单透镜——应用光学课程设计报告
应用光学实验报告
实用文档应用光学实验报告姓名：xxx班级：xxx学号：xx实验目的1.了解学习使用zemax软件，并用zemax完成透镜实验。
2.了解学习使用tfcalc软件，并用tfcalc完成光学薄膜设计和分析实验。
实验内容1.应用zemax设计一个F/4的镜片，焦距为100mm，在轴上可见光谱范围内，使用BK7玻璃。
生成光学特性曲线，光程差曲线，点列图，并进行简单优化。
2.应用tfcalc设计一个光学薄膜，并进行分析。
实验过程任务一1.根据教程学习了解zemax。
2.首先，运行ZEMAX。
为系统输入波长，在第一个“波长”行中输入486，在第二行的波长列中输入587，最后在第三行输入656。
3.设置权重为1.0。
4.定义孔径。
由于需要一个F/4镜头，所以需要一个25mm的孔径。
5.增加第四个表面。
物体所在面为第0面，然后才是第1（STO是光阑面），第2和第3面（标作IMA）。
6.选用玻璃BK7。
并输入镜片厚度是4mm。
7.确定曲率半径，前面和后面的半径分别是100和-100，并输入一个100的值，作为第2面的厚度。
8.应用光线特性曲线图进行判断。
9.优化设计。
10.应用点列图及OPD图衡量光学性能。
任务二1.根据教程学习了解tfcalc。
2.运行tfcalc。
3.设置光薄膜层数。
4.设置每层所用的物质（如TIO2，SIO2等）。
5.运行获得分析曲线图。
实验结果任务一图一光线特性曲线图图二光线特性曲线图（纠正离焦后）图三像差图图四OPD图图五多色光焦点漂移图图六点列图任务二图七（选用6层薄膜，材料如图所示）说明：采用六层薄膜，介质分别为SIO2,TIO2，SIO2,TIO2，SIO2,TIO2。
图八（设置“反射”所得）说明：波长在400—700nm之间薄膜适合透射，在700—1200nm之间适合反射。
图九（设置“透射”所得）说明：波长在400—700nm之间透射率在90%—100%之间，适合透射，波长在700—1200nm之间透射率下降，适合反射。
单透镜设计优秀论文
单透镜设计一、设计目的：了解ZEMAX在光学设计中的作用，学会运用zemax实现建模并分析的功能，对《工程光学》的应用光学部分的主要内容进行系统的复习。
并设计一个符合要求的单透镜。
单透镜的设计结构虽然简单，但对于我们学生来说，在这种简单的成像设计过程当中，有助于我们理解Zemaxr的界面，学习基本的设计理念和策略。
初步掌握Zemax的基本操作等等,有利于以后的工作上的使用.二、设计要求：设计一个单个镜头设，其要求如下：入瞳直径:30mm,曲率半径:-75,-55,厚度8mm,材质为BK7玻璃,像面自己估算估算后代入，光源为可见光(F,d,C),视场角为0°、7°、10°三、设计思路：由于我们设计是比较简单的单个镜头，利用光学软件Zemax可以非常方便进行模拟，按照给定要求确定单个透镜的各个参数。
为了降低系统的像差，完成设计受，再进行优化，使系统达到我们预期的要求。
四、设计过程：本人使用汉化版Zemax2005 ，其操作界面如下图所示：1、设计透镜的系统的基本参数：（1）、入瞳直径设计：点击“Gen”在“General”窗口的“Aperture”选项卡中，光圈类型选择“入瞳直径”，光圈值键入“30”；在“Units”选项卡中，镜头单位选择“毫米”，其他默认选择。
如下图所示，（2）、波长设置点击“Wav”，在“Wavelength Date”窗口勾选：1、2、3，在“选择->”下拉列表中选择：F,d,c (Visible)，最后确认。
如下图所示：注;F,d,c (Visible)是红绿蓝三色可见光。
（3）、视场角设置点击：“Fie”，在“Field Data”窗口，勾选“1、2、3，并在Y--视场中键入0、7、10。
如下图所示：（4）、透镜基本参数设置如图所示，就是所谓的单透镜，是指由两个折射曲面（曲面半径分别R1、R2）围成的透明体，其中折射面可以是凹凸平。
LDE的每一行对应单独的一个面。
应用光学课程设计
应用光学课程设计1. 课程背景应用光学是光学科学中的一个重要分支，它研究光学原理及其应用，涉及到现代光学、量子光学、激光技术、光电子学等多个领域。
应用光学广泛应用于通信、能源、医学、环保、军事等领域，已经成为现代社会的关键技术之一。
因此，开设应用光学课程是培养光学科学及其应用领域人才的必要举措。
本文将介绍一门经过改进的应用光学课程的设计与教学实践。
2. 课程设计2.1 课程目标本课程旨在使学生：•掌握应用光学的基本原理和方法；•熟悉应用光学在通信、能源、医学、环保、军事等领域的应用；•具备应用光学解决实际问题的能力和实验研究的基本技能。
2.2 核心内容本课程包括以下核心内容：•光学基础知识与光学元件，包括光的传播、干涉、衍射、透镜、棱镜等；•应用光学的基本原理，包括应用光学的基础原理、激光技术原理、光子学、光电子学原理等；•应用光学技术与应用，包括光学仪器、光通信、光存储、激光加工、光学显微镜、光学遥感等。
2.3 教学方法为了提高学生的学习兴趣和学习效果，本课程采用了多种教学方法，包括：•理论讲授。
课程将采用讲授大纲和ppt等教学材料，形成形象生动的理论讲解。
•实验教学。
本课程还设置了实验环节，让学生直接参与实验和各种项目设计，从而巩固知识并增加实践经验。
•组织学习小组。
课程将以小组形式让学生合作探讨学习问题，改善学生之间的互动关系。
2.4 课程评估为了提高学生的学习效果，课程需考核，分布式考核将由大作业、课堂发言、短笔记等方式来实现。
•大作业占比40%，课程最后等级评定中，占50%；•课堂发言占比20%，课程最后等级评定中，占25%；•短笔记占比10%，课程最后等级评定中，占25%。
3. 教学实践本课程采用以上设计且经实践检验，取得了良好的教学效果和教学评价。
学生都积极参与了相关实验研究并可能得到较高的成绩和评价评级。
4. 结论应用光学作为一门综合性强的技术科学，其课程设计需要设计到相关的理论知识、实验操作等方面。
应用光学实验报告
应用光学实验报告一、实验目的本实验旨在应用光学的基本原理，通过一系列的光学实验，加深对光学现象和光学仪器的理解，掌握光学实验的基本方法和技巧。
二、实验设备与实验原理1.实验设备：（1）凸透镜：用于凸透镜成像的实验。
（2）平凸透镜：用于平凸透镜成像和焦距测定的实验。
（3）反射镜：用于反射镜成像和角度测量的实验。
（4）单缝衍射实验仪：用于单缝衍射实验的仪器。
（5）波长测定仪：用于测量光波长的仪器。
2.实验原理：（1）光学成像：光线经过透镜或者反射镜时，会发生折射或反射，形成实物的像。
像的性质根据入射光线和透镜或反射镜的参数来确定。
（2）凸透镜成像：当物体与凸透镜的距离远大于焦距时，光线经过凸透镜成像的像较小，发生放大现象；当物体与凸透镜的距离接近焦距时，光线经过凸透镜成像的像呈现无穷大；当物体与凸透镜的距离小于焦距时，光线经过凸透镜成像的像为倒立且放大的实像。
（3）平凸透镜成像：光线经过平凸透镜成像时，发生折射，形成实物的像。
像的性质取决于物体与平凸透镜的距离。
（4）反射镜成像：光线经过反射镜产生实物的像。
像的位置由入射光线和反射镜位置决定。
（5）单缝衍射实验：单缝衍射实验仪通过观察光的衍射现象，测量光的波长。
（6）波长测定仪：通过干涉法和角度测量，可以测量光的波长。
三、实验步骤与结果分析1.凸透镜成像实验（1）用凸透镜成像的实验装置，分别将物体放在凸透镜焦点的前后，并观察像的性质。
（2）记录物体与凸透镜的距离及凸透镜成像的结果。
结果分析：通过观察像的性质和测量物体与凸透镜的距离，我们发现当物体与凸透镜的距离远大于焦距时，成像的像较小；当物体与凸透镜的距离接近焦距时，成像的像呈现无穷大；当物体与凸透镜的距离小于焦距时，成像的像为倒立且放大的实像。
2.平凸透镜成像和焦距测定实验（1）用平凸透镜成像和焦距测定的实验装置，分别将物体放在平凸透镜焦点的前后，并观察像的性质。
（2）通过移动凸透镜，找到物体与凸透镜的距离，使成像的像呈现无穷大，以此测量凸透镜的焦距。
应用光学课程设计
应用光学课程设计应用光学是现代光学的一个重要分支，涉及到了光学基础理论及其在生物医学、通讯、计算机等领域中的应用。
如何进行应用光学课程设计，使学生在学习过程中更好地掌握光学知识并具备应用能力，是一个需要认真思考和操作的过程。
一、确定教学目标教学目标是教学制定的基础和出发点，也是评价教学结果的标准。
在设计应用光学课程时，需要针对学生的学习阶段和学科性质设定不同的教学目标。
比如在本科生阶段，可重点培养学生基本光学知识的掌握和理解、实验能力的培养及其应用能力；研究生阶段，则需着重培养学生的研究能力和科学精神。
二、制定教学计划制定教学计划涉及到课程设置、教材选择、课堂教学和实验等方面。
需要根据教学目标和课程实际情况设计，具体包括以下几个方面：（1）课程设置应用光学是一个较为宽泛的学科，如果将各方面内容都进行深入探究，则需要非常长的时间才能全面掌握。
因此，设计应用光学课程时需要将内容集中在某些重点部分进行深入研究，同时涉及到不同领域的案例分析，注重实际应用场景。
比如，可以侧重深入研究激光的原理及其应用、生物光学、光波导等方面。
（2）教材选择针对不同的教学阶段，应选择适合的教材。
对于本科生，教材要求具有教学内容完整、操作性强和难易度适中等特点；对于研究生，可以适当引入经典文献和前沿研究成果，要求能够掌握当代光学学科的前沿领域和研究进展。
（3）课堂教学课堂教学应通过多种方式来实现。
包括讲授、问答、互动、案例分析等。
通过讲授，让学生系统地掌握各个方面的知识；通过互动，让学生参与到教学当中，培养学生的积极性；通过案例分析，让学生学会将理论知识应用到实际问题中。
（4）实验教学实验教学是应用光学教学的重要组成部分。
通过实验，可以使学生更好地理解并掌握光学原理，提高实验技能和实践能力。
实验课程的设置应与理论课程相结合，注重实践应用和创新思维培养。
三、评价教学效果评价教学效果是教学过程中必不可少的一项工作。
通过考试、实验、作业、论文等综合评定，以及学生的反馈意见，从不同角度来全面衡量教学效果，为教学改进提供依据。
单透镜——应用光学课程设计报告
单透镜——应用光学课程设计报告广东海洋大学《工程光学》课程设计题目：单透镜设计姓名：李力飞学号：201211911114学院：理学院班级：电科1121指导老师：陈劲民广东海洋大学一.设计目的查阅光学设计软件ZEMAX资料，初步了解ZEMAX在光学系统设计中实现建模、分析的功能；对上学期《应用光学》课程作一扼要系统的复习。
根据设计要求，运用ZEMAX进行辅助设计按要求给出设计结果及撰写设计报告和个人心得总结。
二.设计要求入瞳直径:30mm曲率半径:75,-85mm厚度5mm材质为BK7玻璃光源为可见光(F,d,C)视场角为0°、7°、10°三.设计思路直接将要求作为初始结构参数，输入ZEMAX，并得出初始结果选取透镜两面半径，焦距作为变量进行优化对第一次优化结果进行像质评价，针对不同像差用对应的评价函数优化，直到像差符合要求1李力飞四.设计过程1）入瞳设置入瞳直径为30mm2）视场设置视场角为0度，7度，10度2广东海洋大学3）波长设置波长为F光（0.486），D光（0.587），C光（0.656）单位：um4）透镜参数设置OBJ 和IMA分别为物面，像面。
物面厚度（Thickness）为无穷远，即物距为无穷远。
1.在光阑面（STO）后插入一个新的面2，作为透镜的第二个面。
2.透镜第一面，第二面半径分别为75mm和-85mm。
3.由公式f’=nR1R2/(n-1)[n(R2-R1)+(n-1)d],得出透镜焦距f’=78mm，并将f’作为第二面厚度；透镜厚度d=5mm作为第一面厚度。
（BK7玻璃折射率：1.5168）3李力飞5)评估系统性能1. 3D草图图中可明显看到轴外和轴上的光线都没有聚焦在高斯像面上，这主要是因为系统存在严重的球差，场曲。
4广东海洋大学2.光线像差曲线（RAY FAN）从曲线中可看出主要存在球差，场曲，子午慧差球差：0视场图曲线离轴较严重，特别是全孔径处场曲：7，10视场图原点处曲线斜率不为0子午慧差,7，10视场子午曲线弯曲较严重，或者曲线两端连线与纵轴交点和原点不重合像散：10视场图子午，弧矢曲线不重合，即子午焦面与弧矢焦面不重合5李力飞3.点列图（Spot Diagrams）主要存在球差，慧差，像散球差：0视场RMS（弥散斑半径的方均根）GEO（弥散斑半径）都很大慧差：7，10视场图形形状可看出存在慧差像散：10视场图形呈椭圆状，说明子午像面和弧矢像面不重合子午场曲：10视场图呈椭圆状6广东海洋大学6）优化系统一.设置变量将STO面和2面半径，2面厚度设为变量。
《应用光学课程设计》大纲
《应用光学课程设计》大纲一、课程设计周数：1周二、适用专业：测控技术与仪器，光信息科学与技术三、课程设计培养目标及要求：应用光学是光信息科学与技术等多种专业的专业基础课程，它即是一门理论学科又是一门应用学科。
作为教育部门，卓有成效地培养出合格的光学设计人材是教学工作中的首要任务。
然而课堂教学只能使学生掌握扎实的理论知识，致使学生缺乏具体的实践经验，为了培养出复合型的实用人才，在坚实的理论知识基础上还必须要求学生具有一定的实际工作的技能，以便走上工作岗位后能很快的适应工作环境。
所以为锻炼培养学生的实际操作能力，增强学生毕业后的工作适应性，在教学中必须高度重视实践教学环节。
而课程设计正好能增强学生的光学设计水平。
从而培养出既有理论又有实践水平的高级专门人才。
光学设计着眼于应用光学的基本理论知识、光学设计基本理论和方法，侧重于典型系统具体设计的思路和过程，加强学生对光学设计的切身领会和理解，将理论与实际融合、统一，以提高学生综合分析及解决问题能力的培养。
四、课程设计的主要内容：1.使用ZEMAX进行准直透镜的设计2.简单低倍放大镜的设计3.双胶合物镜的设计4.激光光束的准直设计5.伽利略望远镜的设计通过对所学应用光学理论知识，对常见的一些典型的望远系统进行设计，设计内容主要包括：利用PW法进行相应系统的结构选型及初始结构参数设计、光线追迹及像差平衡等。
五、课程设计方式、场所：学校教室及机房。
六、课程设计教师学生的任务：1、学生的任务1)掌握光学设计理论计算及分析能力，学习操作相关的光学设计软件的基本技能。
在教师的指导下，按照光学设计工作的基本要求，正确组织学生进行计算及分析：学习像差的基本理论；学习使用ZEMAX软件输入光学结构数据；学习使用ZEMAX分析初级像差并设置简单的优化函数；设计简单的光学系统，并做简单的分析和总结；撰写课程设计论文。
2)进一步理解应用光学的理论和方法。
通过边实验、边学习、边思考和边总结，把实践操作与课堂所学理论和方法相结合。
单透镜系统设计
四、心得体会（或设计总结）
五、思考题
Angle(Deg) :角度（度）Paraxial Image Height：图像近轴高度
Objcet Height：物面高度Real Image Height：真实图像高度
（1）
（4）根据《基于ZEMAX的光学设计教程》P236，第15章，完成实训报告
二、设计任务
设计一个焦距为120mm，相对孔径为1/6的单透镜系统，全视场2 为 ，物距为无限远，在可见光下工作，选用K9玻璃，光阑设置在入射光线遇到的透镜的第一个光学表面。
三、设计过程
第一步：输入系统参数——入瞳直径值
第二步：输入系统参数——视场
——————学院
《现代光学设计》报告
专业姓名成绩
班级学号日期
根据《现代光学设计》课程特点，实训报告由实训内容、设计任务、设计过程、心得体会（或设计总结）四部分组成。
一、实训内容
（1）安装Zemax2005软件
（2）根据《基于ZEMAX的光件
（3）阅读《Zemax实训讲义》第1章
第三步：输入系统参数——波长范围
第四步：输入“透镜数据编辑”窗口的数据
第五步：查看外形轮廓图
第六步：打开“RAY”图形窗口查看像差情况
第七步：打开“FFT MTF”窗口查看像差情况
第八步：设定像质评价函数
默认评价函数
评价函数参数设置
第九步：设定参与优化的变量
第十步：输出优化后的系统参数
第十一步：输出优化后的二维轮廓图
单透镜物理实验报告
单透镜物理实验报告实验项目名称：单透镜物理实验二、实验目的：1，学会常用的测量薄透镜的方法。
2，加深对物象关系和成像公式的理解。
3，学会用直角坐标系方法讨论薄透镜的成像问题。
4， 学会和掌握共轴光具组的调节。
三、实验设备及配套软件：光具座，凸透镜，凹透镜 光源，物屏，平面反射镜四、实验内容：【实验原理】透镜是光学仪器中最基本的元件。
在不同的场合，由于使用的目的不同，需选择焦距不同的透镜或透镜组，故焦距是反映透镜特性的重要物理量。
为了正确使用光学仪器，必须掌握透镜成像规律，学会光路调节技术和焦距测量方法。
1．凸透镜平面反射镜法2.凸透镜位移法 如图4-3，取物体与像屏之间的距离L 大于4倍凸透镜焦距f ，即L>4f,并保持L 不变。
沿光轴方向移动透镜，则在像屏上必能两次成像。
当透镜在位置I 时屏上将出现一个放大清晰的像（设此物距为u ，像距为v ）；当透镜在位置II 时，屏上又将出现一个缩小清晰的像（设此物距为u ′，像距为v ′），设透镜在两次成像时位置之间的距离为C ，根据透镜成像公式，可得u= v ′，u ′=v 又从图4-3可以看出14—图Mu v u C L 2='+=-∴2C L u -=22CL C L L u L v +=--='-=' LC L L C L C L v u uv f 42222-=+-=+=∴ (4-1)式(4-1)称为透镜成像的贝塞尔公式。
可知，只要测出了L 和C 的值，就可求得f 。
此方法避免了测量物距和像距时由于估计透镜光心的位置不准所带来的误差(因透镜的光心不一定与它的对称中心重合)，所以这种方法测焦距f ，既简便，准确度又较高。
3. 凹透镜物像公式法由于对实物，凹透镜成虚像，所以直接测量凹透镜的物距、像距，难以两全。
我们只能借助与凸透镜成一个倒立的实像作为凹透镜的虚物，虚物的位置可以测出。
凹透镜能对虚物成实像，实像的位置可以测出。
应用光学第三版课程设计 (2)
应用光学第三版课程设计课程概述应用光学是现代光学技术的一个重要分支，它的研究范围涉及到光学仪器、光学元件和光学测试等方面。
本课程旨在通过对应用光学的理论和实践进行探究，提升学生解决光学问题的能力，培养学生对实验测试的技能，使其熟悉应用光学相关理论和技术，为学生今后从事科研、工程技术等领域奠定坚实的理论基础。
课程目标通过本课程的学习，学生应当具备以下能力：•熟悉应用光学的基本理论和相关技术；•掌握光学元件的基本原理和性能；•掌握各种光学测试方法和实验技术；•熟练应用光学理论和实践解决光学问题；•培养学生的实验技能和创新精神。
课程安排本课程分为理论和实践两部分，每部分占总课时的50%。
理论部分理论部分主要涵盖以下内容：1.光的基本概念和光学波动方程；2.光的干涉、衍射和偏振现象；3.非线性光学现象和光学谐振腔；4.光的传输和光学成像原理；5.现代光学测量技术。
实践部分实践部分主要涵盖以下内容：1.光学仪器的组装和调试；2.光学元件的性能测试；3.干涉、衍射和偏振光的实验；4.光学成像实验；5.光学测试方法的实验。
每个实验的具体内容和要求将在课堂上进行详细介绍。
课程评估本课程的总评分由理论和实践两部分的成绩组成，其中理论部分占60%，实践部分占40%。
考核形式包括小测验、作业、实验报告和期末考试等。
参考教材1.应用光学（第三版），吴小康，北京大学出版社；2.光学（第七版），A. E. Hecht，高等教育出版社；3.现代光学，Guenther R&L，机械工业出版社。
结束语应用光学是一门重要的现代光学技术课程，通过对理论和实践的学习，可以让学生更好地了解光学领域的基础知识和相关应用。
本课程将为学生未来在科研、工程技术等领域打好坚实的理论基础，并培养其实验技能和创新精神。
应用光学课程设计论文
应用光学课程设计论文一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握光学的基本概念、原理和定律，了解光学在现实生活中的应用。
技能目标要求学生能够运用光学知识解决实际问题，具备基本的实验操作能力和科学思维。
情感态度价值观目标要求学生培养对科学的热爱和好奇心，提高科学素养，意识到光学在现代科技和社会发展中的重要性。
通过分析课程性质、学生特点和教学要求，我们将目标分解为具体的学习成果。
课程目标明确，具体可衡量，便于学生和教师了解课程的预期成果。
后续的教学设计和评估将以此为基础，确保教学目标的实现。
二、教学内容根据课程目标，我们选择和了与之相关的教学内容。
教学大纲详细制定了教学内容的安排和进度。
本课程的教学内容主要包括光学的基本概念、光的传播、反射、折射、衍射等基本现象和原理，以及光学在现实生活中的应用。
教材的章节安排如下：1.光学基本概念和光的传播2.光的反射和折射3.光的衍射和偏振4.光学仪器和光学应用以上教学内容科学系统，与课本紧密相关，符合教学实际。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，我们选择了多样化的教学方法。
包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，系统地传授光学知识，帮助学生建立知识体系。
2.讨论法：学生进行分组讨论，引导学生主动思考和探索，培养学生的科学思维。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和运用光学知识。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手进行实验，培养学生的实验操作能力和科学素养。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们选择了适当的教学资源。
包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材：选择权威、实用的光学教材，作为学生学习的基础。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，帮助学生拓展知识面。
3.多媒体资料：制作精美的教学PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性。
应用光学系统实训报告
一、实训目的本次实训旨在通过实际操作，使学生深入了解光学系统的基本原理、结构特点和应用领域，掌握光学元件的制作、光学系统的调试和测试方法，提高学生的实践能力和创新意识。
二、实训内容1. 光学元件的制作- 学习光学玻璃、光学塑料等光学材料的特性及加工方法。
- 学习光学元件的切割、磨光、抛光等基本工艺。
- 制作简单的光学元件，如平面镜、透镜等。
2. 光学系统的组装- 学习光学系统的基本结构，包括物镜、目镜、调焦机构等。
- 学习光学元件的装配方法，包括定位、固定、调整等。
- 组装简单的光学系统，如放大镜、显微镜等。
3. 光学系统的调试与测试- 学习光学系统调试的基本原理和方法。
- 使用光学仪器对光学系统进行测试，如测量像差、分辨率等。
- 分析测试结果，调整光学系统参数，提高系统性能。
4. 光学系统的应用- 学习光学系统在各个领域的应用，如天文观测、医疗诊断、工业检测等。
- 分析光学系统在实际应用中的优缺点，探讨改进方案。
三、实训过程1. 光学元件的制作- 实训开始，首先学习了光学玻璃、光学塑料等材料的特性及加工方法。
在指导老师的指导下，我们动手切割、磨光、抛光光学材料，制作了平面镜、透镜等光学元件。
- 通过实际操作，我们掌握了光学元件加工的基本工艺，提高了动手能力。
2. 光学系统的组装- 在光学元件制作完成后，我们开始组装光学系统。
在指导老师的指导下，我们学习了光学系统的基本结构，并按照设计要求组装了放大镜、显微镜等光学系统。
- 在组装过程中，我们学会了光学元件的定位、固定、调整等技巧，提高了组装效率。
3. 光学系统的调试与测试- 组装完成后，我们对光学系统进行了调试和测试。
使用光学仪器测量了像差、分辨率等参数，分析了测试结果，并根据结果调整了光学系统参数。
- 通过调试和测试，我们掌握了光学系统调试的基本原理和方法，提高了系统性能。
4. 光学系统的应用- 在实训的最后阶段，我们学习了光学系统在各个领域的应用。
应用光学课程设计实验报告
应用光学课程设计实验报告1. 实验背景应用光学是光学原理在工程和技术应用中的具体应用，例如光学成像、光学通信和激光技术等。
本实验旨在通过实际操作，加深对应用光学知识的理解，提高实验者的实践能力。
2. 实验目的1.了解光学实验仪器的使用方法。
2.掌握光学成像的基本原理。
3.学习激光技术在通信中的应用。
3. 实验内容3.1 光学成像实验使用凸透镜和凹透镜进行实验，观察不同物距和像距的关系，验证透镜成像公式。
3.2 激光通信实验设计并搭建激光通信系统，测试传输距离和传输速率，分析干扰和衰减情况。
4. 实验步骤4.1 光学成像实验1.安装凸透镜和凹透镜在光学台上。
2.调整光源位置，发出平行光束。
3.移动屏幕，观察成像情况。
4.测量物距、像距，计算倍率并与理论值比较。
4.2 激光通信实验1.搭建发射端和接收端。
2.调试激光器和接收器参数。
3.测试传输距离和传输速率。
4.分析实验结果，探讨优化方案。
5. 实验数据与分析5.1 光学成像实验数据物距（cm）像距（cm）焦距（cm）倍率20 40 30 230 10 15 2根据实验数据计算的倍率与理论值相符，说明成像实验结果正确。
5.2 激光通信实验数据传输距离：100m传输速率：10Mbps经过分析发现，传输距离过远时，信号衰减严重，需要增加中继设备进行信号放大。
6. 实验总结通过本次实验，我对应用光学的实际应用有了更深入的了解，掌握了光学成像和激光通信的基本原理和实验方法。
实验中遇到的问题和挑战也让我更加深入地理解了光学技术的重要性和难点所在。
希望在今后的学习和工作中能够更好地运用光学知识，为科学研究和工程应用提供更好的支持。
7. 参考文献1.王小明. 光学原理与技术. 北京：科学出版社，2010.2.李大伟. 激光应用技术导论. 上海：上海科技出版社，2015.。
应用光学实验报告
应用光学实验报告成绩信息与通信工程学院实验报告（操作性实验）课程名称：应用光学实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量指导教师：班级：学号：学生姓名：一、实验目的1.学会调节光学系统共轴。
2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。
3.研究透镜成像的规律。
4.学习测定光具组基点和焦距的方法二、仪器用具1、光源（包括LED，毛玻璃等）2、干板架3、目标板4、待测透镜（Φ，）5、反射镜6、二维调节透镜/反射镜支架7、白屏8、节点器（含两Φ40透镜，f 200和f 350）三、基本原理1.自准直法测焦距如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象B A ''，像B A ''位于原物平面处。
即成像于该透镜的前焦面上。
此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。
图自准直法测会聚透镜焦距原理图2. 二次成像法测焦距由透镜两次成像求焦距方法如下：图透镜两次成像原理图当物体与白屏的距离f l 4>时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如上图所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证明：ld l f 422-='上式表明：只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确．3.主面和主点若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样LM大小的正立的像于第二主点H ＇处，即主点是横向放大率β＝＋１的一对共轭点。
过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一和第二主面，如图1中的MH 和M ＇H ＇。
单透镜课程设计的参考
单透镜课程设计的参考一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单透镜的基本结构，理解透镜的成像原理；2. 帮助学生了解透镜的焦距、物距和像距的概念，学会计算简单透镜成像问题；3. 使学生掌握凸透镜和凹透镜的性质及其应用。
技能目标：1. 培养学生运用透镜成像原理解决实际问题的能力；2. 培养学生通过实验观察和分析透镜成像现象，提高实验操作技能；3. 提高学生运用数学知识进行透镜成像计算的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对光学现象的兴趣，培养探究光学知识的热情；2. 培养学生善于观察生活中的光学现象，认识到物理知识在生活中的重要性；3. 培养学生合作学习、积极探索的精神，增强学生对科学技术的尊重和热爱。
课程性质：本课程为物理学科的基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为初中生，具有一定的物理知识和实验操作能力，对光学现象充满好奇。
教学要求：注重理论与实践相结合，通过直观演示、实验操作和问题讨论等方式，帮助学生深入理解单透镜的成像原理和应用。
在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，培养其科学素养。
二、教学内容1. 透镜的基本概念：介绍透镜的定义、分类（凸透镜、凹透镜）及其光学性质；2. 成像原理：讲解透镜的成像规律，包括实像和虚像的形成条件；3. 焦距、物距和像距：阐述这三个基本概念的定义，并通过图示和实例进行解释；4. 透镜成像公式：引导学生学习并掌握透镜成像的数学表达式，学会计算物距、像距和焦距；5. 实践操作：安排学生进行透镜成像实验，观察并记录不同物距下的成像情况；6. 透镜应用：介绍凸透镜和凹透镜在生活中的应用，如照相机、放大镜等；7. 总结与拓展：对本章内容进行总结，布置相关习题，拓展学生思维。
教学内容安排和进度：第一课时：透镜的基本概念、成像原理；第二课时：焦距、物距和像距；第三课时：透镜成像公式；第四课时：实践操作（实验室教学）；第五课时：透镜应用、总结与拓展。
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广东海洋大学《工程光学》课程设计题目：单透镜设计姓名：李力飞学号：201211911114学院：理学院班级：电科1121指导老师：陈劲民广东海洋大学一.设计目的查阅光学设计软件ZEMAX资料，初步了解ZEMAX在光学系统设计中实现建模、分析的功能；对上学期《应用光学》课程作一扼要系统的复习。
根据设计要求，运用ZEMAX进行辅助设计按要求给出设计结果及撰写设计报告和个人心得总结。
二.设计要求入瞳直径:30mm曲率半径:75,-85mm厚度5mm材质为BK7玻璃光源为可见光(F,d,C)视场角为0°、7°、10°三.设计思路直接将要求作为初始结构参数，输入ZEMAX，并得出初始结果选取透镜两面半径，焦距作为变量进行优化对第一次优化结果进行像质评价，针对不同像差用对应的评价函数优化，直到像差符合要求1李力飞四.设计过程1）入瞳设置入瞳直径为30mm2）视场设置视场角为0度，7度，10度2广东海洋大学3）波长设置波长为F光（0.486），D光（0.587），C光（0.656）单位：um4）透镜参数设置OBJ 和IMA分别为物面，像面。
物面厚度（Thickness）为无穷远，即物距为无穷远。
1.在光阑面（STO）后插入一个新的面2，作为透镜的第二个面。
2.透镜第一面，第二面半径分别为75mm和-85mm。
3.由公式f’=nR1R2/(n-1)[n(R2-R1)+(n-1)d],得出透镜焦距f’=78mm，并将f’作为第二面厚度；透镜厚度d=5mm作为第一面厚度。
（BK7玻璃折射率：1.5168）3李力飞5)评估系统性能1. 3D草图图中可明显看到轴外和轴上的光线都没有聚焦在高斯像面上，这主要是因为系统存在严重的球差，场曲。
4广东海洋大学2.光线像差曲线（RAY FAN）从曲线中可看出主要存在球差，场曲，子午慧差球差：0视场图曲线离轴较严重，特别是全孔径处场曲：7，10视场图原点处曲线斜率不为0子午慧差,7，10视场子午曲线弯曲较严重，或者曲线两端连线与纵轴交点和原点不重合像散：10视场图子午，弧矢曲线不重合，即子午焦面与弧矢焦面不重合5李力飞3.点列图（Spot Diagrams）主要存在球差，慧差，像散球差：0视场RMS（弥散斑半径的方均根）GEO（弥散斑半径）都很大慧差：7，10视场图形形状可看出存在慧差像散：10视场图形呈椭圆状，说明子午像面和弧矢像面不重合子午场曲：10视场图呈椭圆状6广东海洋大学6）优化系统一.设置变量将STO面和2面半径，2面厚度设为变量。
二.建立优化函数1.增加MFE（评价函数）中对焦距的限制新增操作EFFL，目标78，权重1，参考波长为主波长2。
EFFL目的是使评价函数运算出系统有效焦距f’，并限制焦距尽可能地接近初始结构参数的值78。
如果不添加EFFL，则函数可能将焦距变动为无穷大。
7李力飞2.建立绩效函数全部设置采用函数的缺省值即可。
三.执行优化点击自动优化后，系统的MF值从初始的48.6降为13.8，表明系统像差得到很大改善。
初次优化后结构参数8广东海洋大学四.初次评价像质1）光线像差曲线（RAY FAN）从0视场图看出，离轴现象得到大幅改善，即轴上球差大大减小，但大孔径处仍存在残余球差；同时三色光曲线在竖直方向上出现分离，即优化后产生了较大轴上色差。
从10视场图看出，三色光曲线同样在垂轴方向分离，即产生垂轴色差；子午面曲线的弯曲程度较优化前减轻，即子午慧差减小；弧矢面曲线在原点处斜率减小，表明场曲下降；子午，弧矢曲线不重合程度加大，即像散增大。
92）点阵图（Spot Diagrams）0视场图看出，RMS，GED 分别从优化前的845,1470变为181,290 ，即弥散斑的半径和均方值都大幅减小，球差得到改善，但同时产生轴上色差。
10视场图看出，虽然RMS,GED都减小，但如图所示，三色光斑点层次分明，产生严重的轴上色差；同时仍有慧差，场曲，像散。
五.第二次优化1.增加MEF操作数在原有操作数基础上增加COMA操作，参考波长为2，目标为0，权重为1，目的是减小系统慧差。
第二次优化后结构参数第二次优化后第二面的曲率半径由-188增大至-4332.再次评价像质1）光线差曲线（RAY FAN）通过和第一次优化后的RAY FAN 比较，并没发现有显著的变化，接下来分析点阵图。
2）点阵图（spot diagrams）从10视场图看出，不仅慧差得到消除，弥散斑RMS GED也减小。
但色差仍然很大。
从7，10视场图看出仍存在像散，场曲。
7）最终像质评价1）结构参数2）3D草图（3D Layout）3）渲染模型（Shaded Model）4)ZEMAX格式绘图5）光线像差曲线（RAY FAN）球慧差得到很大改善，但仍然存在子午场曲和像散，且第一次优化后产生的色差未能校正。
6)光程差/光路（OPD FAN）7）入瞳像差（Pupil Aberration Fan）8）点列图（Spot Diagrams）五.结论本次课程设计通过选定大概的初始结构参数然后逐步针对不同的像差在评价函数MFE中采用相应的操作数进行优化，最终设计出焦距f’=81mm的单透镜（与期望值78mm相差3mm），相对孔径D/F=0.37（透镜孔径30mm）,材料采用折射率为1.5186的BK7玻璃，厚度为5mm。
在进行像差优化时主要参考了教材《工程光学》（郁道银，谈恒英第三版），网上的教程实例和陈老师给的ZEMAX学习资料。
在设计过程中，除了优化慧差外，还尝试用【ASTI】，【AXCL】,【FCGT】算符来校正像散，色差和场曲但均以失败告终，后来才得知单透镜并不能校正球差，色差，场曲，像散。
下面摘抄一些可以通过增加光阑或场镜来改善这几种像差的方法：球差：“透镜在焦距一定的情况下，透镜的折射率越大，球差越小。
”，故可以采用折射率较大的玻璃来减小球差。
场曲：1）“目镜中场曲一般不进行校正，光学系统要校正场曲，必须在系统中具有相互远离的正透镜和负透镜，二者光焦度相反，数值相近。
”如下图：2）“”像散：1）2）李力飞六.设计心得经历了一个星期左右的努力，终于完成了这次的单透镜设计，虽然没有把剩余的像差降到尽可能低，但总体上算是得到一个差强人意的结果。
刚开始着手设计时完全不知道该从何做起，于是参阅教材《工程光学》上关于光学设计部分的内容。
首先在最初的一步——确定初始结构参数我就被难住了，因为当时看书时老师还没把题目发下来，所以我以为要用到书上所说的“PW形式的初级像差”法来计算初始结构，直到后来知道单透镜设计并不需要用到PW法时我才松了口气。
除此之外还回顾了上个学期学过的像差理论，发现对很多知识并没太大的印象，这大概是当初学习时没有做更深一步探究以及对它们的理解只停留在课堂老师浅显讲解所导致的，更重要的是光学设计相关的内容上学期老师并未提及。
当然也大概了解了各种像质评价方法包括调制传递函数（MFT），可是后来才发现像质分析时只须用到光线像差曲线（Ray Fan）和点列图(Spot Diagrams)。
拿到题目后就开始对照着资料逐步输入结构参数，构建评价函数进行优化，接着分析主要的像差并增加对应的操作数再次优化。
尽管慧差球差第一次就得到一定校正，但产生了很大的色差，且场曲和像散几乎没有任何变化，我这时仍不知道单透镜中MFE算符在像散，场曲和色差校正上作用微乎其微，取而代之的是坚持不断尝试去修改操作数中的参考波长、视场、孔径和权重等因素，除此之外甚至把透镜孔径和厚度也作为变量进行优化，但结果都没发生显著变化；不久得知MFE算符在像差控制上存在一定局限性，例如ASTI算符只能优化宽光束像散，而对细光束不起作用，FCGT 算符也只对宽光束场曲起作用。
所以需要根据对具体像差的定义构建具体的操作数来校正像差，但实际操作时由于参考文献清晰度太低放弃了此尝试。
另外，在老师给的资料20广东海洋大学中看到“消色差单透镜”的实例，于是想结合自己的设计要求把色差校正，然而最后才发现无法设定想要的焦距和其他一些问题，所以也只能放弃。
但幸运的是，最后在“光行天下”论坛里找到了MEF算符对本次的像差不起作用的原因———单个透镜无法校正球差、色差、场曲、像散，但可以在透镜前增加光阑并同时增加场镜（我尚不了解其概念）来改善像散，场曲则多数情况下用像散来补偿（尚不懂），至于球差，则可以增加一个负透镜来抵消本次正透镜产生的正球差，等等。
直到那时我的迷惑才得以解开，真是踏破铁鞋无觅处。
同时，这次的教训也印证了一条定理，那就是个人力量是有限的，就像陈老师所说，虽然在大学里锻炼自学能力固然重要，但我们主要不是靠自学，特别是在课堂上。
遇到问题时及时查阅资料绝对是好的学习方法另外，这次设计中还存在不足及迫待改进的地方。
首先，自己在遇到问题查阅书本文献时更倾向于一次把相关的章节部分看完（基本能看懂的情况下），并自以为已经掌握得差不多接着就可以直接运用了，但到真正运用时又发现很多对之前以为弄懂了的基本的概念和方法等只有一个模棱两可的认识或似是而非的观点，然后又要重新深入去探究相关的内容，从而浪费了很多时间和精力。
例如这次在分析像差曲线时，我先把在网上找到的“ZEMAX像差深入分析”WORD文档从头到尾看了一遍并感觉良好，但等到分析自己结果时才发现有很多遗忘的点和之前分析不到位的内容，因此不得不再次翻阅该文档。
究其原因，我认为一部分是自身急于求成，不愿以稳打稳扎的态度来学习的心理造成的，另一部分，很明显，则是未能摆脱填鸭式教育阴影的后果，这一点我很早前就已认识到了，但发现错误也只是改正错误的第一步而已。
还有一部原因，是我在查阅资料时一直喜欢一次找到几份类似的文献，对比之后再做决定，无非是出于对信息的片面性和优劣性的担忧。
或许我的这种担忧有点过吧！同时，在参考别人的设计报告时也有不少的感触。
尤其是在设计要求的难度和复杂性上，之所以这样说，是因为看到了其它与本校层次相近的高校的设计报告无论在任务书的难度或是复杂性上都比我们的更具优越性，毫无疑问，学生在高要求下学到的知识和21李力飞能力的提升也是巨大的。
相比之下，我们只是简单地通过机械模仿甚至复制粘贴就可以“完成任务”，试问这课程设计的意义能有多大？当然，我并不否认学校，老师考虑到学生能力不足从而自然而然地降低了及格线（不少老师反映我们专业的学生学习积极性近年来确实下降），但这种顾虑，我觉得在多数情况下都是多余的（甚至是借口），在这我引用“知乎”上一句名言：“以我们大多数人的努力程度之低，根本还轮不到拼智商的地步”。
陈老师平时对我们的要求相对来说是很高的了，所以我也并非针对个人，而是希望借此机会呼吁学校整体教育工作者能担起传道授业解惑的光荣使命，让自己的学生真正学有所成。