工程光学(1)_实验讲义
1工程光学讲稿(球面)
（2）入射角的正弦与折射角的正弦之比和入射角的大小无关，只与两种
介质的折射率有关。折射定律可表示为:
siInn' 或nsiIn n'siIn ' siIn ' n
I I''
n
在折射定律中，若令n’ = -n,则得到反射定律，因此 n'
I'
可将反射定律看成是折射定律的一个特例。根据这一特点
，在光线反射的情况下，只要令 n’ = -n，所有折射光线传播的计算均适
1工程光学讲稿 (球面)
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上篇 几何光学与成像理论
第一章 几何光学基本定律与成像概念
第一节 几何光学的基本定律 第二节 成像的基本概念与完善成像条件 第三节 光路计算与近轴光学系统 第四节 球面光学成像系统
2
一、光学 - 简介
光学真正形成一门科学，应该 从建立反射定律和折射定律的时代 算起，这两个定律奠定了几何光学 的基础。 光学 - 定义
费马原理：
B
s A ndl
dl A
光线从一点传播到另一点，无论经过多少次折射和反射，其
光程为极值（极大、极小、常量），也就是说光是沿着光程为极
值的路径传播。
利用费马原理，可以导出光的直线传播定律和反射、折射定17 律。
利用费马原理证明反射定律 设：A为点光源（x1，0，z1）
B为接受光源（x2，0，z2） P为光线的入射点（x，y，0） 由费马原理求光程的极值得：
合反射光线。
12
例题：一个圆柱形空筒高16cm，直径12cm。人眼若在离筒侧某处能见到筒 底侧的深度为9cm；当筒盛满液体时，则人眼在原处恰能看到筒侧底。求该 液体的折射率。
工程光学本科实验讲义
工程光学实验讲义华南师范大学信息光电子科技学院前言工程光学实验室是光学专业的专业基础实验室。
计划于2012年建成并投入使用，每次可容纳40人进行实验。
对应的实验课程由应用光学实验和物理光学实验两部分组成，是其相应两门理论课程的配套实验室，学生通过实验可获得较完整的光学知识、光学基本理论、基本技能，以进一步学习光信息技术、现代光电子技术的各门课程打下基础。
本实验室主要完成《工程光学》课程的实验环节。
目前，工程光学实验室初步建设完成2个应用光学实验，3个物理光学实验。
应用光学实验包括薄透镜焦距的测量、显微镜和望远镜的特性研究2个实验；物理光学实验包括等厚干涉、多光束等倾干涉（法布里-珀罗干涉仪）、偏振3个基本实验。
带*号的内容为选作实验环节。
2011-12光学实验守则1．请准时进入实验室，保持室内卫生，与实验无关的位物品不准带入实验室。
2．要认真预习实验内容，按老师的要求做好实验预习报告，无预习者不得做实验。
实验后按要求、按时完成实验报告。
3．实验时首先检查所用仪器设备是否齐全完好，了解仪器正确使用方法。
不了解仪器的结构和操作方法时不得动用仪器设备。
4．接通电源时，应注意电源电压，要正确选用仪器所需的相应变压器。
防止损坏仪器及触电的危险。
5．避免直视激光等强光源，眼睛尽量不要停留在与光源平高的位置，以免带来不必要的伤害；6．绝对禁止用手指和不洁物品触摸或擦拭光学零件表面。
7．不得随意动用与本次实验无关的仪器，损坏仪器者要按学校规定赔偿。
8．实验完毕，请整理好仪器设备及室内卫生，经老师检查后方能离开实验室。
实验预习要求1．实验内容：实验目的和老师提出的要求。
2．实验仪器：所使用的仪器和光学物镜。
3．实验原理：实验光路图及公式。
4．实验方法和步骤。
5．实验结果分析。
6．思考题回答。
7．对本实验提出改进意见。
实验报告内容（上交）班级：学号：姓名：1．实际实验光路和步骤简述。
2. 实验数据记录.3．实验结果分析以及结论。
工程光学实验1—6指导书.
实验一 放大率法测量焦距和截距 Measurement Of Focus And Intercept一、实验目的:1．通过对透镜的焦距和截距测量熟悉焦距仪的测量原理及测量方法，掌握基本的实验技能。
2．了解焦距仪的结构及平行光臂的使用，学会螺旋丝杠式测微目镜读数方法。
3．掌握校正显微镜放大率的方法。
二、实验要求：基本理论：理想光学系统的共线成像理论。
基本知识：了解焦距仪的结构，平行光管的使用，理想光学系统焦点、焦平面、主平面、焦 距和截距的概念。
基本技能：学会在焦距仪上进行同轴等高调节。
学会使用螺旋丝杠式测微目镜及读数方法。
三、实验内容及测量原理：焦距和截距是光学系统重要的特性参数，就几何光学来说，焦距是光学系统的特征值。
只要知道焦距和焦点的位置，就能完全确定任何位置上的物体经过该光学系统所成像的位置、大小、正倒和虚实。
1．焦距的测量原理：光学系统的主点到焦点的距离称为焦距。
物方焦距、像方焦距分别用f 、'f 表示。
放大率法测量焦距是利用平行光管物镜焦面上分化板的一对刻线在被测透镜焦面上成像的比例关系，求出被测透镜焦距的大小。
如平行光管分化板上一对刻线间距为y ,经被测透镜成的像为'y ,平行光管物镜和被测透镜焦距分别为'0f 和'f ,由图一可看出它们的关系如下： 0f y tg -=ω '''f y tg -=ω∵'ωω= ∴''0f y f y -=- 即yy f f ''0'∙-= 式中f0'、y 为已知，f'与y'成正比。
这样只要测出y',即可求出被测透镜焦距。
图一2．焦距的测量：光学系统的最后一个表面顶点到像方焦点的距离为后焦距，用lp'表示。
很显然，对于一个光学系统知道了焦距和截距的大小，就可确定焦点和主点的位置。
图二在测量截距的同时，可以进行透镜截距'F l的测量。
工程光学实验PPT课件
• 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S • 2、品字形物屏P： SZ-14 • 3、凸透镜L： f=190mm(f=150mm) • 4、二维调整架： SZ-07 • 5、平面反射镜M • 二维调整架： SZ-07 • 7、通用底座： SZ-04 • 8、二维底座： SZ-02 • 9、通用底座： SZ-04
• 光学表面上如有灰尘，用实验室专备的干燥脱脂棉轻轻拭去或 用橡皮球吹掉。
• 光学表面上若有轻微的污痕或指印，用清洁的镜头纸轻轻拂去， 但不要加压擦拭，
• 更不准用手帕、普通纸片、衣服等擦拭。若表面有较严重的污 痕或指印，应由实验室人员用丙酮或酒精清洗。所有镀膜面均 不能接触或擦拭。
• 防止唾液或其溶液溅落在光学表面上。
F1经Lo后成一放大实像F’1，然后再用目镜Le作为放大镜观察 这个中间像F’1，F’1应成像在Le的第一焦点Fe之内，经过目镜 后在明视距离处成一放大的虚像F’’1。 • 三、实验仪器 • 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S • 2、1/10mm分划板F1
•
mx=(像宽/实宽)÷20 （20为测微目镜的放大倍数）
• 像距改变量：s=(a1-a2)+(b2-b1)
• 被测目镜焦距：fe=s/(m2-m1)
• 实验四 自组显微镜
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• 一、实验目的 • 了解显微镜的基本原理和结构，并掌握其调节、使用和测量它的
放大率的一种方法。
• 二、实验原理 • 物镜Lo的焦距fo很短，将F1放在它前面距离略大于fo的位置，
2 F 3 4 Le 5
工程光学1实验指导书教材
实验仪器简介1、仪器结构及测量原理光具座结构如图1 — 1所示，它由平行光管（1）、透镜夹持器（2）、测量 显微镜（3）及带有刻度尺的导轨（4）组成（1）平行光管常用的平行光管物镜焦距有 550mm 、1000mm 和2000mm 等。
在平行光管 物镜物方焦平面上有一可更换的分划板，分划板经平行光管成像为一无限远物 体，作为测量标记。
常用的分划板有图 1—2所示的用于测量焦距用的玻罗板， 图1—3所示的检测光学系统分辨率的鉴别率板和检验成像质量的星点板等。
2\ 22- M 25图1 — 3分辨率板（2）测量显微镜测量显微镜是用来测量经被测物镜所成的像 （或物体）大小的。
它由物镜和 测微目镜组成，物镜是可以更换的（根据被测物的大小可以更换不同放大倍率的 物镜）。
测微目镜是用来读取测量数值的，其结构如图 1—4所示。
光具座1 2图1 — 1光具座结构示意图图1— 2玻罗板图1—4测微目镜结构图测微目镜由目镜（1）、固定分划板（2）、活动分划板（3）和测微读数鼓轮（4）四部分组成。
测量原理是：读数鼓轮每旋转一圈（即测微螺杆移动一个螺距）活动分划板上刻线移动量为固定分划板刻线的一个格。
测量时，首先旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体起始位置，由活动分划板双刻线在固定分划板刻线位置读取毫米数（整数），再从读数鼓轮读取小数，然后再次旋转读数鼓轮使活动分划板上十字叉丝瞄准被测物体终止位置，继续读取数据，两次读数之差即为被测物体大小。
2、仪器技术指标（1）550mn光具座①平行光管物镜名义焦距？’= 550 mm通光口径 D = 55 mm相对孔径1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板十字线分划板鉴别率板U号、川号③测量显微镜物镜：1倍测微目镜：分划板格值1mm测微鼓轮格值0.01 mm（2）GJZ —1型光具座①平行光管物镜名义焦距？’= 1000 mm 实测焦距？’= 997.47 mm 通光口径 D = 100 mm相对孔径1:10②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板刻线间距：1、2、4、10、20mm星点板星点直径：0.005 mm、0.008 mm、0.01 mm十字线分划板 刻度范围±20， 格值 鉴别率板1 、2、3、 4、 5号③测量显微镜物 镜：1 倍 NA = 0.0752.5倍NA = 0.0810 倍NA = 0.25 测微目镜： 分划板格值 1mm测微鼓轮格值被测物镜最大口径 被测物镜焦距范围 （3）CXW —1 型光具座 ①平行光管物镜 名义焦距 通光口径 相对孔径复消色差）? = 2000 mm D = 150 mm 1:13.3实测焦距=1973.9 mm1mm 0.01 mm±40° 25 mm测微鼓轮格值 0.01 mm②平行光管物镜物方焦平面上分划板玻罗板 刻线间距： 1、2、4、10、20、40mm星点板 星点直径： 0.005 mm 、0.008 mm 、0.01 mm十字线分划板 刻度范围 ±20， 格值鉴别率板1 、2、3、 4、 5号③测量显微镜物 镜：0.25倍 NA = 0.015 0.5倍 NA = 0.031 倍 NA = 0.0752.5倍 NA = 0.0810 倍NA = 0.25测微目镜： 分划板格值 测微鼓轮格值 测量显微镜偏摆角度 测量显微镜横向移动量测量显微镜高度升降范围±5 mm 被测物镜最大口径 ① 130 mm 被测物镜焦距范围±1200 mm3、仪器调整与操作（ 1 ）根据测量项目选择平行光管物镜物方焦平面上分划板。
工程光学实验教材
试验一自组望远镜 (测量试验)一、试验目旳理解望远镜旳基本原理和构造, 并掌握其调整、使用和测量它旳放大率旳措施。
二、试验原理最简朴旳望远镜是由一片长焦距旳凸透镜作为物镜, 用一短焦距旳凸透镜作为目镜组合而成。
远处旳物通过物镜在其后焦面附近成一缩小旳倒立实像, 物镜旳像方焦平面与目镜旳物方焦平面重叠。
而目镜起一放大镜旳作用, 把这个倒立旳实像再放大成一种正立旳像, 如图五所示。
三、试验仪器1.带有毛玻璃旳白炽灯光源S2.毫米尺F L=7mm3.二维调整架: SZ-074.物镜Lo: fo=225mm5.二维调整架: SZ-076、测微目镜Le: （去掉其物镜头旳读数显微镜）7、读数显微镜架: SZ-388、滑座: TH709、滑座: TH70Y10、滑座: TH70Y11.滑座: TH7012、白屏: SZ-13四、仪器实物图及原理图图四五、试验环节1、把所有器件按图四旳次序摆放在导轨上, 毫米尺竖直放置, 靠拢后目测调至共轴, 把标尺放在毫米尺一侧。
把F和Le旳间距调至最大, 沿导轨前后移动Lo, 使一只眼睛通过Le看到清晰旳完整毫米尺上旳刻线。
再用另一只眼睛看标尺, 读出测微目镜看到旳像在标尺上旳尺寸。
六、数据处理毫米尺尺寸AB；像在标尺上旳尺寸A＂B＂望远镜放大倍率M= A＂B＂/AB七、试验成果:1.数据: 毫米尺尺寸AB=2mm;像在标尺上旳尺寸A＇＇B＇＇＝101cm因此, 望远镜放大倍率M=A＇＇B＇＇／AB=10/2=5倍2、观测到旳现象:八、碰到旳问题及心得体会:1.开始试验时, 由于各个仪器旳间距摆放不合理, 导致得不到想要旳试验成果, 最终看了试验册, 重新摆放仪器；2.移动透镜旳速度过快, 使得我们看不到试验现象, 也就没法构成望远镜, 最终通过老师旳指导, 我们缓慢移动透镜；3.由于不懂得会看到什么样旳试验现象, 以至于我们看到了微小旳现象, 认为不是我们想要旳试验成果, 再次导致没有做出来；4、最终在老师旳一再指导下, 我们终于自构成功望远镜, 且通过观测我们得到规律：凸透镜成像规律: 物距不小于二倍焦距时成缩小实像。
工程光学(1)_实验讲义
实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧1.引言不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。
2.实验目的1)掌握光学专业基本元件的功能；2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。
3.实验原理光学实验仪器概述:光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。
常用光源光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。
光学实验中常用的光源可分为以下几类：1）热辐射光源热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。
白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。
热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。
2）热电极弧光放电型光源这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。
实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：、），汞灯（主要谱线：、、、、、、、）3）激光光源v1.0 可编辑可修改激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写： LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。
激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。
它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。
①激光器发出的光束有极强的方向性，即光束的发散角很小；②激光的单色性好，或者说相干性好，其相干长度可以达十米甚至数百米；③激光器的输出功率密度大，即能量高度集中。
工程光学实验讲义样本
实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧1.引言不论光学系统如何复杂, 精密, 它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的, 因此, 掌握一些常见的光学元器件的结构, 光学性能、特点和使用方法, 对于安排实验光路系统时, 正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。
2.实验目的1)掌握光学专业基本元件的功能;2)掌握基本光路调试技术, 主要包括共轴调节和调平行光。
3.实验原理3.1光学实验仪器概述:光学实验仪器主要包括: 光源, 光学元件, 接收器等。
3.1.1常见光源光源是光学实验中不可缺少的组成部分, 对于不同的观测目的, 常需选用合适的光源, 如在干涉测量技术中一般应使用单色光源, 而在白光干涉时又需用能谱连续的光源( 白炽灯) ; 在一些实验中, 对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。
光学实验中常见的光源可分为以下几类:1）热辐射光源热辐射光源是利用电能将钨丝加热, 使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。
白炽灯属于热辐射光源, 它的发光光谱是连续的,分布在红外光、可见光到紫外光范围内, 其中红外成分居多, 紫外成分很少, 光谱成分和光强与钨丝温度有关。
热辐射光源包括以下几种: 普通灯泡, 汽车灯泡, 卤钨灯。
2) 热电极弧光放电型光源这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同, 必须经过镇流器接入220V点源, 它是使电流经过气体而发光的光源。
实验中最常见的单色光源主要包括以下两种: 纳光灯( 主要谱线: 589.3nm、589.6nm) , 汞灯( 主要谱线: 623.4nm、579.0nm、577.0nm、546.1nm、491.6nm、435.8nm、407.9nm、404.7nm)3) 激光光源激光( Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, 缩写: LASER), 是指经过辐射的受激辐射而实现光放大, 即受激辐射的光放大。
《工程光学》课件
光学信号处理原理
光学信号处理概述 简要介绍了光学信号处理的基本 概念和原理，包括光波的干涉、 衍射、傅里叶变换等方面的知识 。
全息术与光学信息处理 简要介绍了全息术的基本原理和 应用，以及光学信息处理技术的 发展和应用前景。
干涉测量技术 详细介绍了干涉测量技术的基本 原理和应用，包括干涉仪的结构 和工作原理、干涉图样的分析和 解释等方面的知识。
的发展提供了新的机遇和挑战。
工程光学在各领域的应用
能源领域
太阳能利用、激光焊接、激光切割等 。
通信领域
光纤通信、光网络技术等。
环境监测领域
光谱分析、大气污染监测等。
生物医学领域
医学成像、光谱诊断、激光医疗等。
CHAPTER 02
工程光学基础知识
光的本质与传播
光的本质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。 其电磁场振动方向与传播方向垂直， 表现出横波的特征。
显微镜
介绍了显微镜的基本原理和结构，包括透射光显微镜和反 射光显微镜等类型，以及显微镜的性能参数和选择方法。
激光器
简要介绍了激光器的基本原理和结构，包括气体激光器、 固体激光器、光纤激光器等类型，以及激光器的性能参数 和应用领域。
光学系统设计原理
光学系统设计基础
介绍了光学系统设计的基本概念和原则， 包括光学材料、光学镀膜、光学元件加工
光学信息处理实验
研究光学信息处理技术，如傅里叶 变换、光学图像处理等，掌握光学 信息处理系统的基本构成和操作方 法。
光学系统设计与制造实践
光学系统设计实践
通过实践了解光学系统设计的基本原理和方法，掌握光学设 计软件的使用技巧，熟悉光学元件的选择和加工工艺。
光学制造工艺实践
工程光学完整课件1上课讲义
本课程的基本情 况
专业基础课
总学时：64 其中：理论学时：48 实验学时：16
教材及参考书
教 材： 《工程光学》 郁道银 谈恒英 机械工业出版社 参考书：《应用光学》 胡玉禧 安连生 中国科技大学出版社
《应用光学》 王文生 华中科技大学出版社
考核方式
闭卷考试 总评成绩比例：卷面70% 实验20% 平时10%
天体
遥远的距离
观察者
光线
发光点向四周辐射光能量，在几何光学中将发 光点发出的光抽象为带有能量的线，它代表光的传 播方向。
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。
sin I sin I '
nab
n ab :介质 b 对介质 a 的相对折射率，
如果介质 a 为真空，则介质 b 对真空的折
射率也称为绝对折射率，用 n b 表示
也可表述为：
nb
c vb
C：在真空中光速， v b ：在介质 b 中光速
两个介质的相对折射率可以用光在该介质中的速度表示
n ab
va vb
重点：几何光学基本定律
一、光的直线传播定律
在各向同性的均匀透明介质中，光线沿 直线传播。
二、光的独立传播定律
不同的光源发出的光线在空间某点相遇 时，彼此互不影响。在光线的相会点上，光 的强度是各光束的简单叠加，离开交会点后 ，各个光束按原方向传播。
三、折射和反射定律
光的折射和反射定律研究光传播到两 种均匀介质的分界面时的定律。
工程光学实验指导书(电子版)
距和成像法、自准法测凹透镜焦距； 4、观察透镜的像差。
二、实验仪器 光具座，凸透镜，凹透镜，光源，物屏，平面反射镜，水平尺和滤光片等。
图 1-7 自准法测凹透镜焦距
四、实验要求 1、光具座上各光学元件同轴等髙的调节:先利用水平仪将光具座的导轨在实验
桌上调水平，然后进行各光学元件共轴等髙的粗调和细调(用位移法的两像中心 重合或不同大小的实像中心重合的方法），直到各光学元件的光轴共轴，并与光 具座导轨平行为止。
2、利用粗测法之外的五种方法测量透镜的焦距。参考原理，自拟测量步骤。 3、数据处理:计算出标准不确定度的 A 类评定、标准不确定度的 B 类评定及合 成不确定度；给出正确的结果表镜自准法 如图 1-7 所示，在光路共轴的条件下，使物屏上物 AB 发出的光经凸透镜 L1
后成实像 A'B'。现将待测凹透镜 L2 置于 L1 与 A'B'之间，若在 L2 后面垂直于光轴放 置一个平面反射镜 M,并移动凹透镜 L2 使在物屏上得到一个与物 AB 大小相等的倒 立实像。此时，A'B'成为 L2 的 虚 物 ， 若 虚 物 A'B'正 好 在 L2 的焦平面上，则 从 L2 出射的光是平行光，该平行光经反射镜反射并再依次通过 L2 和 L1，最后必 然在物屏上成等大的倒立实像 A"B"。这样，分别记录 L2 的 位 置 O 2 及 实 像 A'B' 的 位 置 ， 则 0 2 到 实 像 A'B'间的距离即为 f2。
工程光学(1)_实验讲义
实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧1.引言不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。
2.实验目的1)掌握光学专业基本元件的功能；2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。
3.实验原理3.1光学实验仪器概述:光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。
3.1.1常用光源光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。
光学实验中常用的光源可分为以下几类：1）热辐射光源热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。
白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。
热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。
2）热电极弧光放电型光源这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。
实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：589.3nm、589.6nm），汞灯（主要谱线：623.4nm、579.0nm、577.0nm、546.1nm、491.6nm、435.8nm、407.9nm、404.7nm）3）激光光源激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写：LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。
激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。
它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。
工程光学第一章课件
x
s1
s2
(5)
由图可知，
x x1 sin I s1
(6)
x2 x sin I
s2
(7)
将(6)、(7)式代入(5)式，有
sin I sinI (8)
即I" = -I，反射角与入射角绝对值相等，符号相反。
30
马吕斯定律（Malus's Law） *垂直于波面的光线束，经过任意多次反射和折射后，
37
成像概念
➢物、像的虚实
38
成像概念
➢物、像的虚实
*实像点：实际出射光线的交点
虚像点：出射光线延长线的交点
*实像：由实际光线成的像
• 如电影、幻灯机、照相机成像。
虚像：由反射或折射光线的反向延长线相交所得的像
• 如镜子、显微镜、望远镜成像。
39
成像概念
➢物、像的虚实
40
成像概念
➢物、像空间
✓空气 n ≈ 1（略大于1） ✓水 n ≈ 1.33 ✓玻璃 n ≈ 1.45 – 1.75
*反射定律可看作折射定律的特殊情况（n′ = -n）。
13
两个重要的光学现象
➢光路可逆
*内容
• 一条光线沿着一定的路线从空间A点传播到B点，如果在B点沿
着出射光线相反的方向投射一条光线，则此光线必沿同一条路 线通过A点。
*光总沿着光程为极值（极大、极小或者常量）的路径
传播。
B
s A ndl 0
*费马原理，不是建立在实验基础上的定律，也不是从
数学上导出的定理，而是一个最基本的假设。
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费马原理（Fermat's Principle）
➢费马原理
工程光学讲稿(平面)(完整)课件
折射望远镜使用透镜作为主反射镜，能够观测可见光波段的天体。反射望远镜使用凹面反射镜作为主反射镜，能够观测红外线和射电波段的天体。射电望远镜则专门用于观测射电波段的天体。
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总结词
摄影镜头是一种光学仪器，用于拍摄照片或录制视频。
总结词
摄影镜头的种类繁多，根据用途和功能可分为多种类型，如定焦镜头、变焦镜头、鱼眼镜头等。
光的衍射
平面镜与透镜
平面镜是反射面为平面的镜子，具有反射光线的能力，且入射角等于反射角。
用于日常生活、光学仪器和科学实验中，如化妆镜、眼镜、显微镜、望远镜等。
平面镜的用途
平面镜的性质
中间厚边缘薄的透镜，具有汇聚光线的能力，可以用于制作放大镜、显微镜、望远镜等。
凸透镜Βιβλιοθήκη 凹透镜透镜的焦距中间薄边缘厚的透镜，具有发散光线的能力，可以用于制作近视眼镜、散光眼镜等。
光学仪器在科研领域的应用也十分广泛，主要用于物理、化学、生物等学科的研究。例如，利用光谱仪研究物质的结构和性质，使用干涉仪测量微小距离和角度，以及通过光学仪器观测天体和微观粒子等。
科研中常用的光学仪器还包括分光仪、干涉仪、光谱分析仪等，这些仪器在推动学科发展和科技进步方面发挥着重要作用。
光的干涉与衍射实验
通过双缝干涉实验，观察光波的干涉现象，了解干涉的条件和特点。
双缝干涉实验是研究光波干涉现象的基础实验之一。在实验中，通过调整光源、双缝和屏幕的距离，观察到明暗相间的干涉条纹。通过测量干涉条纹的间距和双缝的间距，可以计算出光波的波长。
通过圆孔衍射实验，观察光波的衍射现象，了解衍射的条件和特点。
工程光学应用
光学仪器在工业中应用广泛，主要用于检测、测量和控制等方面。例如，利用光学显微镜对产品表面进行微观检测，使用激光测量仪对生产线上的产品进行高精度测量，以及通过光束控制系统实现自动化生产。
工程光学完整课件1
光学测量技 术的特点与 优势 光学 测量技术的
应用
光学测量技术的应 用
光学测量技 术在工业领
域的应用
输入你的正文，文 字是您思想提炼请 尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技 术在医疗领
域的应用
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述观点
光学测量技 术在军事领
域的应用
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实践环节的安排与要求
实验课程设置：包括实验项目、 实验内容、实验目的等
实验要求：实验前的准备、实验 过程中的注意事项、实验报告的 撰写等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
实验时间安排：每周实验时间、 实验周期等
实践环节的考核方式：考核内容、 考核方式、评分标准等
YOUR LOGO
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实验设备：光学仪器、光 源、光电探测器等
实验步骤：搭建实验装置、 调整光学参数、记录实验 数据、分析实验结果
注意事项：遵守实验室规 定，注意安全操作，保护 光学仪器
实验设备与操作方法
实验设备介绍：包括光学实验箱、显微镜、望远镜等 操作方法演示：通过图文并茂的方式展示实验步骤和操作技巧 注意事项提醒：强调实验过程中的安全问题和注意事项 实验报告撰写：说明实验报告的撰写方法和要求
述观点
光学检测技术的种类与特点
干涉测量技术：利用光的干涉现象进行测量，具有高精度、高分辨率 和高灵敏度的特点。
衍射测量技术：利用光的衍射现象进行测量，具有测量范围广、测 量精度高和抗干扰能力强的特点。
光学显微技术：利用光学显微镜对微小物体进行观察和测量，具有直 观、快速和简便的特点。
工程光学实验(1) (1)
工程光学实验(一)实验指导用书南通大学理学院2015.04目录绪论 (1)实验1 透镜系统基点测量 (5)实验2 平行光管的调节和使用 (8)实验3 望远系统的搭建和放大率测量 (12)实验4 显微镜搭建与放大率测量 (16)实验5光学系统像差模拟及测量实验 (20)实验6 刀口阴影法原理及阴影法测量光学系统像差实验 (29)实验7 剪切干涉测量光学系统像差 (32)实验8 利用变频朗奇光栅测量光学系统MTF值实验 (38)实验9 基于线扩散函数测量光学系统MTF值实验 (44)绪论随着科技的进步，人类逐渐揭开光的神秘面纱。
光既是信息载体，又是能量载体。
在人类社会生活中，光具有广泛的应用范围。
光既是人类认识世界的工具，又是人类改造世界的工具。
工程光学学科以光的理论为基础，采用工程技术和方法，并将光学理论应用到人类生产、生活实践的各个方面。
信息载体正由电磁波段逐步集中到光波段，从而使现代光学产业的主要内容集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。
加之光作为信息载体，不仅在通信领域得到了巨大的发展；作为能量载体，自从激光技术问世以来，在国防、军备等领域，光学工程得到各国高度重视，并取得了不同程度的发展。
在工程光学实验中，学生通过研究一些最基本的光学现象，同时接触一些新的概念和实验技术，学习和掌握工程光学实验的基本知识和基本方法，培养基本的工程光学实验技能。
在工程光学实验中使用的仪器比较精密，光学仪器的调节也比较复杂，只有在了解了仪器结构性能基础上建立清晰的物理图像，才能选择有效而准确的调节方法，判断仪器是否处于正常的工作状态。
在工程光学实验中，理论联系实际的科学作风显得特别重要，如果没有很好地掌握光学理论，要做好工程光学实验几乎是不可能的。
在工程光学实验过程中，仪器的调节和检验，实验现象的观察、分析等都离不开理论的指导。
为了做好工程光学实验，要在实验前充分做好预习，实验时多动手、多思考，实验后认真总结，只有这样才能提高科学实验的素养、培养实验技能、养成理论联系实际的科学作风。
工程光学实验指导讲义2010.11.25_HJH
具体结构有：
(1)平行光管：放置于光源和光栅之间，作用是获得均匀的平行光束以 照亮光栅产生莫尔条纹。 (2)光栅掩膜板：两块，分别是连接在被测物上的标尺光栅G和固定不 动的指示光栅G，两者配合产生莫尔条纹。 (3)光电转换器：放置在G后的光电转换元件E与一个整形放大电流的组 合装置。接收并转换条纹信号。 (4)计数器：输出或显示装置，计量条纹变化的个数。 (5)测量杆：测量杆与导轨的滑块及标尺光栅G连接在一起，测量物体 的长度。
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实验3 莫尔光栅计量实验*
测量内容和步骤：
(1)照亮掩膜板： A 点亮激光源; B 调节平行光管; C 调整掩膜板与光束垂直。 (2)检查计数器： A 打开计数器的电源; B 将计数器复位（按复零按钮）。 (3)检查测量杆： A 检查测量杆的灵敏度; B 连接被测物体。 (4)以上准备工作完成后，移动工件，记录条纹变化的个数，计算结 果。
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实验2 最小偏向角法测量折射率
实验步骤
测量前的调整:将仪器完全按照实验指导书中的“仪器调整”中所述的方法调整好。 测量顶角: （1）取下平行平板，放上被测棱镜，适当调整工作台高度，用自准直法观察，使AB面 和AC面都垂直于望远镜光轴； （2）调好游标盘的位置，使游标盘在测量过程中不被平行光管或望远镜挡住，锁紧制 动架（二）和游标盘、载物台和游标盘的止动螺钉； （3）使望远镜对准AB面，锁紧转座与度盘、制动架（一）和底座的止动螺钉； （4）旋转制动架（一）末端上的调节螺钉，对望远镜进行微调（旋转），使亮十字与 十字丝完全重合； （5）记下对径方向上游标所指示的度盘的两个读数，取其平均值Am； （6）放松制动架（一）与底座上的止动螺钉，旋转望远镜，使对准AC面，锁紧制动架 （一）和底座上的止动螺钉； （7）重复4）和5）得到平均值Bm； （8）计算顶角： 1800 ( Bm Am ) 重复测量三次，求得平均值。
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3.1光学实验仪器概述:
光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。
3.1.1常用光源
光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。光学实验中常用的光源可分为以下几类：
实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧
1.引言
不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。
2.实验目的
1)掌握光学专业基本元件的功能；
2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。
3）扩束器（扩束镜）
因激光束的发散角很小，需要用一个扩束镜以增大光束的发散角。通常可用20倍、40倍的显微物镜或焦距很短的单片正透镜或负透镜实现。本实验中，扩束镜采用的是40倍的显微ห้องสมุดไป่ตู้镜。
4）平面反射镜
平面反射镜一般用于折转光路，其直径大小应根据所折转的光束直径而定。用于转折宽光束的反射镜，除了有一定的孔径要求之外，还有表面平面度的要求。另外，当光入射到普通反射镜的玻璃基板上时，要先经过折射然后再反射，反射光的损失很大。同时玻璃片基的两面会因多次反射引入杂散光。为了消除附加反射光的影响，反射镜通常都是在前表面上镀制反射膜。所以光学实验需用表面平整度高和涂有多层反射膜的高反射率反射镜。
共轴调节使物、观察屏的中心处在透镜光轴上，并使各光学元件共轴，达到共轴能保证近轴光线的条件成立。共轴调节一般分为两步骤进行：
.
图1-1激光器示意图（He－Ne激光）
本实验，选择的光源是气体型He-Ne内腔式激光器如图1-1所示,波长为632.8nm的红光，功率2mW。
3.1.2常用光学元件
光学实验中的基本部件是光学元件，如透镜、平面反射镜、分束镜、棱镜、偏振元件、光栅、滤光片，可变光阑包括可调的狭缝和圆孔光阑等。
1）透镜
3）激光光源
激光（Light Amplification byStimulatedEmission ofRadiation，缩写：LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。 激光器发出的光束有极强的方向性，即光束的发散角很小； 激光的单色性好，或者说相干性好，其相干长度可以达十米甚至数百米； 激光器的输出功率密度大，即能量高度集中。所以激光光源是一种单色性和方向性都好的强光源，已应用于许多科技及生产领域中。目前常用的激光器主要有气体激光器（如：He-Ne激光器、Ar离子激光器）、液体激光器（如：染料激光器）、固体激光器（如：红宝石激光器、钕玻璃激光器）和半导体激光器（如GaAs、CaSb激光器）。
透镜有成像作用，利用它可传递物和像的图像。准直镜、成像透镜、傅立叶变换透镜均可使用不同孔径和焦距的透镜来实现。为了提高光的透射率，透镜表面要镀增透膜。在选用透镜时，要选用没有缺陷和污脏的透镜（因为它们会使观察或记录图像产生噪声）。
2）分束镜
分束镜是光学实验系统的一个重要元件，它的作用是将入射光束分成具有一定光强比的两束光，在干涉仪系统组装的实验中可产生两束有一定夹角的相干波，在全息制作实验中可产生参考光和物光。分束镜一般是通过在玻璃板上镀干涉膜而制成，分光比可以连续变化或分段变化。
1）热辐射光源
热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。
2）热电极弧光放电型光源
在光学实验中，光学元件同轴等高的调节是实验中必不可少的一个重要环节，它关系到成像质量的好坏、能否得到预期的光学现象和满意的测量结果。可以说调整好光路是进行光学研究和光学实验应具备的技能。下面介绍光路的基本调整方法。
3.2.1共轴调节
光学实验中经常要遇到用一个或多个透镜同时成像，为了获得较好的像，必须使各个透镜的主光轴重合（即共轴），并使物体位于透镜的主光轴附近。另外，为了最大限度的利用激光扩束后的面光源，所有透镜的主轴都需要大致通过光斑中心，才能获得清晰的像。
这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：589.3nm、589.6nm），汞灯（主要谱线：623.4nm、579.0nm、577.0nm、546.1nm、491.6nm、435.8nm、407.9nm、404.7nm）
2）光学镜架
光学镜架是一种典型的对装有光学元件（如反射镜、透镜）的镜框进行固定的机械装置。
3）读数平台
光学实验室备有各种规格和精密的读数机械平台，以便根据实验需要选用。
3.1.4常用接收器
实验中常用的接收器主要包括：观察屏（白板）、光电池、光电接收器、CCD成像器件、CMOS成像器件等。
3.2光路调试技术
3.1.3常用机械部件
防震平台、光学镜架，读数平台、多自由度微调器、光纤调整架等。
1）防震平台
光学实验需要一个稳定的减震工作平台，特别是对于干涉和全息图制作实验，所记录的都是参考光波和物光波的干涉条纹，如果在曝光过程中因为振动导致两光波有变化，就要影响干涉条纹的调制度。通常要求该光波的振动变化小于十分之一波长。影响稳定性的因素有震动、空气流和热变化等。震动的主要影响来自地基的震动，如果记录系统部件的机构有松动就会把震动放大，所以必须对工作台采取减震措施。专用气浮工作台是最好的减震台。简单的减震方法可用砂箱、微塑料、气垫（用汽车、飞机轮子的内胎）和重1000～2000kg的铸铁或花岗岩，并应安装一个隔离罩。如果不用隔离罩，做实验时室内不要通风，工作人员不要大声讲话和距离工作台远一些。