望远镜、显微镜组装与设计和zemax使用光学课程设计教材

长沙学院

光学工程CAD设计

课程设计说明书

题目光学课程设计

系（部）电子与电气工程系

专业（班级）光电信息工程（2013级2班）姓名学号

指导教师孙利平、周远、谭志光、刘莉

起止日期2015622 —2013625

长沙学院课程设计鉴定表

目录

一、望远镜的设计与组装 (3)

1、项目设计目的 (3)

2、望远镜的基本原理 (3)

3、设计任务 (4)

设计与组装一个开普勒望远镜 (4)

设计与组装一个伽利略望远镜 (4)

设计和组装一个带正像系统的开普勒望远镜 (4)

4、数据记录 (4)

（1）测得透镜焦距 (4)

（2）开普勒望远镜的组装 (4)

（3）开普勒望远镜特性参数测量 (4)

5、照片展示 (5)

6、可用器材 (5)

二、显微镜的设计与组装 (6)

1、项目设计目的 (6)

2、望远镜的基本原理 (6)

3、显微镜的设计及数据记录 (7)

①............................................................................................................................................. 视

放大率 (7)

②............................................................................................................................................. 系

统总长度不能大于光学平台的长度 (7)

③............................................................................................................................................. 要

给出设计值和实测值 (7)

④............................................................................................................................................. 用

手机拍一幅从目镜后拍出的微尺放大图 (7)

4、设计思路 (8)

5、可用器材 (8)

三、Zemax的光学设计 (8)

1、选定光学设计题目 (8)

2、学习zemax的使用 (8)

3、使用 zemax软件设计光学器件 (10)

①设计单透镜 (10)

②设计牛顿望远镜 (1)

2

③设计施密特 ---卡塞格林系统 (14)

结束语 (16)

参考文献 (16)

、望远镜的设计与组装 1、项目设计目的

掌握望远镜的原理及特性，并在此基础上通过自组望远镜来提高学生的动手能力以进 一步加深对望远系统的理解。

2、望远镜的基本原理

存在两类最简单的望远镜，分别为开普勒望远镜的伽利略望远镜。

开普勒望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜，用一短焦距的凸透镜作为目镜组合 而成，如下图。

分划 目错

远处的物经过物镜在其后焦面附近成一缩小的倒立实像，物镜的像方焦平面与目镜的 物方焦平面重合，光学间距为 0。在公共焦平面上可置分划板以测量像的尺寸和位置。平 行光射入平行光射出。开普勒望远镜可观测到远处倒立的像。

伽利略望远镜是由一片长焦距的凸透镜作为物镜，用一短焦距的凹透镜作为目镜组合 而成，如下图。

物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合，光学间距为0。平行光射入平行光射出 伽利略望远镜可观测到远处正立的像。

两种望远镜的视放大率都可表示为： 式中为物镜焦距，为目镜焦距，为入瞳口径，为出瞳口径。两种望远镜物镜均为正透 镜，即，开普勒望远镜目镜为凸透镜，即，故开普勒望远镜的视放大率，即成倒像。伽利 略望远镜目镜为凹透镜，即，故伽利略望远镜的视放大率，即成正像。

物错

3、设计任务

设计与组装一个开普勒望远镜，要求：

①r =2± 0.3x;

②公共焦平面上置分划板；

③需用一定方法测量物镜和目镜的较精确焦距值；

④要求测出其入瞳口径D，出瞳口径D'，视放大率】，出瞳距I p';

⑤拍系统照片、通过望远镜观察的标尺照片。设计与组装一个伽利略望远镜，要求：

①r =2± 0.3x;

②需用一定方法测量物镜和目镜的较精确焦距值；

③拍系统照片、通过望远镜观察的标尺照片。设计和组装一个带正像系统的开普勒望远

镜。

①r =2± 0.3x;

②拍系统照片、通过望远镜观察的标尺照片。

4、数据记录

(2)开普勒望远镜的组装

(3)开普勒望远镜特性参数测量

5、照片展示

6、可用器材

光学平台、磁力卡座、镜架、未知焦距的正透镜若干、未知焦距的负透镜若干、分划板、双波罗棱镜、标尺、米尺、平行光管、接收屏、读数显微镜、游标卡尺、分划板。

可用透镜参数（单位：mm）：

300; 225; 190; 150； 70; 50； 45; 29; -150； -100