华科光学课程设计报告
光学实验创新课程设计
光学实验创新课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握光学基本原理，包括光的传播、反射、折射和色散等现象；2. 帮助学生了解光学实验仪器的使用方法和操作技巧；3. 引导学生运用所学知识，解释日常生活中的光学现象。
技能目标：1. 培养学生动手操作光学实验的能力，提高实验操作熟练度和准确性；2. 培养学生运用光学知识解决实际问题的能力；3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对光学现象的好奇心和探索欲望；2. 培养学生严谨的科学态度，养成实验操作的规范性和安全性意识；3. 增强学生对我国光学科技成就的自豪感，树立为国家和民族科技事业贡献力量的信心。
课程性质：本课程为创新实验课程，以光学知识为基础，强调实践操作和探索研究。
学生特点：学生具备一定的物理知识基础，具有较强的求知欲和动手能力，但对光学知识了解有限。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活中，解决实际问题。
同时，关注学生情感态度的培养，激发学生的学习兴趣和责任感。
将课程目标分解为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 光的传播：介绍光的直线传播原理，以及光在均匀介质和不同介质中的传播现象。
教材章节：《物理》八年级下册第二章第三节“光的传播”2. 光的反射：讲解平面镜、凸面镜和凹面镜的反射现象，以及反射定律的应用。
教材章节：《物理》八年级下册第二章第四节“光的反射”3. 光的折射：阐述光从一种介质进入另一种介质时的折射现象，介绍折射定律。
教材章节：《物理》八年级下册第二章第五节“光的折射”4. 色散现象：解释太阳光经过三棱镜分解成七色光的现象，以及彩虹的形成原理。
教材章节：《物理》八年级下册第二章第六节“色散现象”5. 光学实验：设计光学实验，包括制作简易望远镜、显微镜，观察光的反射、折射和色散等现象。
光学设计全程实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解光学设计的基本原理和过程；2. 掌握光学设计软件（如ZEMAX）的基本操作和应用；3. 通过实验，提高对光学系统性能的评估和优化能力；4. 深入理解光学系统中的各类元件及其作用；5. 培养团队协作和实验操作能力。
二、实验器材1. 光学设计软件（ZEMAX）；2. 相关光学元件（透镜、棱镜、光阑等）；3. 光具座、读数显微镜等辅助仪器；4. 设计说明书和镜头文件。
三、实验内容1. 光学系统设计思路（1）系统结构框图：设计一个简单的光学系统，包括物镜、目镜、光阑等元件，使系统成正像。
（2）系统结构设计：根据系统结构框图，设计物镜、目镜、光阑等元件的几何参数，并确定系统的主要技术参数。
2. 镜头设计（1）物镜设计：根据设计要求，选择合适的物镜类型，确定物镜的焦距、孔径、放大率等参数。
（2）目镜设计：根据设计要求，选择合适的目镜类型，确定目镜的焦距、放大率等参数。
3. 系统优化（1）优化物镜和目镜的几何参数，提高成像质量。
（2）优化系统整体性能，如分辨率、对比度等。
4. 仿真分析（1）使用ZEMAX软件进行光学系统仿真，观察成像质量。
（2）分析仿真结果，对系统进行进一步优化。
5. 实验报告撰写（1）总结实验过程中遇到的问题及解决方法。
（2）对实验结果进行分析和讨论。
四、实验步骤1. 设计光学系统结构框图，确定系统的主要技术参数。
2. 在ZEMAX软件中建立光学系统模型，设置物镜、目镜、光阑等元件的几何参数。
3. 优化物镜和目镜的几何参数，提高成像质量。
4. 优化系统整体性能，如分辨率、对比度等。
5. 使用ZEMAX软件进行光学系统仿真，观察成像质量。
6. 分析仿真结果，对系统进行进一步优化。
7. 撰写实验报告，总结实验过程、结果及分析。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）物镜焦距：f1 = 100mm；（2）目镜焦距：f2 = 50mm；（3）放大率：M = 2；（4）分辨率：R = 0.1mm；（5）对比度：C = 0.8。
华中科技大学应用光学课程设计
[华中科技大学]应用光学课程设计步枪瞄准镜的光学设计院系：光学与电子信息学院姓名：班级：2014年7月2日星期三目录一.选题背景及参数说明1.1选题背景及意义 (2)1.2瞄准镜主要技术指标及说明 (2)二. 外形尺寸计算2.0瞄准镜系统主要结构 (3)2.1物镜初始结构参数计算 (4)2.2目镜的选取 (8)2.3场镜设计 (8)2.4分划板 (8)2.5转像系统设计 (9)三. ZEMAX优化3.1物镜优化 (13)3.2目镜优化 (18)3.3转像系统双胶合透镜优化 (24)3.4场镜优化 (30)3.5系统结果 (33)四．零件图 (35)五．总结与心得体会 (38)参考文献 (39)步枪瞄准镜的光学系统设计一.选题背景及参数说明1.1选题背景及意义各类枪支在现代战争中起着举足轻重的作用，而枪支射击的精度与瞄准系统密切相关节省弹药，命中率更高的枪械将提高战争的战胜概率更早地结束战争。
其意义是显而易见的。
枪用瞄准镜的运用已有百余年的历史。
在两次世界大战中已显露出它的战绩，瞄准镜先在狙击枪上得到运用。
以后扩展到步枪以至于手枪上"去年美军对伊战争中，美伊双方均用狙击枪配瞄镜给予对方以相当杀伤。
瞄准镜瞄准的原理是采用分划与远处目标两点重合的对准方式，它将远处目标成像在分划面上并与分划重合，再通过目镜放大，使人眼能同时看清分划和远处目标，加上有倍率的望远系统将远处目标放大使馆即视角放大，俗称拉近，以便详细观察和精确瞄准"传统的机械瞄具瞄准的原理是采用枪上照门准星与远处目标三点重合对准方式，而照门，准星及目标三者到人眼的距离不同，要同时清晰地看见三者较困难，并且要求三者处于一条直线上，因此瞄准精度差，瞄准速度慢，尤其是对运动目标"。
[参考文献4]其基本结构如上图所示，主要分为三个部分：一个是物镜组(Objective Lens)，一个是校正镜管组(Erector Tube)，和目镜组(Onicular Lens)，还可能有其他镜组。
光学课程设计报告——华中科技大学
光学课程设计报告姓名：糜健班级：光信0802学号：U200813208目录1.设计任务及要求 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计技术要求 (2)2.设计步骤 (2)2.1总体设计流程图 (2)2.2光学系统外形尺寸的计算 (3)2.2.1 望远镜基本结构参数的确定 (3)2.2.2普罗Ⅰ型转向棱镜外形尺寸的计算 (3)2.2.3物镜的选型及初始结构参数的计算 (5)2.2.4目镜的选型及其初始结构参数的计算 (8)2.3像差调节 (10)2.3.1物镜的调节： (10)2.3.2目镜的调节： (12)2.3.3像质评价 (15)4.附录：零件图与系统图 (16)4.1双胶合物镜正透镜零件图 (17)4.2光学系统图 (18)1.设计任务及要求1.1设计任务双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计）1.2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。
2.设计步骤2.1总体设计流程图2.2光学系统外形尺寸的计算2.2.1 望远镜基本结构参数的确定焦距：由D/f1’=1：4，f1’=4D=120mm。
又因为Γ=f1’/f2’，f2’=f1’/Γ=20mm。
出瞳大小：D’=D/Γ=5mm。
分划板口径：D分=2f1’tanω=16.7824mm。
出瞳的视场角：因为Γ=tanω’/tanω ，ω=4°，2ω’=45.522°。
2.2.2普罗Ⅰ型转向棱镜外形尺寸的计算普罗Ⅰ型转向棱镜基本结构如下：普罗Ⅰ型转向棱镜是由两块等腰直角棱镜所构成的，具有转向的功能，可以解决开普勒望远镜成倒像的问题，使其成正立的实像，在本双筒望远镜系统中，棱镜位于目镜与分划板之间，对一块等腰直角棱镜进行棱镜的展开如下：DL如图，D为棱镜的通光口径，L为棱镜的展开长度，由几何关系可知：L=2D。
光学设计课程设计报告
光学设计课程设计报告一、教学目标本课程旨在让学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生的动手能力和创新精神。
具体目标如下：1.知识目标：学生能熟练掌握光学设计的基本概念、原理和公式，了解光学设计的应用领域和发展趋势。
2.技能目标：学生能运用光学设计软件进行简单的光学系统设计，具备实际操作能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对光学设计的兴趣，提高学生的科学素养，使学生认识到光学设计在现代科技中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学设计的基本原理、光学系统的设计方法、光学设计软件的使用等。
具体安排如下：1.光学设计的基本原理：包括光的传播、反射、折射等基本现象，以及光学元件的性质和功能。
2.光学系统的设计方法：包括几何光学设计、物理光学设计等方法，以及光学系统性能的评价指标。
3.光学设计软件的使用：学习Zemax、LightTools等光学设计软件的操作方法，进行实际的光学系统设计。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解光学设计的基本原理和公式，使学生掌握基础知识。
2.讨论法：引导学生就光学系统设计方法进行讨论，提高学生的思考能力。
3.案例分析法：分析具体的光学设计案例，使学生了解光学设计在实际应用中的重要性。
4.实验法：利用光学实验设备，让学生动手进行光学系统的设计和测试，培养学生的实践能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括：1.教材：《光学设计基础》等教材，为学生提供理论知识的学习。
2.参考书：《光学设计手册》等参考书，为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料：包括教学PPT、视频等，为学生提供直观的学习体验。
4.实验设备：包括光学显微镜、望远镜等，为学生提供实践操作的机会。
以上教学资源将共同支持本课程的教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂提问、讨论、实验操作等方式，评估学生的参与度和实际操作能力。
光学课程设计总结
光学课程设计总结一、教学目标本章光学课程的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：学生需要掌握光的传播、反射、折射、干涉、衍射等基本光学原理，了解光的组成和特性，以及光与物质的相互作用。
2.技能目标：学生能够运用光学原理解决实际问题，如测量光的强度、颜色、速度等，并能进行简单的光学设计。
3.情感态度价值观目标：培养学生对光学科学的兴趣和好奇心，提高学生对科学的敬畏之心，培养学生的创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本章光学课程的教学内容分为五个部分：光的传播、反射和折射、光的干涉和衍射、光的组成和特性、光与物质的相互作用。
1.光的传播：介绍光的传播路径、速度和模式，以及光的传播现象。
2.反射和折射：讲解光在界面上的反射和折射规律，以及全反射现象。
3.光的干涉和衍射：阐述光的干涉现象，包括双缝干涉、单缝衍射和圆孔衍射等。
4.光的组成和特性：介绍光的颜色、强度、偏振等特性，以及光的谱线和光谱。
5.光与物质的相互作用：探讨光与物质的吸收、发射和散射等相互作用。
三、教学方法本章光学课程的教学方法采用多种教学手段，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：教师通过讲解光学原理和现象，引导学生理解和掌握光学知识。
2.讨论法：学生分组讨论光学问题，培养学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：分析光学应用实例，让学生了解光学在实际中的应用价值。
4.实验法：学生动手进行光学实验，观察光学现象，提高学生的实践能力。
四、教学资源本章光学课程的教学资源包括：1.教材：选用权威的光学教材，为学生提供系统、科学的学习材料。
2.参考书：提供相关光学领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，直观展示光学现象。
4.实验设备：准备充足的光学实验设备，确保每个学生都能动手进行实验。
五、教学评估本章光学课程的教学评估采用多元化方式，全面客观地评价学生的学习成果：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的表现，以及小组讨论的贡献。
光学设计实验报告范文(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光学系统设计的基本原理和方法。
2. 掌握光学设计软件的使用，如ZEMAX。
3. 学会光学系统参数的优化方法。
4. 通过实验，加深对光学系统设计理论和实践的理解。
二、实验器材1. ZEMAX软件2. 相关实验指导书3. 物镜镜头文件4. 目镜镜头文件5. 光学系统镜头文件三、实验原理光学系统设计是光学领域的一个重要分支，主要研究如何根据实际需求设计出满足特定要求的成像系统。
在实验中，我们将使用ZEMAX软件进行光学系统设计，包括物镜、目镜和光学系统的设计。
四、实验步骤1. 设计物镜（1）打开ZEMAX软件，创建一个新的光学设计项目。
（2）选择物镜类型，如球面镜、抛物面镜等。
（3）设置物镜的几何参数，如半径、厚度等。
（4）优化物镜参数，以满足成像要求。
2. 设计目镜（1）在ZEMAX软件中，创建一个新的光学设计项目。
（2）选择目镜类型，如球面镜、复合透镜等。
（3）设置目镜的几何参数，如半径、厚度等。
（4）优化目镜参数，以满足成像要求。
3. 设计光学系统（1）将物镜和目镜的镜头文件导入ZEMAX软件。
（2）设置光学系统的其他参数，如视场大小、放大率等。
（3）优化光学系统参数，以满足成像要求。
五、实验结果与分析1. 物镜设计结果通过优化，物镜的焦距为100mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。
2. 目镜设计结果通过优化，目镜的焦距为50mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。
3. 光学系统设计结果通过优化，光学系统的焦距为150mm，半视场角为20°，成像质量达到衍射极限。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了光学系统设计的基本原理和方法。
2. 学会了使用ZEMAX软件进行光学系统设计。
3. 加深了对光学系统设计理论和实践的理解。
4. 提高了我们的动手能力和团队协作能力。
5. 为今后从事光学系统设计工作打下了基础。
注：本实验报告仅为示例，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。
光学设计报告
光学设计报告光学设计课程报告班级：学号：姓名：日期：目录一、双胶合望远物镜的设计 (02)二、摄远物镜的设计 (12)三、对称式目镜的设计与双胶合物镜的配合 (20)四、艾尔弗目镜的设计 (30)五、低倍消色差物镜的设计 (38)1、设计指标：设计一个周视瞄准镜的双胶合望远物镜（加棱镜），技术要求如下：视放大率：3.7⨯；出瞳直径：4mm ；出瞳距离：大于等于20mm ；全视场角：210w =︒；物镜焦距：'=85f mm物；棱镜折射率：n=1.5163(K9)；棱镜展开长：31mm ；棱镜与物镜的距离40mm ；孔径光阑为在物镜前35mm 。
2、初始结构计算 (1) 求J h h z ，，根据光学特性的要求4.728.142===D h ：44.75tan 85tan ''=⨯=•= ωf y0871.0''==f h u648.0'''==y u n J(2)计算平行玻璃板的像差和数CS S S I I I I ，，平行玻璃板入射光束的有关参数为0871.0=u0875.0)5tan(-=-= z u 005.1-=u u z平行玻璃板本身的参数为d=31mm ； n=1.5163； 1.64=ν带入平行玻璃板的初级像差公式可得：000665.01.51631-1.5163×0.0871×-311324432-==--=I du n n S0.0006682=(-1.005)×-0.000665=u u × =zI I IS S000824.0087.05163.11.6415163.13112222-=⨯⨯-⨯-=--=I u n n dS C υ(3)根据整个系统的要求，求出系统的像差和数S Ⅰ，S Ⅱ，C SⅠ：为了保证补偿目镜的像差，要求物镜系统（包含双胶合物镜和棱镜）的像差为：'m δL =0.1mm ，'0.001m SC =-，'0.05FC L mm ∆=(4)列出初级像差方程式求解双胶合物镜的C W P ，，∞∞由于棱镜物镜系统S S S +=所以双胶合物镜的像差和数为000852.0-棱镜系统-==I I I S S S0019642.0-棱镜系统-==II II I I S SS000444.0-棱镜系统==I I I C CS SS C(5)列出初级像差方程求P ，W ，C(6)由P ，W ，C 求C W P ，，∞∞由于h=7.4，f ’=85，因此有进而可得：174 .0) (3==ϕh PP3994.)(2==ϕhWW由于望远镜本身对无限远物平面成像，因此无需再对物平面位置进行归化：174.0==∞PP3994.==∞WW将∞∞WP，带入公式求0P根据，查找玻璃组合。
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光学课程设计报告
目录一，显微镜原理分析
二，显微物镜设计方法
1，前组透镜
2，后组透镜
三，显微镜目镜设计方法
四，显微镜参数求解
1，设计要求
2，物镜前片参数
3，物镜后片参数
4，整个物镜的参数以及像差
5，目镜参数
6，整个目镜的参数以及像差五，ZEMAX仿真结果及其分析
1，物镜优化前
2，物镜优化后
3，目镜优化前
4，目镜优化后
六，报告总结
一，显微镜原理分析：
1，成像的几何关系图
2，物象关系式：1/l’+1/l=1/f
其中l’为像距，l为物距，f为透镜的焦距
3，物距：l=((b/B)+1)f
其中B为物面高度，b为像面上探测器的高度
二，显微物镜设计方法：
在实际设计中采用选型法，也就是从材料中选取光学性能相近的镜头加以验算和修改。
将物镜分为两个部分，即前组透镜和后组透镜，这种方法适用于中等或者较高数值孔径的物镜设计。
1，前组透镜的设计方法
设前组透镜为一弯月透镜，如上图所示，折射率为n，设为弯月是为了使它更符合一般性。
对于前组应符合如下要求：
（1），具有要求的工作距离。
（2），其数值孔径为要求值，而其放大率应使其像方孔径角不大。
根据应用光学的知识可知:
r1=l1(n-1)/(γn*n-1) （1）
r2=(l1/(γn)-d)/(1+1/n) （2）
选定透镜玻璃类型之后，根据其角放大率和空间物距结合（1）式可以算出r1,再确定透镜厚度d之后，再根据（2）式算出r2。
2，后组透镜的设计方法：
后组有两个双胶透镜组成的
对于后组有几个要求：
（1）与前组组合，使整个物镜具有要求的放大率或者焦距
（2）与前组组合，是整个物镜满足物镜共轭距的要求
（3）后组像差能补足前组的像差
其模型如下：
后组的光路通常用反向光路来设计，步骤为：
（1），估计后组透镜的厚度和间隔，按物距的共轭距要求来确定其物
距。
（2），分配偏角，求后组透镜的光焦度。
h 1=lu
h 2=l’u’
Φ1=Δu1/h1
Φ2=Δu2/h2
d =(h1-h2)/(u1+Δu1)
三，显微目镜的设计方法：
惠更斯目镜符合本次设计的要求，其由两块平凸透镜组成，间隔为d，靠近物镜一方的透镜称为场镜，接近眼睛的透镜称为接目镜。
它
们的焦距分别满足：
f’接=3/4f’目，d=8/9f’目，f’场=2/3f’目
四，显微镜参数求解：
1，设计要求：
（1）物镜物象共轭距195mm，放大倍数25，数值孔径0.4，
单独校正像差。
（2）目镜放大倍数10，可上下5度视度调节，镜目距不小
于6mm单独校正像差
（3）设计的目镜要与物镜匹配
2, 物镜前片参数：
物镜前片选取BaK2玻璃，其折射率n=1.5399,取透镜厚度d=2.2mm，有前面分析及公式可算出r2=-2.2675。
由分析可知，加
大半径，前片透镜的球差会相应的减小，所以取r2=-2.5，
β=2.103。
3, 物镜后片参数：
物镜后片双胶和分别选取K9、F4玻璃，其中各个透镜厚度估算以及间隔如下图所示：
对于反向光路，后组的物距为-166.5mm，像距为5.4mm，而从双胶透镜的主面算起，取物距为-168mm，像距为7.5mm。
设双胶透镜的主面在透镜内1.5mm以及2.1mm，则有前面的分析
及公式可以得出：
△u=u’-u=0.2062
令△u1=0.1 △u2=0.1062
则Φ1=0.0372 Φ2=0.07445
d =(h1-h2)/u1’=15.02
所以前片的出瞳为：lz’=-124.59
由PW法可解出：
第一组r1=28.1 r2=-6.189 r3=-17.21
第二组r1=6.431 r2=-4.2131 r3=33.043
取两组双胶和透镜的主面间隔d=15.02
4 , 整个物镜的参数以及像差(1),整个物镜的参数表
(2),
整个物镜的像差表
5， 目镜的参数求解：
惠更斯目镜的内容如下： F 目’=250/T=25 根据前面的公式可知： F’接目=3/4f’目=18.75 d =9/8f’目=28.125 f’场=3/2f’目=37.5
目镜选用
K9平凸型玻璃，根据薄透镜的光线光路计算公式能求出
6， 整个目镜的参数以及像差
（1），目镜的参数表
(2)，目镜的像差表
五，软件仿真及其分析：
1，物镜优化前
（1）镜头编辑数据
（2）镜头3D模拟图
（3）光线光路像差
（4）三种点列图
（5）调制传递函数2，物镜优化后
3，目镜优化前
4，目镜优化后
七，报告总结：
这个项目一共做了一个星期，分为三个阶段：
1，不考虑实际情况，自己构思想要实现的光学系统：
因为只有做自己想要做的东西的时候才会全身心地投入到其中，完全自主地完成，而且过程还是一种享受，所以我不喜欢做什
么都一开始就查资料，这样的话在一定程度上是对自己想法的一种
遏制，对自己创造力的一种摧残。
2，从所有系统中选中一个更切合实际的，确定目标开始查阅料：第一步中很多想要是实现的东西毕竟还是由于知识有限或者时间问题，被淘汰了，比如我很喜欢军事设备，像要做一个潜望镜或
者红外夜视仪，但是在后来的资料查阅中发现，相关介绍不够详
细，所以很无奈的放弃了。
但是以后有了足够的知识储备和经验的
话，我一定会努力实现自己的想法的。
3，确定方案，之后开始整个项目的实现：
这个过程应该是最有意思的，毕竟我的每一步计划都可以有及时的反馈，所以做起来很有成就感，特别是在软件仿真这一模块，
抽象的光线或者光路都直接很形象地被模拟出来了，直观性很强，
并且还有自动优化的功能，可以弥补设计时过多估算造成的误差。
总之，在整整整一个星期的过程中，我查阅了很多相关资料，问了很多大神关于应光以及zemax使用的问题，我学到了很多东
西，所以要非常感谢老师能给我们这个机会，感谢周围同学对我的
帮助。