀的。格子光源的形态适合模拟点光源，不论是在有限或无限的距离。换句话说，格子光源可以用来产生收敛、发散或平行的光线。我们通常使用这种光源族群，在成像及非成像的问题上，对一个简单、理想的点光源是很有用的，用来观察一个系统对点光源的反应。

我们需要学习两个命令来完成这格子光源︰GRID RECT及SOURCE DIR。

三、仪器设备

PC机1台。

ASAP软件。

四、实验步骤

定义一个光源的基本步骤：

a. 每一光线的起始位置。

b. 每一光线的起始方向。

c. 每一光线的光通量。

1、定义格子光源的位置。

所有的GRID 命令都可在Builder 中寻得，其方法为︰在新的Builder建造器列中的最左边可用的信息格按鼠标左键两下。有一类

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似的选单会出现。此次我们将寻找Rays ＞Grids ＞Rect 。在GRID 定义中格子光源的尺寸大小及位置是定义在系统中的单位。

在GRID 命令中，我们第一个选择是Axis 的规定，其为产生光线的平面。这里的习惯与定义几何形状对象相同︰我们将指定这个平面，它与我们所选定的坐标轴垂直。在这个例中，z 轴的格子光源，产生光线有不同的x 轴，y 轴值，但是z 轴的坐标值是相同的。其次，位置参数Position 允许我们沿着这个坐标轴来指定光源平面的位置。在这个范例中，我们将光线放在z ＝0 的平面。然后，我们规定在其余的两个坐标轴的最小边界及最大边界的格子光源。 我们通常使用进入通光孔径的半径为格子光源的范围值。一般习惯(在ASAP 也是)使用右手法则，如下图及下表中显示。如果我们指定z 轴为光轴，则主轴为x 轴，副轴为y 轴。、

下一个我们要设定的参数是在主轴及副轴上的光线数量。，ASAP 并不会真实的将光线放在所界定长方形的边界上。ASAP 是将长方形区域分成许多次长方形区，次长方形区的数量是根据射线的数目及沿着每一坐标轴的光线数量而定。这些次长方形区定义当地的格子间隔。每一条光线正是放在次长方形的中间。

注︰如果你想要一个射线在光线分布的中央，必须选择奇数个光线，因为通常我们希望光轴上有一条光线沿着我们的光学系统。这是为什么我们将内订的每边光线量数不是订为10 条光线，而为11

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