工程光学课程设计说课材料
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。
工程光学设计第三版教学设计
工程光学设计第三版教学设计1. 教学背景光学技术在目前已被广泛应用于各个领域，如通信、医疗、安防、军事、航天等。
光学设计在各种光学应用中占据着重要的地位。
因此，培养具有光学设计理论和实践能力的人才是当前各个领域的迫切需要。
我校工程光学设计课程主要为工科学生提供光学设计的知识和技能，培养学生分析和解决实际工程问题的能力和思维方式。
2. 教学目标本教学设计的主要目的是让学生能够掌握工程光学设计的基本理论和方法，具有一定的实践能力和解决问题的思维方式。
2.1 知识目标1.了解光学系统的基本组成部分和工作原理；2.掌握光学设计的常用方法和软件工具；3.了解光学元器件的选型和特性；4.掌握光学系统的优化和调试方法。
2.2 技能目标1.具备光学系统建模和分析的能力；2.能够利用光学设计软件进行系统的设计和优化；3.掌握光学实验的基本操作和数据分析方法。
2.3 情感目标1.培养学生对光学技术的兴趣和热爱；2.让学生体验到解决实际工程问题的成就感和满足感。
3.1 理论知识1.光学系统的基本组成部分和工作原理；2.光线追迹理论；3.畸变理论和校正方法；4.光学元器件的基本原理和特性；5.激光器原理和应用。
3.2 实践技能1.光学系统的建模和仿真软件的使用；2.光学系统的设计和优化；3.光学实验的操作和数据分析。
4. 教学方法1.讲授法：通过教师讲授理论知识，让学生掌握光学系统的基本原理和工作原理。
2.实验法：通过光学实验，让学生有所实践，练习数据分析和实验操作技能。
3.课堂互动法：通过课堂提问和讨论，让学生思考问题，提升解决问题的能力和思维方式。
4.项目实践法：通过实验项目的设计和实践，让学生掌握实际工程应用中的光学设计方法和技能。
5. 教学评估1.平时表现：包括课堂表现、作业完成情况、实验技能等方面的评估。
2.期中考核：考核学生对光学系统原理和理论知识的掌握程度。
3.期末考核：考核学生对光学设计方法和技能的掌握程度和实践能力。
工程光学课程设计zemax
工程光学课程设计 zemax一、教学目标本课程的目标是让学生掌握工程光学的基本原理和应用技能，能够使用Zemax等光学设计软件进行简单的光学系统设计和分析。
知识目标包括了解光的传播、反射、折射等基本特性，掌握透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法；技能目标包括能够运用Zemax进行光学系统的设计和仿真，分析光学系统的性能和优化方法；情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识、团队合作能力和解决问题的能力。
二、教学内容教学内容主要包括光的传播、反射、折射等基本特性，透镜、镜片等光学元件的设计和计算方法，以及Zemax等光学设计软件的使用技巧。
具体的教学大纲如下：1.光的传播和反射：介绍光的基本特性，包括光的传播速度、传播方向等，以及光的反射定律和反射镜的设计方法。
2.光的折射和透镜：介绍光的折射定律和透镜的分类，包括凸透镜、凹透镜等，以及透镜的设计和计算方法。
3.光学系统设计：介绍光学系统的基本构成和设计方法，包括透镜组的设计、光学系统的性能分析等。
4.Zemax使用技巧：介绍Zemax的基本操作和功能，包括光学系统的建立、参数设置、仿真分析和优化方法。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括：1.讲授法：通过讲解光的传播、反射、折射等基本原理和透镜、镜片等光学元件的设计方法，使学生掌握基本概念和理论知识。
2.案例分析法：通过分析实际的光学系统设计案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中，培养学生的实际操作能力。
3.实验法：通过实验室的实践操作，使学生能够亲手搭建光学系统，观察光学现象，加深对光学原理的理解和掌握。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：《工程光学》教材，用于学生学习和复习基本理论知识。
2.参考书：《光学设计手册》等参考书籍，供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料，用于课堂讲解和复习。
工程光学课程设计
工程光学课程设计
工程光学课程设计旨在为学生提供工程光学学科的基本理论和
实践知识，培养学生的实际能力和解决问题的能力。
第一部分：基础知识
1. 光学基础
介绍光的物理和几何性质，光的干涉、衍射和偏振等基本现象和理论。
2. 光学元件
介绍各种光学元件的原理、特点和使用方法，包括透镜、棱镜、反射镜等。
3. 光学系统
介绍光学系统的设计和分析方法，包括凸透镜成像、反射成像、Abbe成像理论等。
第二部分：应用技术
1. 光学测量技术
介绍使用光学技术进行测量的原理和方法，包括激光测距、干涉测量等。
2. 光学成像技术
介绍使用光学成像技术进行成像的原理和方法，包括数字图像处理、光学显微镜等。
3. 光学通信技术
介绍光学通信的基本原理和技术，包括光纤通信、激光通信等。
第三部分：实验设计
1. 光学元件制作
设计制作凸透镜、反射镜等光学元件，并对其进行测试和分析。
2. 光学成像实验
设计实现光学成像实验，包括使用光学显微镜观察样品、使用数字图像处理技术进行图像分析等。
3. 光学通信实验
设计实现光学通信实验，包括激光通信实验、光纤通信实验等。
通过以上课程设计，学生将掌握工程光学学科的基本理论和实践知识，具备解决实际问题和进行科学研究的能力。
课程设计 工程光学讲解
工程光学课程设计报告题目晶体中法拉第磁光旋转角测量方法的改进学院物理与电子工程学院年级09 专业光电信息工程班级xxx 学号xxx学生姓名xxx指导教师职称论文提交日期xxx法拉第磁光旋转角在晶体中的测量方法摘要通过研究线偏振光的入射方向与晶体外附加磁场的方向关系,提出了一种单轴晶体中磁光旋转角的测量方法。
本文从晶体的旋电张量出发，利用光在旋电张量所标志的晶体中的传播规律，以单轴磁光晶体的介电张量知识为基础，并利用与自然旋光的相似理论推导方法得到简正模的偏振状态，再通过得到的偏振状态推导出法拉第磁光旋转角,以及磁旋光方向与磁场方向的关系。
关键词：单轴晶体磁致旋光效应磁光旋转角偏振态The measuring method of Magneto-optical rotation angle inbiaxial crystalsAbstractThe relationship between the direction of the incident linearly polarized light and the direction of additional magnetic field was studied.A method was presented for measuring magneto-optical rotation angle in the uniaxial crystal. In the article ,form the crystal starting rotation tensor power.,A methed was use the light spin tensor of the electric sign of crystal. With the knowledge-based of uniaxial magneto-optical crystal tensor, use the similar theory derivation with natural optional activity,so we get normal mode of the polarization state.With the getting polarization,in the end, derivation the relationship between magneto-optical rotation angle and the direction of magnetic.Key Words: biaxial crystal；magnetic rotation effect；magneto-optical rotation angle；polarization目录1.前言 (1)1.1材料的分类 (1)1.2磁光效应 (2)1.3常用的磁光效应测量方法 (2)1.3.1 采用磁光调制方法 (2)1.3.2 偏振器主截面正交法 (2)1.3.3 马吕斯定律直接测量法 (2)2.晶体中磁光旋转角的测量 (3)2.1测量磁光旋转角的目的及意义 (3)2.2磁光效应与旋电张量的关系 (3)2.2.1 晶体的旋电张量 (4)2.2.2 光在旋电张量所标志的晶体中的传播 (4)2.3线偏振光通过单轴晶体后的偏振状态及磁光旋转角的大小 (6)2.3.1 线偏振光通过晶体后的偏振状态的分析 (6)2.3.2 线偏振光通过晶体后的磁光旋转角的大小 (6)2.4实验测量晶体磁光旋转角方法 (10)2.5结论 (12)3.参考文献 (13)4.致谢 (13)1.前言1.1材料的分类众所周知，物质有三种聚集形态：气体、液体和固体。
工程光学课程教案模板范文
课程名称：工程光学适用班级：光信息科学与技术专业二年级学生主讲教师：[教师姓名]职称：[教师职称]教学时间：[具体日期]教学地点：[具体教室]一、教学目标1. 知识目标：（1）掌握工程光学的基本概念和基本原理；（2）熟悉光学元件的基本特性及其应用；（3）了解光学系统的设计方法和性能评价。
2. 能力目标：（1）培养学生运用光学原理解决实际问题的能力；（2）提高学生的实验操作技能和实验数据分析能力；（3）培养学生的创新意识和团队合作精神。
3. 素质目标：（1）增强学生的科学素养和人文精神；（2）提高学生的自主学习能力和终身学习能力；（3）培养学生的社会责任感和职业道德。
二、教学内容1. 光学基础知识（1）光的传播规律；（2）光的反射与折射；（3）光的干涉与衍射；（4）光的偏振。
2. 光学元件（1）透镜；（2）棱镜；（3）光栅；（4）光纤。
3. 光学系统（1）光学系统的基本结构；（2）光学系统的成像规律；（3）光学系统的设计方法；（4）光学系统的性能评价。
4. 光学应用（1）光学仪器；（2）光学传感器；（3）光学信息处理。
三、教学方法1. 讲授法：系统讲解工程光学的基本概念、原理和应用；2. 讨论法：引导学生对光学问题进行讨论，培养学生的创新思维；3. 案例分析法：结合实际案例，分析光学原理在工程中的应用；4. 实验法：通过实验验证光学原理，提高学生的实验操作技能；5. 计算机辅助教学：利用多媒体技术，展示光学现象和实验过程。
四、教学过程1. 导入新课：简要介绍工程光学的背景和意义，激发学生的学习兴趣；2. 讲授新知识：讲解光学基础知识、光学元件、光学系统等内容；3. 案例分析：结合实际案例，分析光学原理在工程中的应用；4. 实验演示：演示光学实验，让学生直观感受光学现象；5. 学生讨论：引导学生对光学问题进行讨论，培养学生的创新思维；6. 课堂小结：总结本节课的重点内容，布置课后作业。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生的出勤、课堂纪律、发言积极性等；2. 作业完成情况：检查学生的课后作业，了解学生对知识的掌握程度；3. 实验报告：评估学生的实验操作技能和实验数据分析能力；4. 期末考试：全面考察学生对工程光学知识的掌握程度。
工程光学课程教案设计模板
一、课程基本信息1. 课程名称：工程光学2. 学时安排：共计XX学时，每周XX课时3. 教学对象：XX年级XX专业学生4. 教学目标：（1）使学生掌握工程光学的基本原理和基本概念；（2）培养学生运用光学知识解决实际工程问题的能力；（3）提高学生的创新意识和团队协作能力。
二、教学内容1. 光学基本原理（1）光的传播规律（2）光的反射与折射（3）光的干涉与衍射（4）光的偏振2. 光学仪器（1）光学元件（2）光学系统（3）光学仪器的设计与制造3. 光学在工程中的应用（1）光学成像技术（2）光学检测技术（3）光学传感技术（4）光学信息处理技术4. 课程设计（1）望远镜的组装（2）Zemax：设计一大相对孔径望远镜物镜，像差校正到0三、教学进度安排1. 第一周：光学基本原理2. 第二周：光的传播规律3. 第三周：光的反射与折射4. 第四周：光的干涉与衍射5. 第五周：光的偏振6. 第六周：光学元件7. 第七周：光学系统8. 第八周：光学仪器的设计与制造9. 第九周：光学成像技术10. 第十周：光学检测技术11. 第十一周：光学传感技术12. 第十二周：光学信息处理技术13. 第十三周：课程设计（望远镜的组装）14. 第十四周：课程设计（Zemax：设计一大相对孔径望远镜物镜，像差校正到0）四、教学方法与手段1. 讲授法：系统讲解工程光学的基本原理和基本概念。
2. 案例分析法：结合实际工程案例，引导学生分析光学问题。
3. 实验教学法：通过实验操作，使学生掌握光学仪器的使用方法。
4. 讨论法：组织学生讨论光学在工程中的应用，激发学生的创新意识。
5. 网络教学资源：利用网络资源，拓宽学生的视野。
五、考核方式1. 平时成绩：课堂表现、作业完成情况等，占总成绩的30%。
2. 期中考试：测试学生对工程光学基本原理的掌握程度，占总成绩的30%。
3. 课程设计：评价学生在课程设计中的实际操作能力和创新意识，占总成绩的20%。
工程光学课程设计显微镜
工程光学课程设计显微镜一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握工程光学中关于显微镜的基本原理和结构，培养学生运用光学知识分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解显微镜的发展历程；（2）掌握显微镜的基本结构及其功能；（3）理解显微镜的成像原理；（4）熟悉显微镜的调节方法和使用技巧。
2.技能目标：（1）能够正确操作显微镜，进行样本观察；（2）能够根据观察结果，分析显微镜的性能和适用场景；（3）能够运用显微镜进行简单的生物学实验。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学探究的兴趣和好奇心；（2）培养学生珍惜显微镜这一科研工具，爱护实验设备；（3）培养学生团队协作精神，提高实践能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个方面：1.显微镜的发展历程：介绍显微镜的起源、发展阶段及其重要发明。
2.显微镜的基本结构及其功能：讲解显微镜的各个部分，如物镜、目镜、台、焦距调节等，并阐述其作用。
3.显微镜的成像原理：分析显微镜成像的数学模型，解释实像与虚像的形成过程。
4.显微镜的调节方法和使用技巧：示范显微镜的操作步骤，如样品放置、焦距调节、亮度控制等，并引导学生进行实际操作。
5.显微镜在科学研究中的应用案例：介绍显微镜在生物学、医学等领域的应用实例，激发学生的学习兴趣。
为了提高教学效果，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解显微镜的基本原理、结构和成像原理，引导学生掌握知识点。
2.演示法：通过实际操作显微镜，让学生直观地了解其使用方法和技巧。
3.案例分析法：分析显微镜在实际科研中的应用案例，激发学生的学习兴趣和应用能力。
4.实验法：学生进行显微镜操作实验，培养学生的实践能力和团队协作精神。
四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《工程光学》相关章节；2.参考书：显微镜相关资料；3.多媒体资料：显微镜原理动画、实际操作视频等；4.实验设备：显微镜、样品、实验器材等。
工程光学郁道银教学设计
工程光学郁道银教学设计一、教学目标本教学设计旨在让学生了解工程光学理论与应用，并通过实验掌握光学测量的基本原理和技术。
具体目标如下：•理解光学基本概念与量测标准。
•掌握光学测量的原理和方法。
•学会使用光学测量仪器进行测量和分析。
二、教学内容2.1 光学基础概念在本教学中，我们将首先讲授关于光学的基础概念。
这包括：•光的本质及其特性；•光的干涉、衍射、偏振等光学现象；•光学系统的光学元件及其特点；•光的传播和光学成像原理等。
2.2 光学测量方法在通过理论部分学习光学基础知识后，我们将进一步介绍光学测量方法。
本教学设计中将讨论以下几个方面：•光学测量的种类及其应用；•光学测量中的误差来源与处理；•光学测量数据的收集与整理。
2.3 实验部分本教学还将包括实验部分，实验内容如下：•光学测量仪器的操作和维护；•实现光路校准；•使用各种光学测量方法测量样本；•实验结果数据处理和分析。
三、教学方法本教学将采用以下教学方法：•讲授：通过讲述及示范，结合理论和实际应用加深学生对于光学的理解。
•案例分析：通过真实的案例，让学生了解光学测量的重要性与应用。
•实验操作：通过实验操作，让学生理解光学测量的基本原理，并手动实现测量，加深知识的印象。
•讨论：让学生分析问题、讨论疑点、分享思考，梳理知识点、建立知识架构。
四、评估方式为了了解学生掌握情况，我们将采用以下方法进行评估：•平时作业考核：包括课堂作业、实验报告等。
•实验操作考核：考察学生实验操作的技术水平、实验数据的有效性、实验结果分析的准确性。
•综合考核：考察学生对于光学测量知识掌握程度、熟悉程度和对于相关内容的理解等。
五、教学资源本教学所需资源如下：•PowerPoint讲义：主要用于理论课讲授。
•实验仪器：包括光学测量仪器、准直仪、望远镜等。
•实验指导书：提供详细的操作说明和实验流程，以及要求学生填写的实验报告格式。
六、预期效果通过本教学，学生应该达到以下效果：•掌握光学基本概念，包括光的本质、特性、干涉、衍射、偏振、光学成像原理等。
天津大学工程光学教案
课程名称：工程光学授课对象：本科生课时：2课时教学目标：1. 使学生掌握理想光学系统的基本概念和成像性质。
2. 理解基点、基面及其在光学系统表示中的作用。
3. 学会使用图解法和解析法求解像。
4. 了解高斯成像公式及其应用。
教学重点：1. 理想光学系统的成像性质。
2. 基点、基面的概念及其在光学系统表示中的应用。
3. 高斯成像公式的推导与应用。
教学难点：1. 高斯成像公式的推导。
2. 不同类型光学系统的成像性质分析。
教学过程：第一课时一、导入1. 介绍工程光学在光学工程领域的重要性。
2. 回顾几何光学的基本概念和原理。
二、讲解1. 理想光学系统的概念：通过实际光学系统抽象出的理想模型。
2. 成像性质：光学系统对物体成像的规律。
3. 基点、基面的概念及其在光学系统表示中的应用。
三、实例分析1. 分析几种典型光学系统的成像性质，如凸透镜、凹透镜、平面镜等。
2. 举例说明基点、基面在光学系统表示中的作用。
四、高斯成像公式1. 推导高斯成像公式。
2. 解释公式中各个参数的含义。
3. 应用高斯成像公式进行成像计算。
第二课时一、复习1. 回顾上一节课的重点内容。
2. 提问学生，检查对重点知识的掌握情况。
二、讲解1. 分析不同类型光学系统的成像性质。
2. 讨论光学系统的像差及其产生原因。
三、实例分析1. 分析典型光学系统的成像质量评价。
2. 讨论如何提高光学系统的成像质量。
四、总结1. 总结本节课的主要内容和重点。
2. 强调学生在实际应用中应注意的问题。
教学评价：1. 学生对理想光学系统成像性质的理解程度。
2. 学生运用高斯成像公式进行成像计算的能力。
3. 学生对光学系统像差及其产生原因的认识。
课后作业：1. 查阅资料，了解光学系统的实际应用案例。
2. 完成光学系统成像计算题目，加深对成像公式的理解。
教学反思：1. 关注学生对重点知识的掌握情况，及时调整教学策略。
2. 结合实际案例，提高学生对光学知识的兴趣和应用能力。
工程光学课程设计
工程光学课程设计题目：偏振光的制备与检测学院：控制工程学院专业：测控技术与仪器姓名：雷利学号： 1209121010指导老师：徐雅琪摘要光是横波，它的振动方向和光的传播方向垂直。
光矢量在垂直于波线的平面作二维振动，光矢量的振动方式，叫做光波的偏振态。
通过用数学表达式和矩阵对偏振光进行了详细的理论描述。
在此基础上设计了一种利用两束线偏振光混合产生部分偏振光的方案，说明了设计原理及方案选择。
最简单的分析工具就是偏振片，通过两个偏振片，一个用来起偏，一个用来检偏和功率计。
重点是用斯托克斯参量检测偏振度的方法，最后利用偏振光实验装置，完成了制备部分偏振光的综合实验。
根据方案设计实验光路，在实验中得到了数据，验证了设计方法的正确性。
目录1、引言 (3)1.1课程设计目的 (3)1.2设计任务及要求 (3)1.3方案论证和选择 (4)2、偏振光制备原理分析 (5)2.1光的偏振性 (5)3、实验原理及过程 (7)3.1光路的设计 (7)3.2实验步骤 (7)4、实验数据处理及误差分析 (8)4.1椭圆偏振光 (8)4.2圆偏振光 (9)4.3线偏振光 (9)5、课程设计总结 (11)5.1设计的特点和方案的优缺点，课题核心价值 (11)5.2总结体会 (11)参考文献 (11)附录一：光路（实验现场光路照片） (12)附录二：所用元件 (13)一、引言随着偏振光技术的发展，为了进一步研究光束和物资的偏振特性，人们对偏振光器件也提出了越来越高的要求，并逐步提出和建立了各种各样的测量方案和系统，用于斯托克斯参量，琼斯矢量,琼斯矩阵，密勒矩阵以及波片的相位延迟等偏振参量的测量。
目前的偏振参量测量系统的功能还比较单一，且多位单点测量，在均匀性方面存在明显不足，且光学器件在加工和内部方面的缺陷，以及应力和其他方面的影响，使得偏振器件的特性在整个通光面上是不均匀的。
人们曾通过移动样品的位置来测量样品上若干点的偏振量,但繁琐费时，而且不能形成等精度测量。
工程光学第二版课程设计
工程光学第二版课程设计1. 课程设计背景与目的工程光学是光学的一个分支，广泛应用于工业、医疗、军事等领域。
本课程旨在通过理论学习和实验实践，培养学生对工程光学的理解和综合运用能力，为学生今后的工作和研究打下扎实的基础。
2. 教学内容及安排2.1 教学内容本课程涵盖以下主要内容：•光学基础知识：光的传播、干涉、衍射、偏振等；•工程光学中的常用光学仪器：光学元件、激光器、光束扩展系统、光学成像系统等；•工程光学中的应用案例：医学显微镜、光学仪器测量、激光切割、光学通信等。
2.2 教学安排本课程分为理论学习和实验实践两个部分，具体安排如下：2.2.1 理论学习•第一周：光学基础知识1-2章；•第二周：光学基础知识3-4章；•第三周：光学元件与成像系统1-2章；•第四周：光学元件与成像系统3-4章；•第五周：激光器、光束扩展系统与应用案例1-2章；•第六周：激光器、光束扩展系统与应用案例3-4章。
2.2.2 实验实践•第一周：光学实验1；•第二周：光学实验2；•第三周：光学实验3；•第四周：光学实验4；•第五周：光学实验5；•第六周：光学实验6。
3. 课程设计要求1.学生应及时完成实验报告并提交，每个实验报告应包含实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果和分析、实验总结等内容。
2.学生应及时完成作业并提交，每次作业应包括光学相关理论内容和应用题目，作业分数将计入期末成绩。
3.学生应在课程结束前完成课程设计任务，完成原理分析、设计方案和系统搭建、实验结果展示和分析、课程项目总结等四个环节，并最终形成文字报告和PPT汇报。
4. 参考教材•《工程光学第二版》（范骁骏、吴仁海著，清华大学出版社）•《工程光学实验教程》（南京理工大学出版社）5. 结语通过本课程的学习，相信学生们能够在理论知识和实践技能上都有所提升。
希望大家能够认真学习和实践，并取得好成绩。
工程光学课程设计
利用激光进行距离测量，具有测量范围广、精度高等优点。
光学显微镜
用于观察微小物体或结构，可提供高放大倍数和高分辨率的图像 。
光学检测技术应用实例分析
表面形貌检测
利用光学干涉或衍射原理检测物体表面的微观形貌，如表面粗糙度 、波纹度等。
光学零件检测
对光学零件如透镜、棱镜等进行检测，以确保其光学性能和质量符 合要求。
本课程共分为理论教学和实验教学两部分。理论教学主要讲解工程光学的基本理论和基本方法，实验教学则是通 过一系列实验来巩固和加深对理论知识的理解。此外，还将安排一些课程设计和课外实践活动，以提高学生的实 践能力和创新能力。
02
光学基础知识
光的传播与基本性质
01
02
03
光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直 线传播，这是光的基本传 播规律。
光学元件与材料
了解了各类光学元件（如透镜、反射镜、 滤光片等）的工作原理和特性，以及常用 光学材料的性质和应用。
学生成果展示与评价
课程设计作品
学生们成功完成了多个具有创新性的工程光学设计项目，如高精 度光学测量系统、微型光谱仪等。
学术成果
在课程期间，学生们积极参与学术交流和研讨，发表了多篇学术论 文，并获得了多项专利。
通过实验现象的观察和分析，帮助学生深化对工 程光学基本理论的理解，提高分析问题和解决问 题的能力。
培养实践创新能力
鼓励学生自主设计实验方案，探索新的实验方法 和技术，培养实践创新能力和科学探索精神。
工程光学实验内容与方法
基础性实验
包括几何光学实验（如光的反射、折射、全反射等）、物理光学实验（如光的干涉、衍射 、偏振等），通过实验现象的观察和分析，验证工程光学的基本理论和定律。
工程光学课程教案设计方案
工程光学课程教案设计方案一、课程简介本课程是工程光学专业的基础课程，旨在为学生提供光学原理与应用的基础知识。
通过本课程的学习，学生将了解光学的基本概念、光学元件的性能与特点以及光学系统的设计与应用。
同时，本课程还将介绍光学领域的最新研究进展，培养学生的创新思维和实践能力。
二、教学目标通过本课程学习，学生应该掌握以下几个方面的知识和能力：1. 掌握光学的基本概念和原理，理解光的传播规律和光学现象；2. 熟悉光学元件的性能与特点，能够进行光学元件的选择和设计；3. 了解光学系统的设计原理和方法，具备光学系统设计的基本能力；4. 掌握光学领域的最新研究进展，培养科研创新思维和实践能力；5. 培养学生的团队合作和沟通能力，提高实际问题解决能力。
三、教学内容1. 第一章：光学基础知识（1）光的本质和特性（2）光的传播规律（3）光学现象和光学器件2. 第二章：光学元件（1）光学透镜（2）光学棱镜（3）光学波片和偏光器件3. 第三章：光学系统设计（1）光学系统的布局和设计原理（2）光学系统的性能评估和优化方法（3）光学系统的应用4. 第四章：光学材料和技术（1）光学材料的基本特性（2）光学材料的制备和加工技术5. 第五章：光学领域的最新研究进展（1）光学传感技术（2）光学成像技术（3）光学通信技术四、教学方法和手段为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法和手段，主要包括：1. 理论讲授通过课堂教学和讲座形式，向学生介绍光学基础知识和实践技能。
2. 实验教学组织光学实验，让学生亲自操作光学仪器，掌握光学实验技能。
3. 案例分析通过典型案例分析，引导学生学习理论知识的应用和实际问题的解决方法。
4. 论文阅读与讨论指导学生阅读最新的光学领域研究成果，培养学生的科研思维和能力。
5. 课外拓展组织学生进行光学领域的实地考察和调研，增强学生的综合素质和实践能力。
五、教学评价为了全面评价学生的学习情况和能力水平，本课程将采用多种评价方法，主要包括：1. 考试通过期中和期末考试，考察学生对光学基础知识和实践技能的掌握程度。
工程光学郁道银课程设计
工程光学郁道银课程设计简介工程光学郁道银课程设计是基于工程光学领域的一个设计项目，旨在帮助学生将理论知识应用于实际应用中，提高学生的设计能力和解决问题能力。
该课程设计是由专业的工程光学教师郁道银授课，内容包括工程光学基础知识、光学元件、光学系统设计等。
设计目的该课程设计的目的是使学生掌握工程光学设计的基本原理和方法，能够应用所学知识实际解决实际问题。
同时，该课程设计也旨在提高学生的实践能力和创新精神，为学生未来的职业发展打下坚实基础。
设计内容该课程设计的主要内容包括以下几个方面：工程光学基础知识在课程设计的开始阶段，郁道银教授将深入介绍光学的基础知识，包括光的传播、反射、折射、干涉等基本概念。
并引入光学系统的概念和相应的数学理论，为后续的光学系统设计打下基础。
光学元件在工程光学系统中，光学元件是必不可少的组成部分。
在课程设计中，学生将会学习到不同光学元件的基本原理和特点，并对不同的光学元件组合进行分析和优化，从而设计出最优的光学系统。
光学系统设计在课程设计的最后阶段，学生将根据实际情况设计出适合的光学系统，包括硬件和软件部分。
在设计的过程中，学生需要考虑多方面的因素，例如光束走向、成像质量、光学元件的选用等。
最终，学生需要根据设计结果作出评价，并提出优化方案。
设计过程该课程设计的整个过程分为三个阶段：阶段一：选题和背景调查在这个阶段，学生需要进行选题和背景调研，确定设计题目和相应的研究方向。
学生需要深入了解相关领域的情况，包括市场需求、技术现状、竞争对手等，从而为后续的光学系统设计打下基础。
阶段二：理论分析和实验验证在这个阶段，学生需要对所学理论进行分析，并进行相应的实验验证。
学生需要根据实验结果不断调整和优化设计方案，提高光学系统的成像质量和稳定性。
阶段三：收尾工作和验收在这个阶段，学生需要完成课程设计的收尾工作，包括论文撰写、实验报告、成果展示等。
学生需要以专业的态度和创新精神完成所有工作，并通过验收得到认可。
工程光学的课程设计
工程光学的课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握工程光学的基本概念、原理和应用，培养学生对光学实验的兴趣和能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解光学的基本概念和原理；（2）掌握光线的传播、反射、折射和干涉等基本现象；（3）熟悉光学元件如透镜、镜片等的基本性质和应用。
2.技能目标：（1）能够运用光学知识分析和解光学问题；（2）具备光学实验操作能力和实验数据分析能力；（3）能够运用光学知识解决实际工程问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学的热爱和探索精神；（2）培养学生团结协作、积极进取的学习态度；（3）培养学生关注社会、关注科技发展的意识。
二、教学内容根据课程目标，本节课的教学内容主要包括以下几个方面：1.光学基本概念和原理：光的传播、反射、折射、干涉等现象；2.光学元件：透镜、镜片等的基本性质和应用；3.光学实验：光学仪器的使用、实验操作、数据处理等。
4.光的传播及其规律；5.反射和折射现象的解释；6.干涉现象的原理及应用；7.透镜和镜片的基本性质；8.光学实验操作及数据分析。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解光学基本概念、原理和应用；2.讨论法：引导学生分组讨论光学问题，培养团队合作精神；3.案例分析法：分析实际工程中的光学问题，提高学生解决实际问题的能力；4.实验法：进行光学实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
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，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光学教材；2.参考书：提供相关的光学参考书籍，拓展学生知识面；3.多媒体资料：制作精美的PPT、动画等多媒体资料，帮助学生形象理解光学现象；4.实验设备：准备光学实验所需的仪器和设备，确保实验教学的顺利进行。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课的教学评估将采取多种方式进行，包括：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，以了解学生的学习状态；2.作业：布置相关的光学练习题，评估学生对光学知识的掌握程度；3.实验报告：评估学生在光学实验中的操作能力、数据处理和分析能力；4.考试：期末进行光学考试，全面评估学生对光学知识的掌握程度。
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工程光学课程设计课程设计说明书课程设计名称：工程光学课程设计课程设计题目：三片式数码物镜的优化设计学院名称：理学院专业班级：光电信息科学与工程激光一班学生学号： 1409090119学生姓名：夏志高学生成绩：指导教师：梁春雷课程设计时间： 2016/06/27 至 2016/07/03课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求1．查阅相关资料，光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
2．学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．本课题要求设计出一个三片式数码照相物镜，要求的光学特性为：mmf6='，ω；像质主要以调制传递函数MTF衡量，具体要求是对于低频D,ο1='f4502=(17lp/mm)，视场中心的MTF≥0.9，视场边缘的MTF≥0.80；对于高频(51lp/mm)，视场中心的MTF≥0.3，视场边缘的MTF≥0.20，另外，最大相对畸变dist≤4%。
该物镜对d 光校正单色像差，对F、C光为校正色差。
4．学习使用ZEMAX进行数据录入和报表输出，分析各种初级像差并设置优化函数；设计三片式数码照相物镜并优化，对像差做简单的分析之后，撰写课程设计论文。
5．课题设计(论文)难度适中，工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。
6．综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文(设计)结果有一定的参考价值。
二、进度安排1．6月27日：了解光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
以单透镜的设计为例学习数据的录入，基本概念和设计思想在软件中的实现，初步掌握ZEMAX的分析工具和数据含义及输出。
2．6月28日至6月29日：学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．6月30日：学习查找文献资料，选择合适的数码物镜初始结构，用缩放法进行缩放，缓慢调整有关参数并优化，并最终得到比较好的设计参数。
学习光学玻璃材料知识，通过选择合适的玻璃，校正像差。
4．7月1日：整理思路，撰写课程设计论文，论文中要体现像差概念和评价、体现zemax评价函数的构造及优化过程像差的变化；检查格式，符合课程设计论文格式要求。
5．7月2日至7月3日：课程设计答辩并上交论文；三、参考资料或参考文献[1]胡玉禧.应用光学[M].2版，合肥：中国科学技术大学出版社，2015.2[2]张以谟.应用光学[M].3版，北京：电子工业出版社，2010.7[3]郁道银，谈恒英.工程光学[M].3版北京：机械工业出版社，2011.[4]李晓彤，岑兆丰.几何光学像差光学设计[M]，杭州：浙江大学出版社，2003.[5]王之江，实用光学技术手册[M]，北京：机械工业出版社，2007.[6]王朝晖，焦斌亮，徐朝鹏编著.光学系统设计教程[M].北京：北京邮电大学出版社，2013.8[7]毛文炜.现代光学镜头设计方法与实例[M].北京：机械工业出版社，2013.4.[8]林晓阳.ZEMAX光学设计超级学习手册[M].北京：人民邮电出版社，2014.4本科生课程设计成绩评定表目录1．照相机物镜的发展历程 02．技术要求 (1)3．光学系统成像评价 (2)3．1概述 (2)3．2几何像差及其相应校正方法 (2)3．2.1球差 (3)3．2.2彗差 (3)3．2.3像散 (4)3．2.4场曲 (4)3．2.5畸变 (5)3．2.6色差 (5)4.三片型照相物镜的设计 (5)4．1定义系统参数 (5)4.1.1入瞳直径 (5)4．1.2 孔径值 (6)4．1.3 视场 (7)4．1.4波长 (8)4．2校正及优化 (12)4．2.1调试过程 (12)4．2.2最终优化结果 (13)5．设计总结 (21)6．心得体会 (22)1．照相机物镜的发展历程很早就有透镜的相关记载，比如出现在古希腊阿里斯托芬的戏剧云彩中的烧玻璃；古罗马老普林尼的文字叙述中也表示罗马帝国知道烧玻璃，并且提及矫正透镜第一个可能的用途：说是尼禄用于观看格斗比赛使用的绿宝石。
阿拉伯的数学家Ibn Sahl 使用所知的史奈尔定律计算透镜的形状。
最古老的人工制品是在美索不达米亚的尼尼微被挖掘出来的石英透镜，大约出现在纪元前640年。
中国战国时期的《墨子》一书，叙述了透镜成像规律。
《墨子·经下》及《墨子·经说下》的第二四、二五条，便分别叙述了凹透镜和凸透镜的成像规律。
眼镜大约在1280年的意大利被发明，之后透镜才被普遍的利用。
尼古拉斯·库沙则被认为是第一位将凹透镜用于治疗近视的人，时间则是1451年。
恩斯特·阿贝(1860年)提出的阿贝正弦条件，描述了透镜或其他光学系统要能在离开光轴的区域上产生如同在光轴上一样清晰的影像所必须要的条件。
他改革了光学仪器，例如显微镜的设计，主导了光学仪器的研究与发展。
在日常生活中，照相机是人们必不可少的，他历史悠久，发展迅速，给人们的往日生活带来了美好的回忆。
1500年意大利人发明用暗室能观察影像，到十八世纪初出现了木制暗箱。
1812年英国人渥拉斯顿用新月形凹透镜作为暗箱的镜头，能获得较好的影像，这就是后来的照相机镜头的雏形。
1727年德国人发现硝酸银和白粉的混合物具有感光性。
1839年法国人达盖尔发明了银版法，得出了逼真的正像，感光性能有了明显的改进。
法国机械商将带有渥拉斯顿型镜头的木制暗箱装上银版感光片，第一次摄下了人像，成为人类历史上第一架可供使用的照相机。
从第一架照相机问世至今的一百多年来，照相机有了飞速的发展，它的演变历史大致可分为三个阶段：1．从1839年到1938年这近百年的时间，为照相机的初级阶段。
其特点是适应摄影实践的需求，提高照相机的技术性能和发展照相机的品种。
这个阶段后期，形成了照相机工业，并进入了光学机械制造行业。
2．从1939年到五十年代末，为照相机的发展中阶段。
特点是光学机械结构进一步完善，电子技术开始应用在照相机上，这个阶段也是120和135照相机并行发展的时代。
3．从六十年代开始至今,为照相机发展的第三阶段。
照相机已经进入光学精密机械与电子相结合的时代，或称为高级阶段。
2．技术要求设计出一个三片式数码照相物镜，要求的光学特性为：mm='，f6ω；像质主要以调制传递函数MTF衡量，具体要求是对于低频4D,ο='f1502=(17lp/mm)，视场中心的MTF≥0.9，视场边缘的MTF≥0.80；对于高频(51lp/mm)，视场中心的MTF≥0.3，视场边缘的MTF≥0.20，另外，最大相对畸变dist≤4%。
该物镜对d 光校正单色像差，对F、C光为校正色差。
3．光学系统成像评价3．1概述光学设计必须校正光学系统的像差，但既不可能也无必要把像差校正到完全理想的程度，因此需要选择像差的最佳校正也需要确定校正到怎样的程度才能满足使用要求，即确定像差容限。
对光学系统成像性能的要求主要有两个方面：第一方面是光学特性，包括焦距、像距、放大率、入瞳位置、入瞳距离等；第二方面是成像质量，光学系统所成的像应该足够清晰，并且物像相似，变形要小3．2几何像差及其相应校正方法像差指在光学系统中由透镜材料的特性或折射(或反射)表面的几何形状引起实际像与理想像的偏差。
理想像就是由理想光学系统所成的像。
实际的光学系统，只有在近轴区域以很小的孔径角的光束所生成的像才是完善的。
但在实际应用中，须有一定大小的成像空间和光束孔径，同时还由于成像光束多是有不同颜色的光组成的，同一介质的折射率随颜色而异。
因此实际光学系统的成像具有一系列缺陷，这就是像差。
像差的大小反映了光学系统质量的优劣。
几何像差主要有七种：其中单色光像差有五种，即球差、彗差、像散、场曲和畸变；在实际的光学系统中，各种像差是同时存在的。
它影响了光学系统成像的清晰度、相似性和色彩逼真等，降低了成像质量。
3．2.1球差球差亦称球面像差。
轴上物点发出的光束，经光学系统以后，与光轴夹不同角度的光线交光轴于不同位置，因此，在像面上形成一个圆形弥散斑，这就是球差。
一般是以实际光线在像方与光轴的交点相对于近轴光线与光轴交点(即高斯像点)的轴向距离来度量它。
对于单色光而言，球差是轴上点成像时唯一存在的像差。
轴外点成像时，存在许多种像差，球差只是其中的一种。
除特殊情况外，一般而言，单个球面透镜不能校正球差，正透镜产生负球差，负透镜产生正球差。
对一定位置的物点而言,当保持透镜的孔径和焦距不变时,球差的大小随透镜的形状而异。
单透镜自身不能校正球差。
单正透镜产生的球差是负值，如图2-3(a)，单负透镜则产生正球差。
为获得消球差系统，必须采用正负透镜的组合，最简单的形式有正负胶合在一起的双胶合透镜以及正负胶之间有一定的空气间隔的双分离透镜3．2.2彗差光轴外的某一物点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在象平面上会形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状呈彗星形，即由中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，其首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
这种轴外光束引起的像差称为彗差。
彗差的大小是以它所形成的弥散光斑的不对称程度来表示。
彗差的大小既与孔径有关，也与视场有关。
由于慧差是垂轴像差，且彗差大小与光束宽度、物体大小、光阑位置、光组内部结构(透镜的折射率、曲率、孔径等)有关。
改变透镜的形状或组合，可较好地消除彗差。
如能对该透镜消除球差，则彗差亦得到改善。
另外当系统结构完全对称，孔径光阑置于系统的中央，且物像放大率为β=－1时，整个光束结构关于系统的中心点对称，如图2-7所示，系统前半部产生的慧差与后半部产生的慧差绝对值相同、符号相反，慧差完全自动消除。
对于彗差的校正：可以利用合适的视场和孔径，但不宜过大；合理选择玻璃材料，改变球面曲率半径；采用对称结构。
3．2.3像散由于发光物点不在光学系统的光轴上，它所发出的光束与光轴有一倾斜角。
该光束经透镜折射后，其子午细光束与弧矢细光束的汇聚点不在一个点上。
即光束不能聚焦于一点，成像不清晰，故产生像散。
像散也是影响清晰度的轴外点单色像差。
当视场很大时，边缘上的物点离光轴远，光束倾斜大，经光学系统后则引起像散。
像散使原来的物点在成像后变成两个分离并且相互垂直的短线，在理想像平面上综合后，形成一个椭圆形的斑点。
像散是通过复杂的透镜组合来消除，对于像散的校正，有以下方法：可以控制视场，小为宜；改变球面曲率；适当透镜材料；合理设置光阑的位置。
3．2.4场曲垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像，若不在一垂直于主轴的像平面内，而在一以主轴为对称的弯曲表面上，即最佳像面为一曲面，则此光学系统的成像误差称为场曲。