菲涅尔透镜光路的解析计算

透镜作图题含答案

L 1 L 2 F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F 1 F 1 F 2 F 2 《透镜》作图专题训练 编号 姓名 1. 画出下列图中凸透镜的折射光线的方向。 2. 画出下列图中凹透镜的折射光线的方向。 3. 完成下列透镜的光路。 4. 在下列各图中的适当位置画出一个合适的透镜。 5. 画出下列图中凸透镜的入射光线或折射光线的方向。 6. 画出下列图中凹透镜的折射光线或入射光线的方向。 7. 在下列方框中分别画一个合适的透镜，并确定其位置。 8. 在下列方框中分别画一个合适的透镜，并确定其位置。 9.（1）如图所示，L 1为入射光线，L 2为出射光线。请在图中添加一个合理的光学器件。 （2）在图中，完成光线从左边射向凸透镜折射后，再向凹透镜折射后的光路。 （3）一条光线与凸透镜主光轴夹角为60o，斜向上入射到放在主光轴上方的平面镜上，如图 所示，入射光线与镜面夹角为30o。请完成光路图。 F F

4、请根据近视眼成因及矫正方法，在图5所示方框内画出矫正所需的透。 图5 图6 5、如图6所示，请你完成光路图。 6、人在水中看物体会成像在视网膜后，相当于人眼的晶状体变__ ______ （选填“厚”或“薄”）。潜水员戴上潜水镜实质上是在眼前加上一个空气层，如图7。请根据图中已有的光路，完成光路图，画出物体A的大致位置。 图7 图8 图9 7、图8是非正常眼睛的示意图，请在图中适当的位置画出合适的透镜用于矫正。 8、在图9中的虚线内填上适当的光学仪器。 9、在下图方框内补上光学元件. 10、请在图10中完成物体AB经凸透镜成像的光路图。 图10 图11 11、请完成图11中的光路图。 图12 图13 12、如图12所示，请画出入射光线经过凸透镜后的折射光线。 13、如图13所示是照相机的原理图，A’B’是AB的像。请画出图中与入射光线对应的折射光线，并确定凸透镜一侧焦点的位置，用字母F表示。 14、画出图14中光线经过透镜折射后的光线 图14 图15 15、根据图15中经透镜折射后的光线画出入射光线． 16、我国古代的“千里眼”是富有想象力的神话，随着科学技术的飞速发展，天文望 远镜已将神话变成现实。图8中天文望远镜是由两个透镜组成的，请完成两条入射光

螺纹透镜(菲涅尔透镜)

菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀.菲涅尔（Augustin.Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜菲涅尔透镜(Fresnel Lens)是一种微细结构的光学元件，从正面看其象一个飞镖盘，由一环一环的同心圆组成。 原理 其工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。 另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。

分类 从光学设计上来划分 正菲涅尔透镜： 光线从一侧进入，经过菲涅尔透镜在另一侧出来聚焦成一点或以平行光射出。焦点在光线的另一侧，并且是有限共轭。 这类透镜通常设计为准直镜（如投影用菲涅尔透镜，放大镜）以及聚光镜（如太阳能用聚光聚热用菲涅尔透镜。 负菲涅尔透镜： 和正焦菲涅尔透镜刚好相反，焦点和光线在同一侧，通常在其表面进行涂层，作为第一反射面使用。 螺纹透镜与平凸透镜相比具有厚度薄、重量轻、透光好、易加工等特点 LED螺纹透镜工作原理 1.因LESD为点光源发光角度大，发出的光线散射较严重，利用菲涅尔透镜的聚光作用， 将光线汇聚于有效使用范围内，起到增加光效，提高亮度的效果。 2.菲涅尔透镜相对于用一个LED灯，焦距不同，距离不同，可任意设定出射光角度，根 据需求设计。 3.菲涅尔透镜的超薄结构，使光的透射率比传统凸透镜高得多，起重量小于凸透镜，多种 场合都较适用。

(完整版)光学作图专项练习试题

13.点光源S发出的一条光线AB射在镜面MN，光线CD是由S发出的另一条入射光线的反射光线，如图所示，请在图中画出点光源S 的位置。 14.如图，水平天花板上贴着一块平面镜，请你画出地面上哪个区域可以通过平面镜看到发光点S（不考虑人的高度）。 S 15.发光点S旁竖直放置一挡板，下方还有一块大平面镜，请你挡板另一侧画出S能照亮的区域。 16. 为了把竖直照射的太阳光经平面镜反射后，沿水平方向射入涵洞中，请在图中画出平面镜的位置，并完成光路图 17. 如下图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出 18、根据光路图标出室内的光源。19、根据小孔成像的原理（光沿直线传播），在虚线上画出AB的像。 20、完成下列光路图（即画出法线、反射光线或入射光线）。并标出反射角r［（1）、（2）]或入射角?［（3）、（4）]的度数。 21、根据光路图画出平面镜的位置 22、发光点S发出一束光投射到水面上，其中一条光线反射后经过A点，请作出入射光线、反射光线和大致的折射光线 23、处于主光轴上的物体AB经凸透镜后在光屏上成的像A'B'，请你根据图中所给的条件画出凸透镜，并确定焦点F的位置. 1、如图，竖直屏上开有一个孔，屏左边有一个物体AB，请在屏右 S A B C D M N 室内 A B 30° 60° 45° 45° 40°

边用斜线标出能完整看到AB 的区域。 2、如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光 路图，并在光屏MN上标出AB所成的像. 3、室内一盏电灯通过木板隔墙上的两个小洞， 透出两条细小光束（如图9所示）。请根据这 两条光束的方向确定室内电灯的位置。（保留作图痕迹） 4、如图，AB、CD是某一点光源S发出的二条入射光线， 请画出它们的反射光线，标出点光源的位置，并完成光路图。 5、如图所示，AB、CD是发光点S 发出经平面镜反射的两条光线。请在 图中确定发光点S和它在平面镜中 的像S′的位置，并完成光路图。 6、如图一束水平光线射向两面夹角为45°的平面镜上，被这 两面平面镜反射，请画出这束光线经这两面平面镜反射的完 整光路图。 7、B 为隧道中的一堵墙，墙的左边有一激光器S发出一束激光经 平面镜MN反射后恰好经过Ａ点，请根据平面镜成像特点画 出一条符合要求的入射光线和反射光线 8、如图一束光射到两个相互垂直的平面镜上，请画出光经 过两个平面镜反射的光路图． 9、在图，根据平面镜成像的特点，作出物体MN的像M′N′. 10、如图甲所示，O′是O在平面镜中成的像，请在图中画 出平面镜，并根据平面镜成像特点画出物体AB在该平面镜 中成的像． 11、如图所示，水平地面MN上有一光源S．在 光源右侧放置一个不透明的物体A．地面上方有一与地面平行的平 面镜PQ，试标出物体A右侧地面被光源S照亮的范围，并画出光 路图． 12、画出图中平面镜的位置。（标明镜面与水平方向夹角 的度数） 13、如图所示，两块平面镜成45o夹角放置，完成光路图。 14、将点燃的蜡烛置于自制的小孔成像仪前，调节二者的 位置，在屏上得到如图所示的蜡烛清晰倒立的像，请在图 中确定成像仪上小孔O的位置（画出光路图，保留作图 痕迹）． 45o 45o

菲涅尔透镜的原理及应用

菲涅尔透镜的原理及应用 （国防科大理学院光学小组第六组） [摘要] 菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。菲涅尔透镜可按照光学设计或结构进行分类。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。 [关键词] 菲涅尔透镜；原理；分类；应用；研究与发展状况 本文主要从菲涅尔透镜的历史，基本原理，分类，作用，应用以及国内外的研究与发展状况等方面完整介绍了菲涅尔透镜的相关知识。 1.简介 菲涅尔透镜 (Fresnel lens)，又称螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔（Augustin·Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。

菲涅尔透镜 菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。 2.菲涅尔透镜的历史 通过将数个独立的截面安装在一个框架上从而制作出更轻更薄的透镜，这一想法常被认为是由布封伯爵提出的。孔多塞(1743-1794)提议用单片薄玻璃来研磨出这样的透镜。而法国物理学家兼工程师菲涅尔亦对这种透镜在灯塔上的应用寄予厚望。根据史密森学会的描述，1823年，第一枚菲涅尔透镜被用在了吉伦特河口的哥杜昂灯塔（Phare de Cordouan）上；透过它发射的光线可以在20英里（32千米）以外看到。苏格兰物理学家大卫·布儒斯特爵士被看作是促使英国在灯塔中使用这种透镜的推动者。 3.菲涅尔透镜的基本原理 菲涅尔透镜的工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。

(完整版)八年级上册物理光学作图专题训练

1、作出电光源S 在平面镜中的所成的像S ' （2题图） （2题图） 2、作出光源AB 在平面镜中所成的像B A '' 3、根据物体AB 及其像B A ''作出平面镜的位置 4、读出上图所示的时钟在平面镜中的时刻是__________ 5、平面镜前有一个发光点S ，1S 是S 在镜中成的像，当平面镜转动一个角度后，像的位置为2S ，试作出平面镜的位置。 （6题图） （6题图） 6、在下列反射现象中根据入射光线作出反射光线，并标出入射角和反射角的度数； 7、作出下列反射现象中的入射光线，反射光线或平面镜； 8、?30，要使光竖直向下射向井底的青蛙、平面镜应与水平面的夹角为_______，并作出平面镜的位置； （9题图） （10题图） 9、已知一束光与水平面夹角为?60，要使光线沿水平方向射出，平面镜应与水平面夹角为______________，并作图表示； 10、两块平面镜相互成?60角，一束光线与其反射光线重合，但方向相反，求光线与平面镜的夹角=θ_________，完成光路。 S S A B A B 2S 1? 30?45?30? 60? 60θ

11、作出点光源S 通过平面镜照亮A 点的光路； （12题图） 12、已知点光源S 及其在平面镜中的像点S '，入射光线SA ，作出平面镜并把光路补充完整； 13、利用平面镜成像规律作出光源S 及其像点S '，并把光路补充完整； 14、作出点光源S 通过平面镜MN 照亮不透明物体右侧地面或光屏的范围； 15、如图1，画出大致画出折射光线，标出折射角的位置； 16、如图2所示，已知一条折射光线，画出入射光线和反射光线的大致位置； 17、如图3所示，完成光通过玻璃的大致光路； 18、如图7所示，A O '是光线AO 的折射光线，BO 的折射光线； S S A S A S A S 'M N 地面 M N S 光 屏 ?45空气水空气 水?60空气玻璃?701图2图3图

Zemax全新菲涅耳透镜设计

Zemax○R菲涅耳透镜设计工具（UDS）--VR/AR解决方案 Zemax○R自定义面型（UDS）提供了复杂曲面建模的解决方案,使得复杂建模成为可能。 下面在序列模式下以菲涅耳透镜为例，简要概述其建模，仿真及优化能力。序列模式下，对菲涅耳透镜的建模尤其是对锯齿建模一直是个难点，以前一直没有好的解决方案。以前只能通过非序列模式，或者混合序列-非序列模式采用内置的Fresnel 1对锯齿建模。 但非序列模式下（或者混合非序列模式下）Fresnel 1实体建模有一些局限性，体现在： 1.锯齿结构都是小平面结构，如果是成像像质方面有要求的设计如VR，其像质很难达到 要求。这种平面结构主要用于照明等领域，像质要求相对较低。 2.锯齿结构的基底面都是平面，使用性受到限制。目前越来越多的VR使用球面等弧面作 为基底，因此弧面基底建模无法完成。 3.优化能力很困难，这主要是基于当某些光线打在无效的锯齿端面，所导致的杂散光造成。 杂散光的形成导致弥散斑尺寸难于控制及评价，因此几乎无法优化或者要经过一些光线筛选等冗繁的工作后，优化才能进行。 4.公差评估几乎无法实现，其目前的建模方法使得公差分析几乎无法进行，比如无法分析 面型加工公差等影响，所以无法预判加工的可靠性，给加工及评估带来非常大的困难。 序列模式下，虽然内置有多个菲涅耳面型，但都是理想的菲涅耳面（没有锯齿结构，或者说锯齿非常非常浅），这样的建模方式实际上导致了与实际菲涅耳透镜（带锯齿结构）的不符，导致了根本无法评价其性能参数与实际的成像质量。 本文通过自开发的自定义面型（UDS）在序列模式下实现了菲涅耳透镜的灵活建模，扩展了Zemax○R菲涅耳透镜的建模能力，并且自带有锯齿结构，更符合实际，也可直接用于优化及公差分析，可以导出为CAD文件。 核心功能点： 1.基底可以是平面，球面或者是柱面 2.锯齿选择可以是小平面近似或者完全光滑的曲面（更高的像质需求） 3.菲涅耳折射面可以用高的非球面来表征（至r^10项），用于满足高的像质需求 4.可以选择屏蔽杂散光，只对主要像斑点做出评价如点列图尺寸，MTF等 5.可以选择锯齿特征，如等深度锯齿，还是等宽度锯齿 6.可以设置拔模角（draft angle） 7.可直接优化，无需繁琐的杂散光线筛选 8.可用于公差分析等 9.可以输出面型格点数据或者CAD文件

透镜作图题含答案

F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F % F F F · 《透镜》作图专题训练 编号 姓名 1. 画出下列图中凸透镜的折射光线的方向。 ； 2. 画出下列图中凹透镜的折射光线的方向。 / # # 3. 完成下列透镜的光路。 - 《 4. 在下列各图中的适当位置画出一个合适的透镜。 ' 5. 画出下列图中凸透镜的入射光线或折射光线的方向。 6. 画出下列图中凹透镜的折射光线或入射光线的方向。 $ ！ 7. 在下列方框中分别画一个合适的透镜，并确定其位置。 。 8. 在下列方框中分别画一个合适的透镜，并确定其位置。 。 F F

L 1 L 2 F 1 F 1 F 2 》 9.（1）如图所示，L 1为入射光线，L 2为出射光线。请在图中添加一个合理的光学器件。 ） （2）在图中，完成光线从左边射向凸透镜折射后，再向凹透镜折射后的光路。 （3）一条光线与凸透镜主光轴夹角为60o，斜向上入射到放在主光轴上方的平面镜上，如图 所示，入射光线与镜面夹角为30o。请完成光路图。 4、请根据近视眼成因及矫正方法，在图5所示方 框内画出矫正所需的透。 — 图5 图6 5、如图6所示，请你完成光路图。 6、人在水中看物体会成像在视网膜后，相当于人眼的晶状体变__ ______ （选填“厚”或“薄”）。潜水员戴上潜水镜实质上是在眼前加上一个空气层，如图7。请根据图中已有的光路，完成光路图，画出物体A 的大致位置。 ( 图7 图8 图9 7、图8是非正常眼睛的示意图，请在图中适当的位置画出合适的透镜用于矫正。 8、在图9中的虚线内填上适当的光学仪器。 9、在下图方框内补上光学元件. # 10、请在图10中完成 物体AB 经凸透镜成像的光路图。 . 图10 图11 11、请完成图11中的光路图。 { 图12 图13 12、如图12所示，请画出入射光线经过凸透镜后的折射光线。

菲涅尔透镜TracePro教程

菲涅尔透镜TracePro教程 首先，本教程是中使用的是TP7，采用RepTile特征应用在所要形成的菲涅尔面上。所以，在应用菲涅尔特性之前，先构建好菲涅尔物镜的结构。 1.构建镜框。 2.点定义，材料特性里面点鳞甲特性，打开鳞甲特性编辑器 3.点上图中的新增特性

命名，选好变化方式，根据你想要定义的内容来定。在这里，我选择可变参数。 点好确定之后，弹出上图，描述上面标注一下，将来用起来好识别。（可无）带宽在这里我输入的是0.225，（参考CYQ大师的进阶资料）。 4.输出数据，方便我们载出之后定义。 点这个按钮，载出。会弹出下面这个。 点保存这个txt文件，名字为Fresnel1.txt。注意存放位置，我们下面会用到。 5.下面最小化TP，让我们学习一下菲涅尔透镜的参数。 在上一个步骤，我们看到Facet Angle和Draft Angle，如下图所示，

这两个角度以及菲涅尔环带宽的介绍，参考如下文件，详见[1]： 我们可以知道，定义带宽之后，需要定义每个环带不同的倾斜角度。 6.为了教程的进行，我们借用TP手册中的资料来载入菲涅尔透镜的角度。 打开文件TracePro\Examples\Demos\Fresnel Lens Arcsecs.txt，该文件里面的数据指的是每一环下facet angle的度数，但是该角度的单位是arcseconds。这个单位是1/3600 度，所以，我们有必要转换回来。下面说的这个转换方法是在Excel 里面转换的，可以借鉴一下。 用Exele打开： 在B列输入公式=A1/3600，再应用 到各列。一共333列(可参考[2])。 拷贝好这一列数据，可以使用Cltl+ Shift+↓选择该列数据复制。 7.使用Excel打开之前的txt文件，Fresnel1.txt再粘贴上面的数据到A19

《5.1透镜》作图题专题练习题

《5.1透镜》专题练习题 知识点回顾： 1、概念 凸透镜：中间 ，两边 ；凹透镜：中间 ，两边 主光轴：通过 的直线。 光心：（O ）即薄透镜的 。性质：通过光心的光线传播方向 。 焦点（F ）：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫 。 焦距（f ）： 到凸透镜 的距离。 2、典型光路 3、区别： 专题练习： 作图题： 1.请完成下列光路图． 2.请画出下列透镜的光路图

3.画出下图中入射光线经凹透镜后的折射光线． 4.根据下图中光线通过透镜前后的方向，在图中的虚线框内画出适当的透镜 5.如下图是经过平面镜反射后射向凸透镜的一束光线，请在图中画出入射光线、折射光线并标出入射角的度数． 6.请在下图中，画出入射光线。 7.S是发光体，S′是它通过凸透镜成所的像，请画出凸透镜的位置并找出焦点（一个即可）． 8.完成如下图所示的光路图．

9.如下图所示a、b分別为一束入射光线和一束出射光线．请画出a经过凹透镜后的折射光线和与b对应的入射光线； 10.下图1所示，在阳光下，小坤用凸透镜将红磷点燃，说明凸透镜对光有________作用，请完成下图2中的折射光线和入射光线． 11. 完成图甲中的光路．并在图乙中，根据给出的入射光线画出折射光线． 12.凸透镜的成像规律可以通过画光路图去理解.如下图所示，O点为光心，A’B’是物体AB经透镜所成的像.请在图中画出凸透镜的一个焦点F、两条入射光线的出射光线.

13.完成下图中的光路图． 14.如下图所示，请你完成图中两条光线的光路图． 15.请根据图中光线通过透镜前后的方向，在图中虚线框内画出适当的透镜符号。 16.在图中画出光经过透镜折射后的光线。 17.在如下图矩形中画上适当的透镜。 18.按要求作图 （1）如下左图，处于主光轴上的物体AB经凸透镜后在光屏上成的像A'B'，请你根据图中所给的条件画出凸透镜，并确定左焦点F的位置(2分)。 （2）请完成右面两图的光路图，作出对应的反射光线或入射光线(2分)。

菲涅尔透镜简介

菲涅尔透镜介绍 菲涅尔透镜 (Fresnel lens) ，又名螺纹透镜，一般由高透明材料注塑或压注而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。透镜的要求很高。一片优质的透镜必须表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1-2mm左右，特性为面积大、厚度薄及侦测距离远。 菲涅尔透镜在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如投影机、薄膜放大镜、红外探测器及照明等。 使用普通的凸透镜，会出现边角变暗、模糊的现象，这是因为光的折射只发生在介质的交界面，凸透镜片较厚，光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。如果可以去掉直线传播的部分，只保留发生折射的曲面，便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。菲涅耳透镜就是采用这种原理的。菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路的平板玻璃，却能达到凸透镜的效果，如果投射光源是平行光，汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致。 菲涅尔透镜的应用 菲涅尔透镜应用于多个领域，包括： 投影显示：菲涅尔投影电视，背投菲涅尔屏幕，高射投影仪，准直器； 聚光聚能：太阳能用菲涅尔透镜，摄影用菲涅尔聚光灯，菲涅尔放大镜； 航空航海：灯塔用菲涅尔透镜，菲涅尔飞行模拟； 科技研究：激光检测系统等； 红外探测：无源移动探测器； 照明光学：汽车头灯，交通标志，光学着陆系统。 智能家居：安防系统探测器等 我公司生产的菲涅尔镜,采用主要注塑和热压两种方式。 注塑菲涅尔透镜： 设备是进口的高精密注塑机，主要生产小规格菲涅尔透镜（8吋以下），可以大规模提供需求。热压菲涅尔透镜： 设备是根据工艺需求自主设计制造的专用自动热压机。热压的菲涅尔镜产品精度高，质量好，主要用在成像方面，产品尺寸规格3-10吋，也可以定制超大尺寸的产品。外形由数控激光激光机切割，产品形状任意，可以根据客户需要选择定制。 根据菲涅尔透镜的工作原理，一般热压菲涅尔透镜的成像质量优于注塑产品，但热压的生产成本也高于注塑产品。因此用于图像处理时，要选用热压菲涅尔透镜，用于聚光处理的，可以选用注塑菲涅尔透镜。

(完整版)基于菲涅尔透镜的配光设计

基于菲涅尔透镜的配光设计 内容：一、概述 二、设计方法 三、设计步骤 报告人：陈志强 学号：201510800103 专业：光信1501

1、菲涅尔透镜概述 菲涅尔透镜(Fresnel lens)又称螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔（Augustin·Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统--灯塔透镜。菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。 2、基本原理 假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。（如图1-1） 另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球差。 图1-1

3、光学特性 使用普通的凸透镜，会出现边角变暗、模糊的现象，这是因为光的折射只发生在介质的交界面，凸透镜片较厚，光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。如果可以去掉直线传播的部分，只保留发生折射的曲面，便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。菲涅耳透镜就是采用这种原理的。菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路（即菲涅耳带)的玻璃，却能达到凸透镜的效果，如果投射光源是平行光，汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致。 二、设计方法 1、光源 本设计光源采用给定的点源，在TP软件中可以找到格点光源来仿真。 2、目标光斑 不同接收面的目标光斑有很大差异，具体如图3-9——图3-12。 3、环结构设计 设定环数为3个。 4、目标面 此设计目标接收面设置了4个，可参见图3-6。 三、设计步骤 1、光源格点光源参数如图3-1 图3-1

菲涅尔透镜的原理及应用

菲涅尔透镜的原理及应用 (国防科大理学院光学小组第六组） [摘要] 菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜,效果较好,但成本比普通的凸透镜低很多。菲涅尔透镜可按照光学设计或结构进行分类。菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PＩR上产生变化热释红外信号。 [关键词] 菲涅尔透镜；原理；分类；应用;研究与发展状况 本文主要从菲涅尔透镜的历史,基本原理,分类，作用，应用以及国内外的研究与发展状况等方面完整介绍了菲涅尔透镜的相关知识。 1.简介 菲涅尔透镜（Fresnｅｌ lens)，又称螺纹透镜,是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔(Aｕgｕstｉn·Ｆresnｅl)发明的，他在1８2２年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的,透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1ｍｍ左右,特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。

菲涅尔透镜 菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在ＰIR上产 生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好,但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合,如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。 2.菲涅尔透镜的历史 通过将数个独立的截面安装在一个框架上从而制作出更轻更薄的透镜，这一想法常被认为是由布封伯爵提出的。孔多塞(1743-１794)提议用单片薄玻璃来研磨出这样的透镜。而法国物理学家兼工程师菲涅尔亦对这种透镜在灯塔上的应用寄予厚望。根据史密森学会的描述,１8２3年，第一枚菲涅尔透镜被用在了吉伦特河口的哥杜昂灯塔(Phaｒe dｅ Cｏrdoｕan）上;透过它发射的光线可以在２０英里(３２千米）以外看到。苏格兰物理学家大卫·布儒斯特爵士被看作是促使英国在灯塔中使用这种透镜的推动者。 3.菲涅尔透镜的基本原理 菲涅尔透镜的工作原理十分简单:假设一个透镜的折射能量仅仅发生 在光学表面（如：透镜表面)，拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。

一2017中考物理光学作图题专题训练

2017中考物理光学作图题专题训练 一、基础知识题 1．作出下列各图的入射光线（或反射光线、镜面、折射光线） 2．在各图的方框内填上适当的光学元件 3．完成下列各透镜的光路 二、综合应用题 1．两平面镜相互垂直，入射光线如图所示，请依次画出经两个平面镜反射后的光线。 2．根据平面镜成像特点画出镜前的物体。 3．如图是光源S 经平面镜反射的两条光线，请 画 图 确定光源位置，并完成光路图． 4．画出发光点S 发出的光线经平面镜反射后过图中P 点的光路图。 5．如图所示，S ’为点光源S 在平面镜MN 中的像，SA 为光源S 发出的一条光线，请画出平面镜MN ，并完成光线SA 的光路。 空气 玻璃 空气 水 A ’ B ’‘

6．小明用平面镜将一束太阳光反射到竖井底（如图所示），请在图上作出平面镜的位置。 7．如图所示，小星通过一平面镜看到了桌子下面的小球．图中画出了入射光线和反射光线，但未标出光的传播方向，在图中用箭头标出光的传播方向．并根据光的反射定律画出平面镜． 8．如图所示，玻璃水缸底部C 点处有一块小雨花石，人眼在A 点看到雨花石在B 点，要使从A 点射出来的一束极细的激光能照到缸底的雨花石上，请画出光路图。 9．将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图。 10．如图所示，—束光射向三棱镜，画出这束光两次折 射的大致光路。 11．如图所示，一束光线斜射向一块玻璃砖的侧面。请 画出光线进入玻璃砖的折射光线和从玻璃砖的另一侧面射出时的折射光 线。 12．下图中A ’B ’是物体AB 在平面镜中所成的像，请在图中画出平面镜的位置。 13.如下图所示，光线A 、B 是点光源S 发出的两条光线经平面镜反射 后的反射光线，请在图中作出平面镜的位置，并完成光路图。 14.发光点S 发出一束光投射到水面上，其中一条光线反射后经过A 点，请作出入射光线、反射光线和大致的折射光线。 15．处于主光轴上的物体AB 经凸透镜后在光屏上成的像A'B'，请你根据图中所给的条件画出凸透镜，并确定焦点F 的位置. A B A' B'S A B A S

太阳能用菲涅尔透镜介绍

菲涅尔透镜 在太阳能聚光光伏系统（在太阳能聚光光伏系统（CPV CPV CPV）中的应用 ）中的应用一、太阳能产业发展趋势 能源问题，成为我国经济发展的一个重要问题。为了落实科学发展观，建设节约型社会，到“十一·五”计划末，要实现资源利用效率显著提高，单位国内生产总值能源消耗降低20%左右。可再生能源的利用，将成为实现这一目标的关键。 可再生能源是指可以永续利用的能源资源，如水能、风能、太阳能、生物质能和海洋能等非化石能源。业内专家称，我国在发展3大主流可再生能源太阳能、风能、生物质能的过程中，应将太阳能产业放在第一位，它最适合我国国情。从环境条件看，中国西部大部分地区适合发展太阳能；另外中国人口众多，类似于欧洲的购电补偿模式也非常适用。 近年来，光伏发电和光热发电在我国已受到前所未有的重视，太阳能发电正在成为我国可再生能源一支生力军。 太阳能风能 水能生物能 二、聚光型太阳能系统（CPV）应用开始起步 据报道，当人类创造清洁、可再生能源的竞争越来越激烈时，太阳能产业将注意力集中在了新技术“聚光光伏（CPV ）太阳能”上，并希望通过这项技术生产具有规模效应的电力。

聚光光伏太阳能将传统的太阳能光电技术与大规模聚热太阳 能发电厂结合了起来，能够极大地强化太阳能生产。CPV技术通 过透镜或镜面将接收到的太阳能放大成百上千倍，然后将放大的 能量聚焦于效率极高的小光电池上。通过放大太阳能，该技术有 效地减少了光电池中半导体材料的用量。 三、聚光型太阳能系统（CPV）优势 基本原理：CPV通过聚光的方式把一定面积上的光通过聚光 系统会聚在一个狭小的区域（焦斑），太阳能电池仅需焦斑面积的大 小即可，从而大幅减少了太阳能电池的用量。同样条件下，倍率越 高，所需太阳能电池面积越小。 1、光伏发电新的成本降低技术路径。 2、系统转换效率高。 高倍率CPV采用GaAs等三五族化合物电池，CPV系统转换 效率达到28％，较硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池高出不少。 四、菲涅尔透镜在聚光型太阳能系统（CPV）中的作用 CPV系统模组主要由太阳能电池、高聚光镜面菲涅尔透镜等光学聚光元件、太阳光追踪器组成。应用菲涅尔透镜的作用就是将光线从相对较大的区域面积转换成相当小的面积上，这种透镜也被称做集光器或聚光器。 在太阳聚光领域，菲涅尔透镜是聚光太阳能系统（CPV) 中重要的光学部件之一。太阳菲涅尔透镜聚光镜就是，透镜的 焦点刚好落在太阳能芯片上。当透镜面垂直面向太阳时，光线 将会被聚焦在电池片上，汇聚了更多的能量，因而需要较小的 电池片面积，大大节约了成本。 应用菲涅尔透镜能够将太阳光聚焦到入光面1/10至 1/1000甚至更小的接收面（高性能电池片）上，比传统平板光 伏（FPV)发电效率提高30％以上，满足太阳能聚光发电（CPV) 和聚热系统（TPV)中高能量高温需求。

PIR 设计 菲涅尔透镜

这种叫热释电红外感应探头，菲涅尔透镜+PIR+CDS+BISS0001组成人体检测电路，HX2262是编码IC，产品上用了315声表滤波器说明这个产品是通过315MHz频率发射无线信号给主机接收的报警信号的。工作原理大概是这样：人体发出的红外线经菲涅尔透镜聚焦成一个个小光点。人体移动时发出的红外线经菲涅尔透镜聚焦光点不断地打在PIR红外线热释电感应器（图片中圆金属外壳中间有方方黑色窗口的元件）窗口内的2个热释电晶元上，当那2个热释电晶元上接受到的信号有差异时PIR才会送出被触发的信号（这样做是为了抗干扰），BISS0001是一颗带2级放大电路的热释电红外线信号处理专用IC。BISS0001可外接光敏电阻CDS调整这个产品在外部环境有多光亮时开始工作，PIR检测到的人体感应信号（微弱）输出到BISS0001放大、处理后得到一个时间可调的高电平信号输出送到HX2262编码IC进行编码（因为有的报警器有多路探头，编码后主机容易识别哪路在报警，编码后也防止别人破解），然后再送到RF电路（315声表滤波器、高频管、电感、电容组成的315MHz基频或叫载频振荡器）进行调制，315MHz的基频相当于水，HX2262送过来的信号相当于船。把船放到水中送出去，这种应叫超再

生电路。好多年没的搞了都忘了。 番外篇：PIR热释电红外传感器做得比较好的就我知道的是德国的海曼，日本尼赛拉的也不错，国产的不稳定。 另好的产品菲涅尔透镜都是定做的，菲涅尔透镜与PIR距离位置都是有软件模拟出来的。一般来说菲涅尔透镜都会有一定的弧度而PIR要放在菲涅尔透镜弧度组成的圆心中。 热释电红外是被动型的，所以天气热效果不好，人体如果移动很慢很慢也有可能不检测，另你可以在身体上裹床被子让他检测不到，另这个检测都是有角度的，单个PIR 如果不是圆球的菲涅尔透镜一般做得好的也就是110-120度左右，扇形。有死角。

光学作图题专题训练

光学作图题（反射、折射）专题训练（适用云南）班级学号姓名一、基础知识题1．作出下列各图的入射光线（或反射光线、镜面、折射光线） 2 ．在各图的方框内填上一个适当的光学元件3 ．完成下列各透镜的光路二、综合应用题 1．两平面镜相互垂直，入射光线如图所示，请依次画出经两个平面镜反射后的光线。 2．根据平面镜成像特点画出镜前的物体。 3．如图是光源S 经平面镜反射的两条光线，请画图确定光源位置，并完成光路图． 第1题图第2题图第3题图 4．画出发光点S 发出的光线经平面镜反射后过图中P 点的光路图。 5．如图所示，S ’为点光源S 在平面镜MN 中的像，SA 为光源S 发出的一条光线，请画出平面镜MN ，并完成光线SA 的光路。 空气 玻璃空气 水A’ B’ ‘

6．小明用平面镜将一束太阳光反射到竖井底（如图所示），请在图上作出平面镜的位置。 第4题图第5题图第6题图 7．如图所示，小星通过一平面镜看到了桌子下面的小球．图中画出了入射光线和反射光线，但未标出光的传播方向，在图中用箭头标出光的传播方向．并根据光的反射定律画出平面镜． 8．如图所示，玻璃水缸底部C点处有一块小雨花石，人眼在A点看到雨花石在B点，要使从A点射出来的一束极细的激光能照到缸底的雨花石上，请画出光路图。 9．将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图。 第7题图第8题图第9题图 10.如图所示，一束光线斜射向一块玻璃砖的侧面。请画出光线进入玻璃砖的折射光线和从玻璃砖的另一侧面射出时的折射光线。 11．下图中A’B’是物体AB在平面镜中所成的像，请在图中画出平面镜的位置。 第10题图第11题图 13.如下图所示，光线A、B是点光源S发出的两条光线经平面镜反射后的反射光线，请在图中作出平面镜的位置，并完成光路图。

菲涅尔透镜基本原理

菲涅尔透镜基本原理 什么是菲涅尔透镜 菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀.菲涅尔（Augustin.Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。 菲涅尔透镜(Fresnel Lense)是一种微细结构的光学元件，从正面看其象一个飞镖盘，由一环一环的同心圆组成。 基本原理 其工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。 另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。如下图： 从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。 菲涅尔透镜分类 从光学设计上来划分：

正菲涅尔透镜： 光线从一侧进入，经过菲涅尔透镜在另一侧出来聚焦成一点或以平行光射出。焦点在光线的另一侧，并且是有限共轭。这类透镜通常设计为准直镜（如投影用菲涅尔透镜，放大镜）以及聚光镜（如太阳能用聚光聚热用菲涅尔透镜。 负菲涅尔透镜： 和正焦菲涅尔透镜刚好相反，焦点和光线在同一侧，通常在其表面进行涂层，作为第一反射面使用。 从结构上划分： 圆形菲涅尔透镜 菲涅尔透镜阵列， 柱状菲涅尔透镜， 线性菲涅尔透镜， 衍射菲涅尔透镜， 菲涅尔反射透镜， 菲涅尔光束分离器和菲涅尔棱镜。 总结 菲涅尔透镜是一种应用十分广泛的光学元件，其设计和制造设计到多个技术领域，包括光学工程,高分子材料工程，CNC 机械加工，金刚石车削工艺，镀镍工艺；模压、注塑、浇铸等制造工艺。国内拥有设计及制造能力的公司不多，成都菲斯特科技有限公司从1999年开始致力于菲涅尔透镜的研究，开发和生产，拥有先进的大型单点金刚石超精密模具加工设备和多种生产手段，擅长大型、高精密菲涅尔透镜的设计、开发和生产，同时是成都光电显示工程技术中心的依托单位。

2018届中考物理根据已知透镜做光路图专项练习(含答案)

根据已知透镜做光路图 一、填空题(本大题共1小题，共2.0分) 1. 选用______ 或______ （填写两种光学元件的名称），可使光线的传播方向 发生如图所示的改变． 二、作图题(本大题共11小题，共55.0分) 2. 如图所示，请完成光路图． 3. 入射光线如图所示，请画出通过凸透镜后的折射光线． 4. 按要求完成下列作图： （1）如图1所示F为凸透镜的焦点，请画出图中光线的折射光线． （2）通电螺线管旁小磁针静止时如图2示，在括号内标出小磁针的N、S 极． 5. 按要求完成下列作图． （1）如图1所示，物体沿斜面向下滑动，请在图中画出物体所受的重力G和沿斜面向上的摩擦力f的示意图； （2）请在图2画出两条人射光线经过凸透镜后的折射光线． 6. 完成下面的光路图． 7. 如图所示，O1O2为凸透镜L的主光轴，S′为点光源S经凸透镜L

所成的像，SA为从点光源S发出的一条光线，请在图中画出该光线SA经凸透镜折射后的光线． 8. （1）如图1所示，光源Q发出的一束光经平面镜反射在墙上显示出一个光点； ①画出光源Q在平面镜中的像． ②画出镜面反射的光线并标出墙上光点的位置． （2）①画出图2中两条入射光线经凸透镜后的光线． ②与物比较，物体MN经凸透镜成______ （选填“放大”、“缩小”）______ （选填“正立”、“倒立”）的 像． 9. 在如图所示的方框中画出适当的光学元件． 10. （1）如图甲所示，A和B是发光点S发出的其中两条光线入射到平 面镜上时发生反射的两条反射光线（图中未画出发光点S），请根据反射光 线在图中作出发光点S和它在平面镜中所成的虚像S′． （2）图乙中给出了物体AB及像A′B′的位置，请在图中画出凸透镜及其中一个焦点F的大致位 置． 11. 实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决．请在图的两个方框中各画出一种组合方式（要在图中画清光束粗细的变化），分别写出两块透镜间的距离S跟两块透镜到各 自焦点的距离f1、f2的关系． s= ______ s= ______ ． 12. 根据入射光线和折射光线，在图中的虚线框内画出适当类型的透镜． 三、计算题(本大题共5小题，共40.0分) 13. 在图中画出入射光线经过凸透镜后的折射光线．

中考复习透镜作图专题训练(附答案)

作图专题训练 1.(201６河源)如图所示P是物体的像位置,“Ｏ”是透镜光心的位置,请在图中“O”位置画出所需要透镜并完成光路图。 【答案】如图所示 2．(20１６无锡)如图所示，一束平行于主光抽的光线射向凹透镜，请画出它的折射光线。 【答案】如图所示 3(2０16十堰）如图甲所示是烛焰上Ｓ发出的三条特殊光线，其中SＡ经过左侧焦点，ＳB 经过光心,SC平行于主光轴,请画出这三条光线经过凸透镜后的折射光线。 【答案】如图所示

4. (2016南宁)如图所示，请在图中画出两束入射光线对应的折射光线。 【答案】如图所示 ５、(２016三明）请在图中画出两条人射光线经过凸透镜后的折射光线。 【答案】如图所示

6.（2０1６湘西州)根据入射光线和折射光线，在图中虚线框内画出适当类型的透镜。 【答案】如图所示 7．（2０16揭阳)如图是射向凹透镜的两条光线,请画出这两条光线通过凹透镜后的折射光线。 【答案】如图所示 8.(２０15?岳阳)根据已给出的入射光和出射光，在方框内画出合适的透镜。 凸透镜

9(2０15?无锡）请根据图１所示的入射光线画出相应的折射光线 10.(2分）(２01５?青海)完成如图所示的光路图． 11．(3分）（２0１5?盘锦)如图所示,请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点S′． 1２．(2分）(２0１５?乌鲁木齐)如图是光线通过凹透镜后的折射光线,作出入射光线. 13、（2０15?广元）图3所示,两条入射光线（或延长线)分别过凹透镜的光心O和焦点F，分别画出经过凹透镜折射后的光线. 1４. (２0１5?丹东)如图所示，请将下列光路图补充完整。 F F

菲涅尔透镜的工作原理和应用

工作原理：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。 使用普通的凸透镜，会出现边角变暗、模糊的现象，这是因为光的折射只发生在介质的交界面，凸透镜片较厚，光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。如果可以去掉直线传播的部分，只保留发生折射的曲面，便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。菲涅耳透镜就是采用这种原理的。菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路（即菲涅耳带)的玻璃，却能达到凸透镜的效果，如果投射光源是平行光，汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致。菲涅尔透镜在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。 菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR 上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变菲涅尔透镜化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。 菲涅尔透镜是一种应用十分广泛的光学元件，其设计和制造设计到多个技术领域，包括光学工程,高分子材料工程，CNC机械加工，金刚石车削工艺，镀镍工艺；模压、注塑、浇铸等制造工艺。菲涅尔透镜应用于多个领域，包括： 投影显示：菲涅尔投影电视，背投菲涅尔屏幕，高射投影仪，准直器； 聚光聚能：太阳能用菲涅尔透镜，摄影用菲涅尔聚光灯，菲涅尔放大镜； 航空航海：灯塔用菲涅尔透镜，菲涅尔飞行模拟； 科技研究：激光检测系统等； 红外探测：无源移动探测器； 照明光学：汽车头灯，交通标志，光学着陆系统。 智能家居：安防系统探测器等