应用光学大作业PPt
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应用光学作业题答案 ppt课件
n2 sinUm n1 sinUm ' Um 56.18
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3
实际应用中为了保护光纤，在光纤的外径处加一包层，设 光纤的内芯折射率为1.7，外包层的折射率为1.52，问此时， 光纤的最大入射角Umax为多大？
n0 sinU n1 sinU ' n1 sin(90 I ) n1 cos I n1 1 sin2 I
sin
I
sin
Im =
n2 n1
n0 sinU n1
1 sin2 Im n1
1 ( n2 )2 n1
n12 n22 n0 sinUm
Um =arc sin
n12 n22 arPcPTs课i件n n0
1.72 1.522 39.8 1
4
第五题： 一个等边三角棱镜，假定入射光线和出射光线关于棱镜对称， 出射光线对入射光线的偏转角是40°，求棱镜的折射率。
解： 由折射定律可以知： n0sin∠2=nsin∠1
sin∠2=1.52× 150 2502 1502
∠2=51.46° 可看到的角度范围是0° ~102.92 °
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7
第二章（P20 ）
一、试用符号规则标出下列光组及光线的位置
（1）r = -30mm, L = -100mm, U = -10°
l ' d (1 1 ) n
n
l ' 60 (1 1 ) 20mm 1.5
像面位置向右移动20mm
O
A'
A ' 平' 行平板的
d
∆l'
1
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像大小不变
最新应用光学第一章PPT课件
※ 虚物，实像对应汇聚的同心光束。
Applied Optics
❖ 按照近代物理学的观点，光具有波粒二象性， 那么如果只考虑光的粒子性，把光源发出的光 抽象成一条条光线，然后按此来研究光学系统 成像。
问题变得简单 而且实用！
20
Applied Optics
几何光学：以光线为基础，用几何的方法来研究光在
介质中的传播规律及光学系统的成像特性。
《墨经》 欧几里德《反射光学》 阿勒·哈增《 光学全书》 开普勒、斯涅尔、笛卡儿、费马
折射定律的确立，使几何光学理论得到很快的 发展。
13
Applied Optics
应用光学研究内容
❖研究光传播的基本规律和光通过光学系统成像的 原理和应用。 ❖“应用”包含两层意思：
1、作为粒子看待 2、涉及具体的光学系统
24
Applied Optics
三、光束 一个位于均匀介质中的发光点，它所发出的光向 四周传播，形成以发光点为球心的球面波。
某一时刻相位相 同的点构成的面 称为波面
波面上某一点的法线就是这一点上光的传播方 向，波面上的法线束称为光束
25
Applied Optics
❖ 同心光束：发自一点或会聚于一点，为球面波
54
Applied Optics
物像的虚实
在凸透镜2f 外放一个点燃的蜡烛，后面放一个纸屏， 当纸屏放到某一位置时，会在屏上得到蜡烛清晰的 像。
※ 由实际光线成的像，称为实像。
如电影，幻灯机，照相机成像
55
Applied Optics
有的光学系统成的像，能被眼睛看到，却无法 在屏上得到
F’ F’
40
Applied Optics
n' B
Applied Optics
❖ 按照近代物理学的观点，光具有波粒二象性， 那么如果只考虑光的粒子性，把光源发出的光 抽象成一条条光线，然后按此来研究光学系统 成像。
问题变得简单 而且实用！
20
Applied Optics
几何光学：以光线为基础，用几何的方法来研究光在
介质中的传播规律及光学系统的成像特性。
《墨经》 欧几里德《反射光学》 阿勒·哈增《 光学全书》 开普勒、斯涅尔、笛卡儿、费马
折射定律的确立，使几何光学理论得到很快的 发展。
13
Applied Optics
应用光学研究内容
❖研究光传播的基本规律和光通过光学系统成像的 原理和应用。 ❖“应用”包含两层意思：
1、作为粒子看待 2、涉及具体的光学系统
24
Applied Optics
三、光束 一个位于均匀介质中的发光点，它所发出的光向 四周传播，形成以发光点为球心的球面波。
某一时刻相位相 同的点构成的面 称为波面
波面上某一点的法线就是这一点上光的传播方 向，波面上的法线束称为光束
25
Applied Optics
❖ 同心光束：发自一点或会聚于一点，为球面波
54
Applied Optics
物像的虚实
在凸透镜2f 外放一个点燃的蜡烛，后面放一个纸屏， 当纸屏放到某一位置时，会在屏上得到蜡烛清晰的 像。
※ 由实际光线成的像，称为实像。
如电影，幻灯机，照相机成像
55
Applied Optics
有的光学系统成的像，能被眼睛看到，却无法 在屏上得到
F’ F’
40
Applied Optics
n' B
应用光学ppt的答案应用光学-PPT精选文档
透镜2 在透镜1的右边，要使它成像光线须自右向左，属于 反向光路。而牛顿公式和高斯公式皆由正光路导出，符号规 则也由正光路规定，不可随便用于反光路。 方法：认为透镜2是像，求物。
D1
F1,F2
D2
D3
d1
d2
2、因为 f1’= - f1 =100mm，l 2’ = 20mm，利用高 斯公式：
1 1 1 l ' l f ' 2 2 1
D1 F F’ D2 D3
20mm
100 mm
30mm
200 mm
求出系统每一个光阑被它前面光组在物空间所成的像（此 步骤在求孔径光阑时已经进行）
（孔径光阑）
; F2' D3 '
w1 w2
w3
33.33
25mm
150 mm
• D1′ 对入瞳中心的张角为 20 tg 0 .8 1 25 • D2′ 本身是入瞳，D3′对入瞳中心的张角为
一架幻灯机的投影镜头 f’=75mm,当屏由8m移至10m时， 镜头需要移动多少距离？方向如何？
一架相机的镜头焦距为35mm，底片框尺寸24mm×36mm，那 么，该相机的视场角为多大？
一组合系统由薄正透镜和薄负透镜组成，两者的焦距分别 为20mm和-20mm，间隔为10mm；当一物体位于正透镜前方 100mm处，求组合系统的垂轴放大率及像的位置。
l3 150 mm
y 33 .33 mm 3
D’1 D’2
D’3
25mm
200 mm
150 mm
物点A对光阑D1’ 的张角
D 20 1 tgu 0 . 1 1 200 200
• 对D2’ 的张角 • 对光阑D3’ 的张角
《应用光学》作图习题课 ppt课件
l = −f′
B
……
F
F′
A
H H′
像平面在像 空间无限远 处.
l′=∞
《应用光学》作图习题课
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不 同物距的像平面位置.
B′
B
A′ F
F′
AH
H′
《应用光学》作图习题课
l f' 2
像平面为 A’B’所在平 面,如图示. l ′ = −f′
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不 同物距的像平面位置.
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不 同物距的像平面位置.
F
F′
H H′
l=∞
像平面为: 像方焦平面. l ′ = f′
《应用光学》作图习题课
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不 同物距的像平面位置.
l = −∞
F′
F
H H′
《应用光学》作图习题课
像平面为: 像方焦平面
B
B′
F
F′
H
H′ A′ A
l = f′
像平面为 A’B’所在平 面,如图示. l ′ = f′/2
《应用光学》作图习题课
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不 同物距的像平面位置.
l = 2f′
B
B′
F
F′
H
H′ A′
A
像平面为
A’B’所在平
面,如图示.
l ′ = 2f′/3
《应用光学》作图习题课
l = −f′
B
……
F′
F
H H′
A
应用光学02习题课ppt课件
A
F H H F A A F H H F A
A
F A H H F
F
H H A F A
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
一光组由两个薄透镜组组成，已知焦距与间隔，试 用作图法求解给定轴上物点A的像A。
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
复习物像关系与作图规律
物像的虚实
虚像：由前一系统所成实像被当前系统所截面成，不能 人为设置；
前一系统的虚像对当前系统而言，应作实物处理(发散光 线相交面成)；
一光组由两个薄透镜组成，其间隔和焦距如下，试 分别用作图法求出的基点位置。
f1=-f1=40mm，f2=-f2=40mm，d=20mm
Q Q
F1
F2 F H1 H1 H HH2 H2 F F1
F2
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
L
L
A F A H H
F
F A A H H
F
L
L
F
H H A F A
A
F
H H
F
A
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
已知薄透镜主面位置和一对共轭点A、A，求薄透 镜焦点F、F的位置
应用光学课后答案PPT课件
F′
F
H
H′
第20页/共44页
l=∞
像平面为: 像方焦平面. l ′ = f′
一、作图法求像 二、应用题
第21页/共44页
共轴 球面 系统 光路 计算 公式
应用题
第22页/共44页
近轴 光线 的光 路计 算公 式
一、物像位置
牛顿公式
二、物像大小
1、垂轴放大率
y nl
y nl
2、轴向放大率
3、角放大率
第23页/共44页
高斯公式
f ' f 1 l' l
一、物像位置公式 1、牛顿公式 2、高斯公式
二、放大率公式 1、垂轴放大率
2、轴向放大率
3、角放大率：公式形式不变
第24页/共44页
解:
第25页/共44页
解:
第26页/共44页
解:
第27页/共44页
解:
第28页/共44页
解:
B
B′
F
F′
H
H′ A′ A
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l = f′
像平面为 A’B’所在平 面,如图示. l ′ = f′/2
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不 同物距的像平面位置.
l = 2f′
B
B′
F
F′
H
H′ A′
A
像平面为
A’B’所在平
面,如图示.
l ′ = 2f′/3
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解:
第31页/共44页
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解:
《应用光学》全套PPT48页
《应用光学》全套
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
6、律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
应用光学44-47-53页PPT精品文档
The addition of the roof to the prism is to introduce an extra inversion to the image or change the total reflecting number from odd to even, keep the original axis and image orientation in the main section unchanged. In this way we can add a reflection and get an image similar to the object.
把棱镜的光轴截面沿着它的反射面展开， 取消棱镜的反射，以平行玻璃板的折射代 替棱镜折射的方法称为“棱镜的展开”。
The prism must be demanded to meet two requirements:
After unfolding the prism, the two faces of the glass block must be parallel to each other. (棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行)
E
A
B C
90 °
L22D
L: the length of the axis光轴长度 D: The maximum aperture 通光口径
4.5 roof surfaces and roof prisms
(屋脊面和屋脊棱镜)
两个互相垂直 的反射面称为
屋脊面
Right-angle prism
If there is no roof surface in the system the orientation of z which is normal to the main section will be parallel to all of the reflecting surfaces.
把棱镜的光轴截面沿着它的反射面展开， 取消棱镜的反射，以平行玻璃板的折射代 替棱镜折射的方法称为“棱镜的展开”。
The prism must be demanded to meet two requirements:
After unfolding the prism, the two faces of the glass block must be parallel to each other. (棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行)
E
A
B C
90 °
L22D
L: the length of the axis光轴长度 D: The maximum aperture 通光口径
4.5 roof surfaces and roof prisms
(屋脊面和屋脊棱镜)
两个互相垂直 的反射面称为
屋脊面
Right-angle prism
If there is no roof surface in the system the orientation of z which is normal to the main section will be parallel to all of the reflecting surfaces.
《应用光学》课件
超材料与光操控技术在隐身衣、光镊、 光操控机器人等领域具有广泛的应用前 景，如实现物体隐身、微纳粒子的精确
操控等。
目前，超材料与光操控技术的研究重点 在于设计新型超材料、优化光操控效果 、提高操控精度等方面，同时也在探索
其在生物医学、能源等领域的应用。
量子光学与量子信息
量子光学是研究光的量子性质和光与物质相互作用的一门 学科，而量子信息则是利用量子力学原理进行信息处理和 传输的一门技术。
应用光学
目录
CONTENTS
• 应用光学概述 • 光学基础知识 • 光学仪器 • 光学系统设计与优化 • 现代光学技术 • 应用光学前沿研究
01 应用光学概述
应用光学的基本概念
应用光学的基本原理包括光的干涉、衍射、折射、反 射、偏振等，以及光学材料、光学元件和光学系统的 基本知识。
应用光学是研究如何将光学原理和技术应用于实际生 活和工业生产中的一门学科。它涉及到光的产生、传 播、变换、检测和应用，以及光学系统设计、光学仪 器制造和光学信息处理等领域。
光学系统优化算法
优化目标
明确优化的目标，如减小系统像差、提高成像质量或增加光学信 息量等。
优化方法
掌握常用的光学系统优化算法，如梯度优化、遗传算法、粒子群 算法等。
算法实现
具备使用编程语言实现优化算法的能力，如Python、C等。
光学系统性能评估
性能指标
结果分析
ห้องสมุดไป่ตู้
了解光学系统性能的评价指标，如分 辨率、对比度、信噪比等。
光学陀螺仪
利用光的干涉效应感知旋转角度变化，广泛应用于导航、航空、航 天等领域。
全息显示技术
3D全息投影
利用全息技术将三维图像投影到空中，无需佩戴 眼镜或头盔即可观看。
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UFO也可能是一种大气光学现象
太阳光
UFO
大气光学现象
大气光学发展历史
大气光学当时Hale Waihona Puke 的研究内容天空为什么是蓝色的
奇妙的大气光学现象
UFO也可能是一种大气光学现象
1、大气光学发展史
大气光学是研究光通过大气时的相互作 用和由此产生的各种低层大气的光学现象的 一门学科。它是大气物理学的一个分支。大 气光学的研究可从两个角度出发：一是把大 气当作一种连续介质；二是把大气当作由空 气分子、气溶胶和水汽凝成物组成的混和物。 因为大气光学和许多光学(包括红外激光)工 程的研制有密切的关系，所以它在国民经济 和国防建设中都有重要地位。
UFO也可能是一种大气光学现象
天文学家和全球爱好者对UFO的看法可谓 是见仁见智，前不久中国光学会会员陈跃提出 一种新的见解，他认为UFO可能只是一种光学 现象，是光线经过大气透镜时聚焦而成的一个 亮点。他假设地球高空有一个大气团，中间稍 后，这样便形成了一块大气“凸透镜”。根据 光学原理，当光线经过这块透镜时将会聚焦与 一点，也就是通常所说的“焦点”。在人的肉 眼看来，这个发光、快速移动的亮点就是不明 飞行物或飞碟。
4、奇妙的大气光学现象
4.1 幻日 4.2 朝、晚霞
4.3 虹
4.1 幻日
幻日（sun dogs）是大气的一种 光学现象。在天空出现的半透明薄云 里面，有许多飘浮在空中的六角形柱 状的冰晶体，偶尔它们会整整齐齐地 垂直排列在空中。当太阳光射在这一 根根六角形冰柱上，就会发生非常规 律的折射现象。
长春的幻日现象
太阳 幻日
幻日
瑞典的幻日现象
太阳
幻日
幻日
4.2朝、晚霞
在日出与日落前后，天空中往往出 现形态多变、五彩缤纷的大气光象，这 就是霞。根据出现的时间又分别称为朝 霞或晚霞。朝晚霞出现的方位和色彩受 到太阳位置、空气中水汽与气溶胶分布、 以及云量和云状的影响。
朝、晚霞的成因
曙暮光时间内，阳光斜穿过大气层， 并且在低层大气中有很长的光程，由于大气 中空气分子、水汽、尘埃微粒对光的散射和 吸收，使阳光受到很大衰减，各种不同颜色 光衰减情况又不相同，因此，通过气层后的 阳光已经显示出不同的颜色，这些光再经过 大气中散射粒子的散射，才能到达人的眼睛。 这就进一步增加了天空色彩的复杂性。大气 中成份与状态都在不断地变化，形成了变化 万千的美丽彩霞。
4.1 幻日
幻日的形成条件
由于幻日是因为天空中规则的六 角形冰晶体折射阳光造成的，所以只 有同时具备了风雪、薄云、和零下三 十度以下气温的条件，才能出现这种 阳光折射的大气层现象。
哈尔滨出现幻日奇观
太阳
幻日
哈尔滨出现幻日奇观
2007年11月15日下午3时许，哈尔滨天 空中出现了两个“太阳”，在正常的太阳 南侧，还有一个暗一些的“太阳”在云中 光芒四射。3时40分左右，南侧的“太阳” 逐渐变暗，化为一条彩霞渐渐消失。这种 现象在南北极比较常见，在哈尔滨市出现 比较罕见。
19世纪末，英国科学家瑞利首先解释 了天空的蓝色 ；20世纪初，德国科学家 米从电磁理论出发，进一步解决了均匀球 形粒子的散射问题，建立了米散射理论。 这两个理论能够解释许多大气光象。20世 纪60年代激光的出现，使光学大气遥感得 到迅速的发展。就此大气光学迅速发 展„„
2、大气光学当时代的研究内容
今后一段时间内，大气气体分子高 分辨率吸收光谱的研究、大气气溶胶光 学特性的研究、强湍流效应的研究、云 雾粒子的不同形状对散射特性的影响及 其多次散射的研究、激光和红外大气遥 测的研究等方面将成为大气光学的主要 研究方向。
3、天空为什么是蓝色的
地球表面被大气包围，当太阳光进入大 气后，空气分子和微粒会将太阳光向四周散 射。太阳光是由红、澄、黄、绿、蓝、靛、 紫七种光组成，以红光波长最长，紫光波长 最短。波长比较长的红光等色光透射性最大， 能够直接透过大气中的微粒射向地面。而波 长较短的蓝、靛、紫等色光，很容易被大气 中的微粒散射。在短波波段中蓝光能量最大， 散射出来的光波也最多，因此我们看到的天 空呈现出 蔚蓝色。
朝、晚霞
朝、晚霞
4.3 虹
光线以一定角度照在水滴上所发生的 折射、分光、内反射、再折射等造成 的大气光象。
自然界的虹
自然界的虹
5、UFO也可能是一种大气光学现象
UFO (Unidentified Flying Object 的简称)，意指一切不明来历的、或不可辨 认的飞行物体。自1878年首次被报道以来， 全世界有关UFO的报告总共有10万多件， 至今未有权威说法。专家认为，绝大多数 不明飞行物是对某些自然现象和已知物体 的误认，也有一小部分确实是以人类现有 的知识无法解释的。