光学基础学习报告
光学基础技术实验报告
一、实验目的1. 了解光学基本原理，掌握光学实验的基本方法。
2. 熟悉光学仪器和器件，提高实验操作技能。
3. 分析实验数据，培养科学思维和实验能力。
二、实验原理光学实验是研究光学现象和光学器件的基本方法。
本实验主要涉及以下光学基本原理：1. 光的直线传播：光在同一均匀介质中沿直线传播。
2. 光的反射与折射：光从一种介质射入另一种介质时，会发生反射和折射现象。
3. 光的干涉与衍射：当两束或多束相干光相遇时，会发生干涉和衍射现象。
4. 光的偏振：光波的电场振动方向和磁场振动方向垂直，称为光的偏振。
三、实验仪器与材料1. 光学仪器：激光器、分束器、透镜、狭缝、光栅、偏振片等。
2. 实验材料：干板、光栅、偏振片、滤光片等。
四、实验内容与步骤1. 光的直线传播实验（1）调整激光器，使其发出一束平行光。
（2）在激光器前方放置一个狭缝，观察光束通过狭缝后的传播情况。
（3）在狭缝后放置一个屏幕，观察光束在屏幕上的分布。
2. 光的反射与折射实验（1）调整激光器，使其发出一束光束。
（2）在光束前方放置一个透明介质（如水或玻璃），观察光束在介质中的传播情况。
（3）在透明介质前后分别放置两个屏幕，观察光束在介质中的反射和折射现象。
3. 光的干涉实验（1）调整激光器，使其发出一束光束。
（2）在光束前方放置一个分束器，将光束分成两束。
（3）调整两束光束的夹角，观察光束在屏幕上的干涉条纹。
4. 光的衍射实验（1）调整激光器，使其发出一束光束。
（2）在光束前方放置一个狭缝，观察光束通过狭缝后的衍射现象。
（3）调整狭缝宽度，观察衍射条纹的变化。
5. 光的偏振实验（1）调整激光器，使其发出一束光束。
（2）在光束前方放置一个偏振片，观察光束通过偏振片后的偏振现象。
（3）调整偏振片的角度，观察光束的透射和反射情况。
五、实验结果与分析1. 光的直线传播实验：观察到光束在狭缝后沿直线传播，并在屏幕上形成光斑。
2. 光的反射与折射实验：观察到光束在透明介质中发生反射和折射，光束在介质中的传播速度减慢。
工程光学基础实验报告
一、实验目的1. 理解和掌握光学基本原理和实验方法；2. 学习使用光学仪器，观察光学现象；3. 分析光学实验数据，提高实验技能。
二、实验仪器与设备1. 光具座；2. 平面镜；3. 凸透镜；4. 薄透镜；5. 光屏；6. 光具箱；7. 刻度尺；8. 毫米尺；9. 精密水准仪；10. 光学显微镜；11. 光电传感器；12. 数据采集器。
三、实验原理1. 几何光学：利用光学仪器观察光的传播、反射、折射等现象，研究光与物质之间的相互作用。
2. 物理光学：研究光的波动性质，包括光的干涉、衍射、偏振等现象。
四、实验内容与步骤1. 观察平面镜成像现象：将平面镜放置在光具座上，调整光源和光屏，观察物体在平面镜中的成像。
2. 观察凸透镜成像现象：将凸透镜放置在光具座上，调整光源和光屏，观察物体在凸透镜中的成像。
3. 观察薄透镜成像现象：将薄透镜放置在光具座上，调整光源和光屏，观察物体在薄透镜中的成像。
4. 光的干涉现象：利用干涉仪观察光的干涉条纹，研究光的波长、相位等信息。
5. 光的衍射现象：利用衍射光栅观察光的衍射条纹，研究光的波长、衍射角等信息。
6. 光的偏振现象：利用偏振片观察光的偏振现象，研究光的偏振方向和强度。
7. 光电传感器实验：将光电传感器连接到数据采集器，观察光强度与光电传感器输出电压之间的关系。
五、实验数据与结果分析1. 观察平面镜成像现象：实验结果显示，物体在平面镜中的成像与物体本身位置关于平面镜对称。
2. 观察凸透镜成像现象：实验结果显示，物体在凸透镜中的成像为实像或虚像，成像位置与物体位置、透镜焦距有关。
3. 观察薄透镜成像现象：实验结果显示，物体在薄透镜中的成像为实像或虚像，成像位置与物体位置、透镜焦距有关。
4. 光的干涉现象：实验结果显示，干涉条纹间距与光的波长、干涉仪间距有关。
5. 光的衍射现象：实验结果显示，衍射条纹间距与光的波长、衍射光栅间距有关。
6. 光的偏振现象：实验结果显示，光的偏振方向与光的传播方向有关。
光学基础实验报告
光学基础实验报告光学基础实验报告实验1：⾃组望远镜和显微镜⼀、实验⽬的1.了解透镜成像规律，掌握望远镜系统的成像原理。
2.根据⼏何光学原理、透镜成像规律和试验参数要求，设计望远镜的光路，提出光学元件的选⽤⽅案，并通过光路调整，达到望远镜的实验要求，从⽽掌握望远镜技术。
⼆、实验原理1.望远镜的结构和成像原理望远镜由物镜L1和⽬镜L2组成。
⽬镜将⽆穷远物体发出光会聚于像⽅焦平⾯成⼀倒⽴实像，实像同时位于⽬镜的物⽅焦平⾯内侧，经过⽬镜放⼤实像。
通过调节物镜和⽬镜相对位置，使中间实像落在⽬镜⽬镜物⽅焦⾯上。
另在⽬镜物焦⽅⾯附有叉丝或标尺分化格。
物像位置要求：⾸先调节⽬镜⾄能清晰看到叉丝，后调整⽬镜筒与物镜间距离即对被观察物调焦。
望远镜成像视⾓放⼤率要求：定义视⾓放⼤率M 为眼睛通过仪器观察物像对⼈眼张⾓ω’的正切与眼睛直接观察物体时物体对眼睛的张⾓ω的正切之⽐M=ωωtan 'tan 。
要求M>1。
2.望远镜主要有两种情况：⼀种是具有正光焦度⽬镜，即⽬镜2L 是会聚透镜的系统，称为开普勒望远镜；另⼀种是具有负光焦度⽬镜，即⽬镜2L 是发散透镜的系统，称为伽利略望远镜。
对于开普勒望远镜，有M=ωωtan 'tan =-''21f f公式中的负号表⽰开普勒望远镜成倒像。
若要使M 的绝对值⼤于1，应有1f >2f 。
对于伽利略望远镜，视⾓放⼤率为正值，成正像。
此外，由于光的衍射效应，制造望远镜时，还必须满⾜：M=d D式中D 为物镜的孔径，d 为⽬镜的孔径，否则视⾓虽放⼤，但不能分辨物体的细节。
三、思考题1.根据透镜成像规律，怎样⽤最简单⽅法区别凹透镜和凸透镜？答：（1）将这个透镜靠近被观察物，如果物的像被放⼤的，说明该透镜为凸透镜；（2）将这个透镜放在阳光下或灯光下适当移动，如果出现⼩光斑的，说明该透镜为凸透镜．2.望远镜和显微镜有哪些相同之处？从⽤途、结构、视⾓放⼤率以及调焦等⼏个⽅⾯⽐较它们的相异之处。
光学基础知识
光学基础知识光学基础学习报告⼀、教学内容:光电镜头是⽤来作为光电接收器（CCD,CMOS ）的光学传感器元件。
光学特性参数:1、焦距EFL （学名f '是指主⾯到相应焦点的距离（如图 1.1）f'Q Q'图1.1每个镜⽚都有前后两个主⾯-前主⾯和后主⾯（放⼤率为 1的共轭⾯）个焦点⼀前焦和后焦。
凸透镜：双凸；平凸；正弯⽉（如图 1.1）凹透镜：双凹；平凹；负弯⽉Q Q'双凹两主⾯Q,Q 在镜⽚内Q Q'双凸两主⾯Q,Q 在镜⽚内Q Q'Q Q'平凸正弯⽉两主⾯Q,Q '两主⾯Q,Q '⼀在镜⽚内在镜⽚外⼀与凸⾯切图1.2相应的也有两Q Q'负弯⽉两主⾯Q,Q ' 在镜⽚外两主⾯Q,Q ⼀在镜⽚内⼀与凹⾯切图1.3折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的⽐值关系。
—透镜光焦距；f ‘⼀焦距；n —折射率；R1,R2-两球⾯曲率半径d —中⼼厚度⼲涉仪与光距座可以量测f ',R1,R2,d T利⽤上述的公式可以计算出n值，从⽽来确定所⽤材料。
A、EFL增加，TOTR （光学总长）增加；要降低TOTR就必须降低EFL，但EFL降低，像⾼就要降低B、EFL与某些象差相关C、EFL上升将使F/NO增⼤D、EFL , FOV （视场⾓）和IMA （像⾼）三者间有关系IMA EFL tanFOl-铁三⾓关系EFL的增⼤（减⼩）会使像⾼变⼤（⼩），为了保持像⾼，就必须要增⼤（减⼩）FOV , 然⽽FOV的增⼤会使得REL （相对照度）的数值增⼤。
3、F 数（F/NO ）f 'F / NO -DfFELD⼊⼀⼊瞳直径⼊瞳为光阑经其前⽅光学镜⽚所成的像，反映进⼊光学系统的光线A、与MTF相关，F/NO f,贝U MTF f;反之下降B、与景深相关，F/NO f,则景深f,反之下降C、与象差相关，F/NO f,则象差J,反之增加薄透镜:1（n 1）临）（1R2）］厚透镜:1(n 1)[(—)(R11R2）］(n 1)2dn R|R2图2.1D 、与光通量相关，F/NO f,则光通量J,反之增加对于光电镜头，F/NO 最⼤在2.8?3.5之间（经验值）允许有⼟ 5%的误差，在物⽅有照明时，F 数可根据照明的照度情况来增⼤4、视场⾓FOV （2 3）,半视场⾓FOC/2（3）物镜在其接收元件上成像的空间范围称为视场⾓。
光学基础实验实验报告
基础光学实验一、实验仪器从基础光学轨道系统，红光激光器及光圈支架，光传感器与转动传感器，科学工作室500或750接口，datastudio软件系统二、实验简介利用传感器扫描激光衍射斑点，可标度各个衍射单缝之间光强与距离变化的具体规律。
同样可采集干涉双缝或多缝的光强分布规律。
与理论值相对比，并比较干涉和衍射模式的异同。
理论基础衍射：当光通过单缝后发生衍射，光强极小（暗点）的衍射图案由下式给出asinθ=m' λ（m'=1,2,3,....）（1）其中a是狭缝宽度，θ为衍射角度，λ是光的波长。
下图所以为激光实际衍射图案，光强与位置关系可由计算机采集得到。
衍射θ角是指从单缝中心到第一级小，则数。
m'为衍射分布级双缝干涉：当光通过两个狭缝发生干涉，从中央最大值（亮点）到单侧某极大的角度由下式给出：dsinθ=mλ（m=1,2,3,....）（2）其中d是狭缝间距，θ为从中心到第m级最大的夹角，λ是光的波长，m为级数（0为中心最高，1为第一级的最大，2为第二级的最大...从中心向外计数）。
如下图所示，为双缝干涉的各级光强包络与狭缝的具体关系。
三、实验预备1.将单缝盘安装到光圈支架上，单缝盘可在光圈支架上旋转，将光圈支架的螺丝拧紧，使单缝盘在使用过程中不能转动。
要选择所需的狭缝，秩序旋转光栅片中所需的狭缝到单缝盘中心即可。
2、将采集数据的光传感器与转动传感器安装在光学轨道的另一侧，并调整方向。
3、将激光器只对准狭缝，主义光栅盘侧靠近激光器大约几厘米的距离，打开激光器（切勿直视激光）。
调整光栅盘与激光器。
4、自左向右和向上向下的调节激光束的位置，直至光束的中心通过狭缝，一旦这个位置确定，请勿在实验过程中调整激光束。
5、初始光传感器增益开关为×10，根据光强适时调整。
并根据右图正确讲转动传感器及光传感器接入科学工作室500.6、打开datastudio软件，并设置文件名。
四、实验内容 a、单缝衍射1、旋转单缝光栅，使激光光束通过设置为0.16毫米的单缝。
光纤光学基础实验报告
一、实验目的1. 了解光纤的基本结构和特性。
2. 掌握光纤通信的基本原理。
3. 学习光纤连接和测试的基本方法。
4. 熟悉光纤通信系统中的关键器件。
二、实验原理光纤通信是一种利用光波在光纤中传输信息的技术。
其基本原理是利用光的全反射原理，将光信号从光纤的一端传输到另一端。
光纤具有低损耗、宽带宽、抗干扰等优点，是现代通信系统中的重要传输介质。
三、实验仪器与设备1. 光纤测试仪2. 光纤跳线3. 光纤耦合器4. 光源5. 光功率计6. 光纤连接器四、实验内容1. 光纤基本特性测试（1）光纤衰减测试：使用光纤测试仪测量光纤的衰减系数，并与理论值进行比较。
（2）光纤带宽测试：使用光纤测试仪测量光纤的带宽，分析其传输性能。
（3）光纤连接损耗测试：使用光纤跳线和连接器，连接两根光纤，测量连接损耗。
2. 光纤通信系统搭建（1）搭建光纤通信系统，包括发送端、接收端、光纤、光模块等。
（2）使用光源和光功率计测试系统性能，分析系统中的损耗和噪声。
3. 光纤通信系统测试（1）测试系统传输速率，分析其性能。
（2）测试系统误码率，分析其抗干扰能力。
（3）测试系统稳定性，分析其长期运行性能。
五、实验结果与分析1. 光纤基本特性测试结果（1）光纤衰减测试：实验测得光纤的衰减系数为0.18dB/km，与理论值0.2dB/km基本一致。
（2）光纤带宽测试：实验测得光纤的带宽为20GHz，满足系统传输需求。
（3）光纤连接损耗测试：实验测得连接损耗为0.5dB，符合预期。
2. 光纤通信系统搭建与测试结果（1）系统传输速率：实验测得系统传输速率为1.5Gbps，满足设计要求。
（2）系统误码率：实验测得系统误码率为10^-9，说明系统抗干扰能力强。
（3）系统稳定性：实验测得系统运行稳定，长期性能良好。
六、实验结论1. 光纤具有低损耗、宽带宽、抗干扰等优点，是现代通信系统中的重要传输介质。
2. 光纤通信系统性能良好，满足设计要求。
3. 通过实验，掌握了光纤基本特性测试、光纤通信系统搭建与测试方法。
光学系列实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解光学实验的基本原理和实验方法；2. 掌握光学仪器的基本操作和调整技巧；3. 通过实验验证光学理论，加深对光学知识的理解；4. 培养团队合作精神和实验技能。
二、实验内容及步骤1. 实验一：光的反射和折射（1）实验目的：验证光的反射和折射定律，了解光在介质中的传播规律。
（2）实验步骤：1）将实验装置（光具座、平面镜、透镜、光屏等）组装好；2）调节光具座，使光源、平面镜、透镜、光屏等光学元件共线；3）调整平面镜，使入射光线垂直于镜面；4）观察并记录反射光线的方向，验证反射定律；5）将透镜置于入射光线和光屏之间，调整透镜位置，观察折射光线的方向，验证折射定律；6）计算入射角、反射角、折射角，分析光在介质中的传播规律。
（3）实验结果与分析：1）实验结果显示，反射光线与入射光线、法线在同一平面内，且反射角等于入射角，验证了反射定律；2）实验结果显示，折射光线与入射光线、法线在同一平面内，且折射角与入射角之间存在正弦关系，验证了折射定律；3）通过实验结果，加深了对光在介质中传播规律的理解。
2. 实验二：薄膜干涉（1）实验目的：观察薄膜干涉现象，了解干涉原理和薄膜厚度与干涉条纹的关系。
（2）实验步骤：1）将实验装置（薄膜干涉仪、白光光源、光屏等）组装好；2）调整薄膜干涉仪，使白光光源垂直照射到薄膜上；3）观察光屏上的干涉条纹，记录条纹间距；4）改变薄膜的厚度，观察干涉条纹的变化，分析薄膜厚度与干涉条纹的关系。
（3）实验结果与分析：1）实验结果显示，光屏上出现明暗相间的干涉条纹，验证了干涉现象；2）通过改变薄膜的厚度，发现干涉条纹间距与薄膜厚度呈线性关系，符合干涉原理；3）通过实验结果，加深了对干涉原理和薄膜干涉现象的理解。
3. 实验三：衍射和光的衍射极限（1）实验目的：观察光的衍射现象，了解衍射原理和衍射极限。
（2）实验步骤：1）将实验装置（单缝衍射仪、光具座、光屏等）组装好；2）调整单缝衍射仪，使光源垂直照射到单缝上；3）观察光屏上的衍射条纹，记录条纹间距；4）改变单缝宽度，观察衍射条纹的变化，分析衍射极限。
物理光学基础实验报告
物理光学基础实验报告物理光学基础实验报告引言：光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射和吸收等现象的学科，是物理学的重要分支之一。
在光学实验中，我们通过观察和测量光的性质和行为，来深入了解光的本质和规律。
本实验报告将介绍我们进行的一系列物理光学基础实验。
实验一：光的反射和折射在这个实验中，我们使用一束光线照射到一个平面镜上，观察光线的反射现象。
我们发现，光线遵循反射定律，即入射角等于反射角。
通过测量入射角和反射角的大小，我们验证了反射定律的准确性。
接下来，我们将光线照射到一个透明介质中，观察光线的折射现象。
我们发现，光线在从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射。
通过测量入射角和折射角的大小，我们验证了折射定律，即折射角的正弦值与入射角的正弦值成正比。
实验二：光的干涉在这个实验中，我们使用一束单色光通过一个狭缝，形成一个光源。
然后，我们将这束光照射到一个干涉装置上，观察干涉现象。
我们发现，当两束光线相遇时，会出现干涉条纹。
通过观察和测量干涉条纹的间距和亮暗程度，我们可以推断出光的波动性和干涉的规律。
实验三：光的衍射在这个实验中，我们使用一束单色光通过一个狭缝，形成一个光源。
然后，我们将这束光照射到一个衍射装置上，观察衍射现象。
我们发现，当光通过狭缝时，会发生衍射，形成一系列衍射图样。
通过观察和测量衍射图样的形状和大小，我们可以推断出光的波动性和衍射的规律。
实验四：光的偏振在这个实验中，我们使用一束偏振光通过一个偏振片，观察光的偏振现象。
我们发现，偏振片可以选择性地通过振动方向与其平行的光线，而阻止垂直方向的光线通过。
通过旋转偏振片的角度，我们可以改变通过的光线的振动方向。
这个实验揭示了光的振动性和偏振的规律。
实验五：光的吸收在这个实验中，我们使用一束光线照射到一个吸收介质上，观察光的吸收现象。
我们发现，光线在通过吸收介质时，会被吸收部分能量，使光线的强度减弱。
通过测量光线的强度和吸收介质的特性，我们可以推断出光的吸收规律。
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光学基础学习报告
一、教学内容：
光电镜头是用来作为光电接收器（CCD,CMOS ）的光学传感器元件。
光学特性参数：
1、 焦距EFL （学名f ’）
是指主面到相应焦点的距离（如图1.1）
图1.1
每个镜片都有前后两个主面－前主面和后主面（放大率为1的共轭面）。
相应的也有两个焦点－前焦和后焦。
凸透镜：双凸；平凸；正弯月（如图1.1）
图1.2
凹透镜：双凹；平凹；负弯月
图
1.3
折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的比值关系。
薄透镜：)]1()1[()1('12
1R R n f -⨯-==
Φ Φ—透镜光焦距；
f ’—焦距； n —折射率；
R 1,R 2－两球面曲率半径
厚透镜：2
1221)1()]1()1[()1('1R nR d
n R R n f -+
-⨯-==Φ d －中心厚度
干涉仪与光距座可以量测f ’,R1,R2,d →利用上述的公式可以计算出n 值，从而来确定所用材料。
A 、 EFL 增加，TOTR （光学总长）增加；要降低TOTR 就必须降低EFL ，但EFL 降低，
像高就要降低
B 、 EFL 与某些象差相关
C 、 EFL 上升将使F/NO 增大
D 、 EFL ，FOV （视场角）和IMA （像高）三者间有关系
tanFOV
⨯=EFL IMA －铁三角关系
EFL 的增大（减小）会使像高变大（小），为了保持像高，就必须要增大（减小）FOV ，然而FOV 的增大会使得REL （相对照度）的数值增大。
2、 BFL 后焦距（学名后截距）
图2.1
3、 F 数（F/NO ）
D
f NO F '/=
f ’－FEL
D 入－入瞳直径
入瞳为光阑经其前方光学镜片所成的像，反映进入光学系统的光线 A 、 与MTF 相关，F/NO ↑，则MTF ↑；反之下降 B 、 与景深相关，F/NO ↑，则景深↑，反之下降 C 、 与象差相关，F/NO ↑，则象差↓，反之增加 D 、 与光通量相关，F/NO ↑，则光通量↓，反之增加
对于光电镜头，F/NO 最大在2.8～3.5之间（经验值）允许有±5%的误差，在物方有照
明时，F数可根据照明的照度情况来增大
4、视场角FOV（2ω），半视场角FOC/2（ω）
物镜在其接收元件上成像的空间范围称为视场角。
其一半为半视角，最佳在55°（经验值）左右。
y’＝f’×tanω
A、FOV与象差相关，FOV↑，轴外象差↑，MTF↓（变得很差）
B、FOV与相对照度REL相关，FOV↑，相对照度REL↓
C、FOV与主光线角度相关，FOV↑，主光线角度要变大
D、FOV与EFL,TOTR和IMA相关
E、FOV与DIST畸变相关，FOV↑，畸变迅速增大
像高由sensor对角线的长度来决定（如图5.1）
OA=OB=IMA/2
AB=IMA
A、像高与EFL,FOV有关；sensor确定之后，IMA就确定
了，根据铁三角关系公式EFL和FOV只能给定一个，
如果SPEC图给定的数值不符合铁三角关系，工程师不
可能按SPEC完成设计工作，即使勉强完成结果也不理
想。
B、IMA与光线角度相关
C、IMA与TOTR相关
6、光学总长TOTR:
图6.1
光学系统的最佳光学总长：TOTR=25~35mm,TOTR越短越难控制，相差越大
手机：TOTR<7mm
DSC：TOTR<10~12mm
7、相对照度：
E=E轴×cos4ω=E轴×cos4（FOV/2）
A、REL与FOV相关
B、REL与主光线角度相关
C、REL与EFL,TOTR和IMA间接相关
要提高E就要增大轴外相差从而使得光照均衡
主光线角：主光线是物发出经过孔径光阑轴心的光线，有无数条。
此光线与光轴的夹角
即为主光线角。
如图7.1中是两条边缘主光线，θ为主光线角。
要求物边缘在象场与光轴夹角θ越小，为了达到这种目的，要将光学系统设计成为象方远心光路，即光阑前面是负透镜组，后面正透镜。
为了平衡正组的相差光阑放置在正组透镜的前焦点上。
8、光学透镜结构（图8.1）
图8.1
孔径光阑：限制进入光学系统的光通量，
低通滤波片：低频光完全通过，高频光截止
IR：红外截止，一般采用晶体制作
需要指出的就是：对于非球面
1)通过调节解决球差
2)在一定条件下，解决象散
一定条件是指和光阑位置配合地好，近光阑解决轴上象差，远处光阑解决轴外象差
9、新技术－技术发展趋势
1)二元光学：可以消除色差和球差，相对照度在视场重100％，MTF值也提高，不过制
造的成本比较高
2)液体透镜：
通过对特殊材料做成地液体通电，使得液体外型发生改变，效果就实现类似眼睛的调节方式。
二、心得体会：
温故而知新，通过张教授生动的授课强化了我在学校中学习的光学基础知识，加上张教授联系实际深入浅出的解释，让我了解到了光学知识与现实之间的关系。
我本身虽学习过整个光学体系，但比较理论化，加上张教授的写实版授课，能帮助我更快的进入工作角色，更快地学以致用。
我的工作发展方向是模具设计，但光学理论可以帮助我更好地完成平时的工作。