-光学基础知识
光学基础知识
物理学的一个部门。光学的任务是研究光的本性，光的辐射、
传播和接收的规律；光和其他物质的相互作用（如物质对光的吸收、散射、光的
机械作用和光的热、电、化学、生理效应等）以及光学在科学技术等方面的应用。
17世纪末，牛顿倡立“光的微粒说”。当时，他用微粒说解释观察到的许多光学现象，如光的直线性传播，反射与折射等，后经证明微粒说并不正确。1678 年惠更斯创建了“光的波动说”。波动说历时一世纪以上，都不被人们所重视，
完全是人们受了牛顿在学术上威望的影响所致。当时的波动说，只知道光线会在
遇到棱角之处发生弯曲，衍射作用的发现尚在其后。1801年杨格就光的另一现象（干涉）作实验（详见词条：杨氏干涉实验）。他让光源S的光照亮一个狭长的缝隙S，这个狭缝就可以看成是一条细长的光源，从这个光源射出的光线再通1 过一双狭缝以后，就在双缝后面的屏幕上形成一连串明暗交替的光带，他解释说
光线通过双缝以后，在每个缝上形成一新的光源。由这两个新光源发出的光波在
抵达屏幕时，若二光波波动的位相相同时，则互相叠加而出现增强的明线光带，
若位相相反，则相互抵消表现为暗带。杨格的实验说明了惠更斯的波动说，也确
定了惠更斯的波动说。同样地，19世纪有关光线绕射现象之发现，又支持了波动说的真实性。绕射现象只能借波动说来作满意的说明，而不可能用微粒说解释。
20世纪初，又发现光线在投到某些金属表面时，会使金属表面释放电子，这种现象称为“光电效应”。并发现光电子的发射率，与照射到金属表面的光线强度
成正比。但是如果用不同波长的光照射金属表面时，照射光的波长增加到一定限
度时，既使照射光的强度再强也无法从金属表面释放出电子。这是无法用波动说
解释的，因为根据波动说，在光波的照射下，金属中的电子随着光波而振荡，电
子振荡的振幅也随着光波振幅的增强而加大，或者说振荡电子的能量与光波的振
幅成正比。光越强振幅也越大，只要有足够强的光，就可以使电子的振幅加大到
足以摆脱金属原子的束缚而释放出来，因此光电子的释放不应与光的波长有关。
但实验结果却违反这种波动说的解释。爱因斯坦通过光电效应建立了他的光子学
说，他认为光波的能量应该是“量子化”的。辐射能量是由许许多多分立能量元
组成，这种能量元称之为“光子”。光子的能量决定于方程
E=hν
式中E=光子的能量，单位焦耳
-34h=普朗光常数，等于6.624?10焦耳?秒
ν=频率。即每秒振动数。ν=c／λ，c为光线的速度，λ为光的波长。现代的观念，则认为光具有微粒与波动的双重性格，这就是“量子力学”的基础。
在研究和应用光的知识时，常把它分为“几何光学”和“物理光学”两部分。适
应不同的研究对象和实际需要，还建立了不同的分支。如光谱学，发光学、光度
学，分子光学、晶体光学，大气光学、生理光学和主要研究光学仪器设计和光学
技术的应用光学等等。
严格地说，光是人类眼睛所能观察到的一种辐射。由实验证明光就
是电磁辐射，这部分电磁波的波长范围约在红光的0.77微米到紫光的0.39微米
之间。波长在0.77微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在0.39
微米以下到0.04微米左右的称“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉，但
可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光
的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域，甚至X射线均被认为是光，而可见光
的光谱只是电磁光谱中的一部分。
物理学上指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外线、
红外线和X光线等不可见光）的物体。通常指能发出可见光的发光体。凡物体自
身能发光者，称做光源，又称发光体，如太阳、恒星、灯以及燃烧着的物质等都
是。但像月亮表面、桌面等依靠它们反射外来光才能使人们看到它们，这样的反
射物体不能称为光源。在我们的日常生活中离不开可见光的光源，可见光以及不
可见光的光源还被广泛地应用到工农业，医学和国防现代化等方面。光源主要可
分为：热辐射光源，例如太阳、白炽灯、炭精灯等；气体放电光源，例如，水银
灯、荧光灯等。激光器是一种新型光源，具有发射方向集中、亮度高，相干性优
越和单色性好的特点。
光学中以光的直线传播性质及光的反射和折射规律为基础的学科。它研究一般光学仪器（如透镜、棱镜，显微镜、望远镜、照相机）的成像
与消除像差的问题，以及专用光学仪器（如摄谱仪、测距仪等）的设计原理。严
格说来，光的传播是一种波动现象，因而只有在仪器的尺度远大于所用的光的波
长时，光的直线传播的概念才足够精确。由于几何光学在处理成像问题上比较简
单而在大多数情况下足够精确，所以它是设计光学仪器的基础。
光学中研究光的本性以及光在媒质中传播时各种性质的学科。物理光学过去也称“波动光学”，从光是一种波动出发，能说明光的干涉、衍射
和偏振等现象。而在赫兹用实验证实了麦克斯韦关于光是电磁波的假说以后，物
理光学也能在这个基础上解释光在传播过程中与物质发生相互作用时的部分现象，如吸收，散射和色散等，而且获得一定成功。但光的电磁理论不能解释光和
物质相互作用的另一些现象，如光电效应、康普顿效应及各种原子和分子发射的
特征光谱的规律等；在这些现象中，光表现出它的粒子性。本世纪以来，这方面
的研究形成了物理光学的另一部门“量子光学”。
光源发出之光，通过均匀的介质时，恒依直线进行，叫做光的直
进。此依直线前进之光，代表其前进方向的直线，称之为“光线”。光线在几何
光学作图中起着重要作用。在光的直线传播，反射与折射以及研究透镜成像中，
都是必不可少且要反复用到的基本手段。应注意的是，光线不是实际存在的实物，
而是在研究光的行进过程中细窄光束的抽象。正像我们在研究物体运动时，用质
点作为物体的抽像类似。
指地球进入月球的本影中，太阳被遮蔽的情形。当太阳、月球和
地球在同一条直线上时便会发生。月球每月都会处于太阳与地球之间，不过日食
并不能每月看到，这是因为白道（月球的轨道）平面对地球轨道有5?的倾角。
月球可能时而在黄道之上或时而在黄道之下，故其阴影不能落在地球上。只有当
太阳、月球和地球在一直线内，才能产生日蚀。如果地球的某一部分在月影之内，
即发生日蚀；日蚀有全蚀、偏蚀、环蚀三种。地球上的某些地方正位于月球的影
锥之内（即在基本影之内）这些地方就能观看到日全蚀。锥外虚影所射到的地方
（即半影内的地方）则看到偏蚀。月球离地球较远的时候，影锥尖端达不到地面，
这时从圆锥的延长线中央部分看太阳的边缘，还有狭窄的光环，这就是发生的环
蚀现象。环蚀在亚洲，一百年中只能遇见十几次，在一个小地区欲见环蚀者，数
百年也难得有一次机会。月影投到地面上，急速向西走，所以某一地点能够看见
的全蚀时间非常的短，最长不过七分半钟，平均约3分。日全蚀带的宽度，平均约160公里。在某一地点能够看见日全蚀的机会，非常的少；平均360年只有一次。日全蚀的机会虽少，而需要观测和研究的问题甚多。例如日月相切时刻的测
定。爱因斯坦引力说的证明等等。
在我国古代称之为岁星，是九大行星中最大也最重的行星，它的
直径比地球的直径大11倍，它的质量也比地球重317倍。它的自转周期为
9.842
小时，是所有行星中最快的一个。木星上的大气分布很广阔，其组成含氢（H）2
氮（N）、沼气（甲烷CH）及氨气（NH），因此，其表面完全为昏暗所笼罩着。243
木星离地球的距离为628 220 000公里，它的赤道直径为142 804公里，比地球
要大11倍。虽然它是太阳系最大的一颗行星，但它却有最短的自转周期，比起
地球的一天短了14小时6分钟；故知它是以极其惊人的速度不停地自转着，就
是在其赤道上的某一质点最少也以时速45 000公里的速度卷旋前进着。离心力在赤道地带也大得惊人，结果便造成赤道的凸出，使此行星变成如一个压扁的橙子一样。木星有四颗大卫星，被命名为木卫一、木卫二…，都能用小望远镜看到，
甚至有人能用肉眼观察到。显然它们的体积必定相当可观，它们的直径木卫一约
是3719公里，木卫二约是3139公里，木卫三约是5007公里，木卫四约是5184
公里。在这四颗卫星中，最靠近木星表面的一颗就是木卫一。由于巨大的卫星引
光学设计岗位规范
光学设计岗位规范 1 范围 本规范规定了光学设计岗位职责和岗位标准。。 本规范适用于光学设计岗位的初级、中级、高级职务人员。 2 引用标准 Q/AG L07 1.1－2003职工政治思想和职业道德通用标准 3 岗位职责（概括和列举该岗位的工作职责） 3.1 负责光学系统研究、设计的全部技术工作，试验、试制的配合工作。 3.2 严格贯彻执行国标、部标、企标及有关科研技术、质量管理和安全技术的法规。 3.3 负责项目预研、技术论证、可行性研究论证、技术经济分析和项目的申报工作。 3.4 根据研制合同，制定阶段和年度工作计划，并组织实施。 3.5 参加本专业及有关专业的技术会议，评审本专业范围内的科研成果。 3.6 贯彻全面质量管理，负责对试验中出现的各种技术问题进行分析、论证，改进设计。 3.7 根据使用部门的要求和市场需求，采用适合的光学系统的结构，满足性能指标。研究新技术，加速光电系统的更新换代。 3.8 根据项目进展情况，适时编写专题技术总结、专题研究报告、鉴定申请报告等。 3.9 负责技术转让、技术咨询、技术服务以及完成技术资料的归档工作。 4 岗位标准 4.1 政治思想与职业道德 执行Q/AG L07 1.1－2003职工政治思想与职业道德通用规范 4.2 文化程度
执行Q/AYGF 1.1 4.3 专业理论知识 4.3.1 初级职务 4.3.1.1 具有高等数学、普通物理等基础理论知识。 4.3.1.2 具有应用光学、光学仪器制图等专业理论知识。 4.3.1.3 了解光学系统性能和集成、试验、应用、储存中的有关安全规程。 4.3.1.4 了解光学系统设计和研制过程，及有关技术标准。 4.3.1.5 初步掌握一门外语，并能查阅本专业书刊、资料。 4.3.2 中级职务 4.3.2.1 具有光学、计算机CAD设计、光学仪器制图原理等基础理论知识。了解红外、激光、电视、可见光系统等有关知识。 4.3.2.2 熟悉光学系统性能和集成、试验、应用、储存中的有关安全规程。 4.3.2.3 熟悉光学系统国内外研制状况和发展趋势。 4.3.2.4 熟悉国内外光电系统光学设计研制技术及技术标准。 4.3.2.5 掌握一门外语，并能较熟练地查阅本专业书刊、资料。 4.3.3 高级职务 4.3.3.1 熟练掌握光学系统涉及的红外、激光、电视、微光、可见光学等专业理论知识。 4.3.3.2 精通光学系统研究的技术理论、熟悉典型的、同类型光学系统的性能指标及研究的技术难点。 4.3.3.3 精通光电系统集成与实验理论。 4.3.3.4 熟悉光电系统研制程序、典型技术和有关标准。 4.3.3.5 掌握国内外光电系统发展状况和发展趋势。 4.3.3.6 掌握光电系统应用的有关技术和知识。 4.3.3.7 掌握一门外语，并能熟练地查阅和笔译本专业的书刊、资料。 4.4 实际工作能力 4.4.1 初级职务 4.4.1.1 能完成光电系统的一般实验，参与试验方案的讨论与制定。
基础光学实验实验报告
基 础 光 学 实 验 姓名：许达学号：2120903018 应物21班
一．实验仪器 基础光学轨道系统，基础光学组合狭缝及偏振片，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．实验目的 1.通过该实验让学生了解并会运用实验器材，同时学会用计算机分析和处理实验数据。 2.通过该实验让学生了解基本的光学现象，并掌握其物理机制。三．实验原理 单缝衍射：当光通过单缝发生衍射，光强极小（暗点）的衍射图案由下式给出asinθ=mλ(m=1,2,3……），其中a是狭缝宽度，θ为衍射角度，λ是光波波长。 双缝干涉：当光通过两个狭缝发生干涉，从中央最大值（亮点）到单侧某极大值的角度由下式给出dsinθ=mλ(m=1,2,3……),其中d是狭缝间距，θ为从中心到第m级最大的夹角，λ是光波波长，m为级数。 光的偏振：通过第一偏振器后偏振电场为E0，以一定的角度β穿过第二偏振器，则场强变化为E0cosβ,由于光强正比于场强的平方，则，第二偏振器透过的光强为I=I0cos2β. 四．实验内容及过程
单缝衍射 单缝衍射光强分布图 如果设单缝与接收屏的距离为s,中央极强到光强极小点的距离为c,且sinθ≈tanθ=c/s,那么可以推得a=smλ/c.又在此次实验中，s=750mm,λ=6.5E(-4)mm,那么推得a=0.4875m/c,又由图可知：当m=1时，c=(88-82)/2=3mm,推得a=0.1625mm; 当m=2时，c=(91-79)/2=6mm,推得a=0.1625mm; 当m=3时，c=(94-76)/2=9mm,推得a=0.1625mm; 当m=4时，c=(96-74)/2=11mm,推得a=0.1773mm; 得到a的平均值0.1662mm,误差E=3.9%。 双缝干涉
物理光学实验题及答案
物理光学实验题及答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
第三章光学（一）概述 光学的学生实验共有4个，它们分别是“光反射时的规律”、“平面镜成像的特点”、“色光的混合与颜料的混合”、“探究凸透镜成像的规律”。 （二）光学探究实验对技能的要求 1.明确探究目的、原理、器材和步骤。 2.会正确使用各种实验器材，知道它们的摆放要求。 3.知道各种器材在实验实践与探究能力指导 中的作用，并能根据实验原理、目的，选择除教科书规定仪器之外的其他器材完成实验。 4.会设计实验步骤并按合理步骤进行实验。 5会设计实验报告，会填写实验报告。 6.会正确记录实验数据。 7.会组装器材并进行实验。 8.明确要观察内容，会观察实验现象，并能解释实验中的一般问题。 9.会分析实验现象和数据，并归纳实验结果。 实验与探究能力培养 探究光反射时的规律 基础训练 1.为了探究光反射时的规律，小明进行了如图19所示的实验 （1）请在图19中标出反射角的度数。
（2）小明想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内，他应如何操作 --————————————————————————————————。（3）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出，这表明：————————————————————————————————。 图19 2.雨后天晴的夜晚，为了不踩到地上的积水，下列判断中正确的是（）。 A.迎着月光走，地上暗处是水，背着月光走地上发亮处是水 B.迎着月光走，地上发亮处是水，背着月光走地上暗处是水 C.迎着月光走或背着月光走，都应是地上发亮处是水 D.迎着月光走或背着月光走，都应是地上暗处是水 探究平面镜成像的特点 基础训练 1.平面镜能成像是由于平面镜对光的————射作用，所称的想不能在光屏上 呈现， 是————像，为了探究平面镜成像的特点，可以用————代替平面镜，选用两只 相同的蜡烛是为了————。
基础性实验：趣味光学实验汇总
光学基础性趣味实验 目录 实验1 光与彩虹（人造彩虹） (2) 实验2 人造彩虹2 (3) 实验3 光的折射实例 (5) 实验4 自制放大镜 (6) 实验5 红外线实验的设计 (7) 实验6 多功能小孔成像仪的制作 (8) 实验7 自制针孔眼镜——小孔成像的应用 (9) 实验8 镜子中有无数个镜子 (10) 实验9 日食和月食的演示 (11) 实验10 制作针孔照相机 (12) 实验11 用激光器演示光的直线传播 (13) 实验12 全反射现象观察......................................... 14错误！未定义
实验1 光与彩虹（人造彩虹） 思考：你用什么办法能制作出与空中彩虹颜色一样的彩虹? 实验准备：清水1盆、平面镜1个 实验操作： 1．取一小盆并加入2/3的水，再把镜子斜放于盆内； 2．使镜面对着阳光，在水盆对面的墙上就能看到美丽的彩虹。 实验中的科学：将镜子插入水中时，在对面的墙上就能看到美丽的彩虹。它是光的折射作用，实验表明：白光通过三棱镜后就会分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的光，这就是光的色散。这里镜面左侧的水就好像一个三棱镜，因而光射出水面后就会发生色散，形成彩虹。 创新：想一想,还有什么办法,可以制造出美丽的彩虹?
实验2 人造彩虹2 准备材料：水、一个玻璃杯、一张白纸。 实验步骤： 1．在玻璃杯中装满水，把杯子拿到阳光可以照射到的窗台上；2．把纸放到阳光透过杯子投射进来的地方，这样在纸上就可以看到彩虹的色彩。 实验中的科学： 光线被水折射了，因而投射到纸上的颜色是阳光被分解之后的颜色，原理跟天空中彩虹的形成是一样的。当阳光以40到42度的角度照射空中的水珠时，阳光通过水珠时发生折射，投射到空中形成了彩虹。 知识问答：彩虹为什么总是弯曲的？ 想象你看着东边的彩虹，太阳在从背后的西边落下。白色的阳光(彩虹中所有颜色的组合)穿越了大气，向东通过了你的头顶，碰到了从暴风雨落下的水滴。当一道光束碰到了水滴，会有两种可能：一是光可能直接穿透过去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前缘，在进入时水滴内部产生弯曲，接着从水滴后端反射回来，再从水滴前端离开，往我们这里折射出来。这就是形成彩虹的光。 水滴对光的反射，折射加色散形成彩虹。色散后不同色光出射的方向不同，对一个水滴出射的光我们只有站在特定的观察点上才能看见特定的颜色光，而我们平时是站在固定的观察点上去看空中多个水滴，这样，不同水滴中出射的同一种色光能够到达眼睛，这些水滴
光学基础知识66196知识讲解
光学基础知识66196
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）
光学设计教程小知识点
1.2光学系统有哪些特性参数和结构参数？ 特性参数：（1）物距L（2）物高y或视场角ω（3）物方孔径角正弦sinU或光速孔径角h（4）孔径光阑或入瞳位置（5）渐晕系数或系统中每一个的通光半径 结构参数：每个曲面的面行参数（r，K，a4，a6，a8，a10）、各面顶点间距（d）、每种介质对指定波长的折射率（n）、入射光线的位置和方向 1.3轴上像点有哪几种几何像差？ 轴向色差和球差 1.4列举几种主要的轴外子午单色像差。 子午场曲、子午慧差、轴外子午球差 1.5什么是波像差？什么是点列图？它们分别适用于评价何种光学系统的成像质量？ 波像差：实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标。适用单色像点的成像。 点列图：对于实际的光学系统，由于存在像差，一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后，其像面交点是一弥散的散斑。适用大像差系统 2.1叙述光学自动设计的数学模型。 把函数表示成自变量的幂级数，根据需要和可能，选到一定的幂次，然后通过实验或数值计算的方法，求出若干抽样点的函数值，列出足够数量的方程式，求解出幂级数的系数，这样，函数的幂级数形式即可确定。像差自动校正过程，给出一个原始系统，线性近似，逐次渐进。 2.2适应法和阻尼最小二乘法光学自动设计方法各有什么特点，它们之间有什么区别？ 适应法：参加校正的像差个数m必须小于或等于自变量个数n，参加校正的像差不能相关，可以控制单个独立的几何像差，对设计者要求较高，需要掌握像差理论阻尼最小二乘法：不直接求解像差线性方程组，把各种像差残量的平方和构成一个评价函数Φ。通过求评价函数的极小值解，使像差残量逐步减小，达到校正像差的目的。它对参加校正的像差数m没有限制。 区别：适应法求出的解严格满足像差线性方程组的每个方程式；如果m>n或者两者像差相关，像差线性方程组就无法求解，校正就要中断。 3.1序列和非序列光线追迹各有什么特点？ 序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计。以面作为对象，光线从物平面开始，按照表面的先后顺序进行追迹，对每个面只计算一次。光线追迹速度很快。 非序列光线追迹主要用于需考虑散射和杂散光情况下，非成像系统或复杂形状的物体。以物体作为对象，光线按照物理规则，沿着自然可实现的路径进行追迹。计算时每一物体的位置由全局坐标确定。非序列光线追迹对光线传播进行更为细节的分析，计算速度较慢。3.2叙述采用光学自动设计软件进行光学系统设计的基本流程。 （1）建立光学系统模型： 系统特性参输入：孔径、视场的设定、波长的设定 初始结构输入：表面数量及序号、面行、表面结构参数输入 （2）像质评价 （3）优化：设置评价函数和优化操作数、设置优化变量、进行优化 （4）公差分析：公差数据设置、执行公差分析 3.3Zemax软件采用了什么优化算法？ 构造评价函数：最小二乘法、正交下降法（非序列光学系统）
光学基础知识98149
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
初二物理光学实验题专项练习【含答案】
初二物理光学实验题专项练习 一、光的反射定律 实验序号入射光线入射角反射角 1 AO 50°50° 2 CO 40°40° 3 EO 20°20° 1．如图1所示为研究光的反射规律的实验装置，其中O点为入射点，ON为法线，面板上每一格对应的角度均为10°．实验时，当入射光为AO时，反射光为OB；当入射光为CO时，反射光为OD；当入射光为EO时，反射光为OF．请完成下列表格的填写． 分析上述数据可得出的初步结论是：当光发生反射时，反射角等于入射 角． 2、如图2是探究光的反射规律的两个步骤 （1） 请你完成以下表格的填写。
实验序号入射角反射角 1 50°50 2 40°40° 3 20°20° （2）实验中，纸板应_“垂直”）__于平面镜。（填“平行”或“垂直”） （3）由甲图我们可以得到的结论是：_____当光发生反射时，反射角等于入 射角 ____； （4）由乙图我们可以得到的结论是：___当光发生反射时，反射光线和入射 光线、法线在同一平面内___。 （5）如果光线沿BO的顺序射向平面镜，则反射光线____会_____（填“会”或“不会”）与OA重合，说明了______当光发生反射时，_光路是可逆的 _ ____。 3、如图3在研究光的反射定律实验中，第一步：如图3A改变入 射光线的角度，观察反射光线角度是怎样改变？实验结论是：_当光发生反射时，反射角等于入射角；第二步：如图3B把纸张的右半面向前折或向后折，观察是否还能看到反射光线，实验结论是：看不到，说明当光发生反射时，反射光线和入射光线、法线在同一平面内。
4、如图4所示，课堂上，老师用一套科学器材进行“研究光的反射定律” 的实验演示，其中有一个可折转的光屏，光屏在实验中的作用是：(写出两条) ①显示光的传播路径，②探究反射光线、入射光线、法线是否共面 实验序号入射角反射角 1 15°75° 2 30°60° 3 45°45° （2）根据光的反射定律，如果入射角为20o，则反射角的大小是 20o。 （3）课后，某同学利用同一套实验器材，选择入射角分别为15o、30o、45o 的三条光线进行实验，结果得到了不同的数据，如图所示。经检查，三次试验中各 角度的测量值都是准确的，但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因 应该是将反射光线与反射面（或镜面）的夹角作为反射角。 5、为了探究光反射时的规律，小明进行了如图5所示的实验。 ⑴请在图5中标出反射角的度数。
(整理)光学与光学设计讲义
-與光學設計基本概念 1. 一般稱為可見光是位於光波帶中400~770 nm (0.1~0.77μ )，而波長較短為藍光，波長較長的為紅光。波長比可見光短的紫外光(UV)，而波長比可見光長的稱為紅外光(IR)，一般的光學玻璃或塑膠材料可應用之400~1500nm，而波長更長的IR區域(1.5~15μ )使用的光學材料為鍺或矽。 2. 光學鏡片置於空氣界面中，當光線經過透鏡時，光線會產生穿透與反射現像，而其中一部份會被光學材料吸收。所以折射率n之材料於空氣中的反射率計算式如下： R(反射率)={(n-1) / (n+1)}2 T(穿透率)=(1-R)X X為透鏡的面數，而此計算值時是忽略材料的吸收率。 3. 當鏡片產生反射現像，而此時反射光被別的面再反射或鏡筒內面產生反射而到達成像面時，這會造成降低像質之有害光，而有害光擴大至像面整體時，則會產生某種像，我們稱為鬼影(像)。而防止鬼影的產生與界面反射的方法：(1)鏡片鍍膜(Coating)( 2)鏡片塗墨。 光線射入n和n’的交界處的情形，有些光線被反射，有些被折射，而產生反射線和折射線，而反射線在同介質中依據光程的極值行進方向，這就是反射現象。另外折射線在折射率為n的介質裡斜射入折射率為n’的介質時，由於光在不同介質裡的速率不相同，因此就改變了進行方向，這就是折射現象。如下圖： 這些光線都遵守下面這些光學基本原則： ?入射線、反射線、折射線和法線在同一平面上。 ?入射角i等於反射角r（反射律）。 ?入射角i至折射角t的關係必遵循Snell's law 由於折射率是波長的函數n(λ)，因各單色光的折射率各不相同，所以造成折射方向有所差異，或是說不同波長的光在介質內行進的速度不同所造成，這個現象，稱之為色散(dispersion)。
-光学基础知识
光学基础知识 物理学的一个部门。光学的任务是研究光的本性，光的辐射、 传播和接收的规律；光和其他物质的相互作用（如物质对光的吸收、散射、光的 机械作用和光的热、电、化学、生理效应等）以及光学在科学技术等方面的应用。 17世纪末，牛顿倡立“光的微粒说”。当时，他用微粒说解释观察到的许多光学现象，如光的直线性传播，反射与折射等，后经证明微粒说并不正确。1678 年惠更斯创建了“光的波动说”。波动说历时一世纪以上，都不被人们所重视， 完全是人们受了牛顿在学术上威望的影响所致。当时的波动说，只知道光线会在 遇到棱角之处发生弯曲，衍射作用的发现尚在其后。1801年杨格就光的另一现象（干涉）作实验（详见词条：杨氏干涉实验）。他让光源S的光照亮一个狭长的缝隙S，这个狭缝就可以看成是一条细长的光源，从这个光源射出的光线再通1 过一双狭缝以后，就在双缝后面的屏幕上形成一连串明暗交替的光带，他解释说 光线通过双缝以后，在每个缝上形成一新的光源。由这两个新光源发出的光波在 抵达屏幕时，若二光波波动的位相相同时，则互相叠加而出现增强的明线光带， 若位相相反，则相互抵消表现为暗带。杨格的实验说明了惠更斯的波动说，也确
定了惠更斯的波动说。同样地，19世纪有关光线绕射现象之发现，又支持了波动说的真实性。绕射现象只能借波动说来作满意的说明，而不可能用微粒说解释。 20世纪初，又发现光线在投到某些金属表面时，会使金属表面释放电子，这种现象称为“光电效应”。并发现光电子的发射率，与照射到金属表面的光线强度 成正比。但是如果用不同波长的光照射金属表面时，照射光的波长增加到一定限 度时，既使照射光的强度再强也无法从金属表面释放出电子。这是无法用波动说 解释的，因为根据波动说，在光波的照射下，金属中的电子随着光波而振荡，电 子振荡的振幅也随着光波振幅的增强而加大，或者说振荡电子的能量与光波的振 幅成正比。光越强振幅也越大，只要有足够强的光，就可以使电子的振幅加大到 足以摆脱金属原子的束缚而释放出来，因此光电子的释放不应与光的波长有关。 但实验结果却违反这种波动说的解释。爱因斯坦通过光电效应建立了他的光子学 说，他认为光波的能量应该是“量子化”的。辐射能量是由许许多多分立能量元 组成，这种能量元称之为“光子”。光子的能量决定于方程 E=hν
初中物理光学实验题练习
初中物理光学实验精选 1.平面镜成像 1．小明利用平板玻璃、两段完全相同的蜡烛等器材探究平面镜成像的特点。 (1)选用玻璃板的目的是。 (2)选取两段完全相同蜡烛的目的是。如果将点燃的蜡烛远离玻璃板， 则像将移动。 2.．在探究“平面镜成像规律”时 （1）用平面镜做实验（填“能”与“不能”） （2）用平板玻璃代替平面镜做实验，其好处是： 。 3.．一组同学在探究平面镜成像的特点时，将点燃的蜡烛A放在玻璃板的一侧，看到玻璃板 后有蜡烛的像。 （1）此时用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移 动，发现无法让它与蜡烛A的像完全重合（图甲）。你分析出现 这种情况的原因可能是：。 （2）解决上面的问题后，蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合，说 明。 （3）图乙是他们经过三次实验后，在白纸上记录的像与 物对应点的位置。他们下一步应该怎样利用和处理这张“白纸” 上的信息得出实验结论。 ____________________________________________。 （4）他们发现，旁边一组同学是将玻璃板和蜡烛放在方格纸上进行 实验的。你认为选择白纸和方格纸哪种做法更好？说出你的理由： ____________________________________________。 2.凸透镜成像 1．小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”实验（如图）： ⑴要使烛焰的像能成在光屏的中央，应将蜡烛向▲（填“上”或“下”）调整． ⑵烛焰放距凸透镜20cm处，移动光屏至某位置，在光屏烛焰透镜光屏 图乙 原放置 玻璃板 图甲纸 A B
上得到一个等大清晰的像，则凸透镜的焦距是cm． ⑶使烛焰向右移动2cm，此时应该将光屏向（填“左”或“右”）移至另一位置，才能得到一个倒立、（填“放大”、“缩小”或“等大”）的清晰实 2.在“探究凸透镜成像规律”时，所用的凸透镜的焦距为10cm。 ①现将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图16 所示的光具座上进行实验。若图中C位 置上放置光屏，则B位置上应放置＿＿ ＿＿＿＿。 ②如图16所示，，现要在光屏上成缩小的像，蜡烛应向＿＿＿＿＿＿移动，光屏应向＿＿＿＿＿移动。（填“左”或“右”） 3.关于凸透镜： （1）在探究凸透镜成像的实验中，王聪同学先将凸透镜对着太阳光， 调整凸透镜和白纸间的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点，如图所示，这一操作的目的是； （2）在探究凸透镜成像的实验中，由于蜡烛火焰的高度不合适，在光屏上 得到如图所示不完整的像，要得到蜡烛火焰完整的像，应将蜡烛向 调节； （3）照相机是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理制成的；教室里的投影仪是利用凸透镜成倒立、实像的原理制成的。 4【探究名称】探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关 【提出问题】小明通过前面物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜.在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（图22甲），看到手指的像；然后再用它观察远处的房屋（图22乙），看到房屋的像.（选填“放大”、“等大”或“缩小”）他想：凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关？[来源:学.科.网]
光学设计软件介绍
光学设计 ZEMAX是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Sequential及Non-Sequential的软件。版本等级有SE：标准版，XE：完整版，EE：专业版（可运算Non-Sequential），是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。 ZEMAX的主要特色：分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt；优化：表栏式merit function参数输入，对话窗式预设merit function参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。 CODE V是Optical Research Associates推出的大型光学设计软件，功能非常强大，价格相当昂贵CODE V提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外，软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、衍射光束传播、能量分布曲线、部分相干照明、偏振影响分析、透过率计算、一维物体成像模拟等多种独有的分析计算功能。是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件，近三十多年来，Code V进行了一系列的改进和创新，包括：变焦结构优化和分析；环境热量分析；MTF和RMS波阵面基础公差分析；用户自定义优化；干涉和光学校正、准直；非连续建模；矢量衍射计算包括了偏振；全球综合优化光学设计方法。 CODE V是美国著名的Optical Research Associates（ORA?）公司研制的具有国际领先水平的大型光学工程软件。自1963年起，该公司属下数十名工程技术人员已在CODE V程序的研制中投入了40余年的心血，使其成为世界上分析功能最全、优化功能最强的光学软件，为各国政府及军方研究部门、著名大学和各大光学公司广泛采用1994年，ORA公司聘请北京理工大学光电工程系为其中国服务中心。与国际上其它商业性光学软件相比，CODE V的优越性突出地表现在以下几个方面 CODE V可以分析优化各种非对称非常规复杂光学系统。这类系统可带有三维偏心或倾斜的元件；各类特殊光学面如衍射光栅、全息或二元光学面、复杂非球面、以及用户自己定义的面型；梯度折射率材料和阵列透镜等等。程序的非顺序面光线追迹功能可以方便地处理屋脊棱镜、角反射镜、导光管、光纤、谐振腔等具有特殊光路的元件；而其多重结构的概念则包括了常规变焦镜头，带有可换元件、可逆元件的系统，扫描系统和多个物像共轭的系统。40多年来，世界各地的用户已成功地利用CODE V设计研制了大量照相镜头、显微物镜、光谱仪器、空间光学系统、激光扫描系统、全息平显系统、红外成像系统、紫外光刻系统等等，举不胜举。近几年内，CODE V软件又被广泛地应用于光电子和光通讯系统的设计和分析。光学设计的第一步是要为系统确定合理的初始结构。为此CODE V提供了独有的“镜头魔棒”功能，用户只需输入所要设计的系统的使用波段、相对孔径、视场、变倍比等参数，软件即可从自带的专利库中找出对应的结构以供选择。 CODE V软件中优化计算的评价函数可以是系统的垂轴像差、波像差或是用户定义的其它指标，也可以直接对指定空间频率上的传递函数值进行优化。经过改进的阻尼最小二乘优化算法用拉格朗日乘子法提供既方便又精确的边界条件控制。除了程序本身带有大量不同的优化约束量供选用外，用户还可以根据需要灵活地定义各种新的约束量。此外，以往的优化算法无法克服存在于光学系统结构参量的高度非线性解空间中的大量局部极小，故此自动设计的结果是一个与初始参数接近的像质相对较好的结构，而不一定是全局最优设计。为解决这一问题，ORA公司在CODE V软件中加入了强大的全局优化功能（Global Synthesis）。这种被该公司
光学设计基本知识
一、关于光线： 光源发出之光，通过均匀的介质时，恒依直线进行，叫做光的直进。此依直线前进之光，代表其前进方向的直线，称之为“光线”。光线在几何光学作图中起着重要作用。在光的直线传播，反射与折射以及研究透镜成像中，都是必不可少且要反复用到的基本手段。应注意的是，光线不是实际存在的实物，而是在研究光的行进过程中细窄光束的抽象。正像我们在研究物体运动时，用质点作为物体的抽像类似。 二、光的反射 光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播 方向又返回原来物质中的现象。 反射定律： 1.入射光线、反射光线与法线（即通过入射点 且垂直于入射面的线）同在一平面内，且入射 光线和反射光线在法线的两侧； 2.反射角等于入射角（其中反射角是法线与反 射线的夹角。入射角是入射线与法线的夹角）。在同一条件下，如果光沿原来的反射线的逆方向射到界面上，这时的反射线一定沿原来的入射线的反方向射出。这一点谓之为“光的可逆性”。 三、光的折射 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。 折射定律 1、折射光线和入射光线分居法线两侧 （法线居中，与界面垂直） 2、折射光线、入射光线、法线在同一平面内。 （三线两点一面） 3、当光线从空气斜射入其它介质时，角的性 质：折射角(密度大的一方)小于入射角（密度 小的一方）；（在真空中的角总是大的，其次是 空气） 4、当光线从其他介质射入空气时，折射角大于 入射角。 5、在相同的条件下，折射角随入射角的增大 （减小）而增大（减小）。 6、折射光线与法线的夹角，叫折射角。 7、光从空气斜射入水中或其他介质时，折射光 线向法线方向偏折，折射角小于入射角。 8、光从空气垂直射入水中或其他介质时，传播方向不变。
第六节 衍光学基础实验
第六节衍射光学基础实验 实验一菲涅耳衍射实验 一、引言： 利用惠更斯原理，可以定性地从某时刻的已知波阵面位置求出后面另一时刻的波阵面位置。但惠更斯原理的子波假设不涉及子波的强度和相位，因而无法解释衍射图样中的光强分布。菲涅耳在惠更斯的子波假设基础上，提出了子波相干叠加的思想，从而建立了反映光的衍射规律的惠更斯－菲涅耳原理：波阵面前方空间某点处的光振动取决于到达该点的所有子波的相干叠加。在此原理的基础上，我们得到了菲涅耳衍射积分公式，并在不同近似下，归纳出在两类不同的衍射现象。菲涅耳衍射是光源—障碍物和障碍物—接收屏的距离中至少有一个是有限远的衍射。 二、实验目的： （1）观察和验证圆孔和单缝菲涅耳衍射现象 （2）改变衍射屏大小形状和距离，观察衍射变化的规律 （2）用所学知识对该现象进行解释 三、基本原理： 3.1 菲涅耳衍射的一般装置如图所示，其中S是点光源，K是开有某种形状孔径的衍射屏（或不透明屏），P是观察屏，且在距离衍射屏不太远的地方。（通常光源离衍射屏的距离都要比衍射屏上的孔径大得多，为简单起见可以认为光源发出的光波垂直照射在衍射屏上，即只要观察屏离衍射屏不远，也可以用平行光照明。） S/ 点合振幅的大小取决于露出的半波带数 由上式可知，对于圆孔中心和光源的直线S S/上的不同点所露出的半波带数目亦不相同，因而在这条直线上移动观察屏时会发现，某些点的光强最大，而另 不变时，改变圆孔半径ρ也会使考察点一些点的光强为最小。另一方面，R和R o 的光强度有明暗交替的变化。
3.2 在许多实验中，要求使用纯净的、无杂波的激光束，然而由于反射镜、扩束镜上的瑕疵、灰尘、油污，以及光束经过的空气中悬浮的微粒等，使扩束后的光场中存在许多衍射斑纹（相干噪声）。为了改善光场质量，使扩束后的激光具有平滑的光强分布，常采用空间滤波即针孔滤波的方法。 激光束近似具有高斯型振幅或光强分布，细激光束经过短聚焦的透镜聚焦后，根据傅立叶光学的原理，在透镜后焦面上出现输入光场的傅立叶变换谱，仍然是高斯分布。实际输入的光束为高斯型分布与噪声函数的叠加，而噪声函数中的高频成分一般很丰富，因而可以认为谱面上的噪声谱和信号谱是近似分离的，因此只要选择适当的针孔直径，就可以滤去噪声，获得平滑的高斯分布。也就是说，针孔只让激光束中的无干扰部分通过，起着低通滤波器的作用。它能限制光束的大小，消除扩束镜及其在扩束以前光束经过的光学元件所产生的高噪声。针孔滤波器一般是厚度为0.5mm 的铟钢片，它要用激光打孔的方法，制成5～30μm 的针孔。 针孔在使用时要放在扩束镜后焦面上的亮斑处。通常针孔和扩束镜安装在一个支架上，针孔的位置可用三个互相垂直的方向调节钮调节方向 前后调节 垂直调节 左右调节 图2 针孔滤波器示意图 针孔 杂散光
光学设计常用术语解释及英汉对照翻译汇总
第一部分最基本的术语及英汉对照翻译 1、时谱：time-spectrum In this paper, the time-spectrum characteristics of temporal coherence on the double-modes He-Ne laser have been analyzed and studied mainly from the theory, and relative time-spectrum formulas and experimental results have been given. Finally, this article still discusses the possible application of TC time-spectrum on the double-mode He-Ne Iaser. 本文重点从理论上分析研究了双纵模He-Ne激光时间相干度的时谱特性(以下简称TC 时谱特性),给出了相应的时谱公式与实验结果,并就双纵模He-Ne激光TC时谱特性的可能应用进行了初步的理论探讨。 2、光谱：Spectra Study on the Applications of Resonance Rayleigh Scattering Spectra in Natural Medicine Analysis 共振瑞利散射光谱在天然药物分析中的应用研究 3、光谱仪：spectrometer Study on Signal Processing and Analysing System of Micro Spectrometer 微型光谱仪信号处理与分析系统的研究 4、单帧：single frame Composition method of color stereo image based on single fram e image 基于单帧图像的彩色立体图像的生成 5、探测系统:Detection System Research on Image Restoration Algorithms in Imaging Detection System 成像探测系统图像复原算法研究 6、超光谱：Hyper-Spectral Research on Key Technology of Hyper-Spectral Remote Sensing Image Processing 超光谱遥感图像处理关键技术研究 7、多光谱：multispectral multi-spectral multi-spectrum Simple Method to Compose Multi spectral Remote Sensing Data Using BMP Image File 用BMP 图像文件合成多光谱遥感图像的简单方法 8、色散：dispersion
光学基础实验指导书
目录 实验一用自准法测薄凸透镜焦距f (2) 实验二用位移法测薄凸透镜焦距f (4) 的测量 (6) 实验三目镜焦距f e 实验四自组显微镜 (8) 实验五自组望远镜 (10) 实验六自组透射式幻灯机（投影系统） (12) 实验七测节点位置及透镜组焦距 (14) 实验八自组加双波罗棱镜的正像望远镜 (17) 实验九杨氏双缝干涉 (19) 实验十菲涅尔双棱镜干涉 (22) 实验十一菲涅尔双面反射镜干涉 (25) 实验十二洛埃镜干涉 (28) 实验十三牛顿环装置 (30) 实验十四夫郎和费单缝衍射 (33) 实验十五夫郎和费圆孔衍射 (36) 实验十六菲涅尔单缝衍射 (38) 实验十七菲涅尔圆孔衍射 (39) 实验十八菲涅尔直边衍射 (41) 实验十九偏振光分析 (43) 实验二十棱镜摄谱仪 (49) 实验二十一光栅单色仪 (51) 实验二十二全息照相 (54) 实验二十三制作全息光栅 (59) 实验二十四阿贝成像原理和空间滤波 (62) 实验二十五θ调制和颜色合成 (66) 实验二十六测量空气折射率 (68) *实验二十七等倾干涉 (72) *实验二十八法布里—珀罗干涉 (76) 实验二十九迈克尔逊干涉仪的调节和使用 (80)
实验一用自准法测薄凸透镜焦距f (测量实验) 一、实验目的 ⑴掌握简单光路的分析和调整方法 ⑵了解、掌握自准法测凸透镜焦距的原理及方法 二、实验原理 当发光点（物）处在凸透镜的焦平面时，它发出的光线通过透镜后将成为一束平行光。若用与主光轴垂直的平面镜将此平行光反射回去，反射光再次通过透镜后仍会聚于透镜的焦平面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。 三、实验仪器 1、带有毛玻璃的白炽灯光源S 2、品字形物象屏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 6、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 10、通用底座： SZ-04 四、仪器实物图及原理图 图一 五、实验步骤 1、把全部元件按图一的顺序摆放在平台上，靠拢，调至共轴。而后拉开一定的距离。
光学基础知识
光学基础知识：焦点、弥散圆、景深：概念与计算 2009/03/30 23:04 先介绍几个概念： 1、焦点(focus) 与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状的扩散开来，这个聚集所有光线的一点，就叫做焦点。 2、弥散圆(circle of confusion) 在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影象变成模糊的，形成一个扩大的圆，这个圆就叫做弥散圆。 在现实当中，观赏拍摄的影象是以某种方式(比如投影、放大成照片等等)来观察的，人的肉眼所感受到的影象与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系，如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力，在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的。这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆(permissible circle of confusion)。
不同的厂家、不同的胶片面积都有不同的容许弥散圆直径的数值定义。一般常用的是： 画幅 24mm x 36mm 6cm x 9cm 4" x 5" 弥散圆直径 0.035mm 0.0817mm 0.146mm 35mm照相镜头的容许弥散圆，大约是底片对角线长度的1/1000~1/1500左右。前提是画面放大为5x7英寸的照片，观察距离为25~30cm。 3、景深(depth of field) 在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离就叫景深，即：在被摄主体(对焦点)前后，其影像仍然有一段清晰范围的，就是景深。换言之，被摄体的前后纵深，呈现在底片面的影象模糊度，都在容许弥散圆的限定范围内。
景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。对于固定焦距和拍摄距离，使用光圈越小，景深越大。 以持照相机拍摄者为基准，从焦点到近处容许弥散圆的的距离叫前景深，从焦点到远方容许弥散圆的距离叫后景深。 4、景深的计算 下面是景深的计算公式。其中：
光学基础实验要点
实验1 光的直线传播规律 实验目的： 1.验证光的直线传播规律 2.了解照相机的基本原理 一、实验仪器制作过程及成品描述 1、用纸卷两个略有大小的圆筒，使之刚好能够互相套入。 2、使其内表面为黑色，以保证不透光和没有内表面反射。 3、将大的圆筒一端用黑色的纸板封闭，并用针戳一个小孔，在小的圆筒一端贴一张薄的白纸作为观察屏。 4、移动屏与孔的距离，观察小孔成像的变化，并使能观察到一个倒立的像。 二、实验原理 由光的直线传播原理可知：当使用一个极小的孔（0.5mm）时，远处传来的光将被限制成为一束极细的光线。由物体上不同部位发出的光线通过小孔后，只能到达屏幕的对应位置，形成了对应于物的像。 三、实验步骤及现象 步骤：在光具座上面依次放上光源（点亮的蜡烛）、制作好的小孔成像系统、物屏，使焰心、小孔和屏幕中心大致在一条直线上，接着，在其他条件不变的情况下，依次改变入射光的强度、通光孔径（即小孔）的大小、成像装置与物体之间的距离、物屏和小孔之间的距离，并观察所成的像的变化的情况。 现象：以下两个因素会对像的大小造成影响： 1、孔径的大小。孔径越大，像越大，反之亦然。 2、相机与物体之间的距离。距离越长，像越小，反之亦然。 四、自问自答 1．小孔与观察屏的距离与像的大小关系。 答：蜡烛距小孔越近或毛玻璃屏距小孔越远，得到的像越大，且小孔成像大小都
是倒立的。 2．小孔成像有“景深”的问题吗，为什么？ 答：当小孔足够小时，理论上是没有景深问题的。因为光是直线传播，不需要对焦，其成像最远景深为无限远，无论多近或者多远都能成像清晰。但事实上孔径都是有一定大小的，故景深问题仍然存在。 3．仔细观察所成的像，边缘和中间有几个不同点？解释之。 答：中间更亮，更稳定；边缘则不然。由于孔径小，故光线通过小孔时有可能发生衍射现象，导致像的边缘变得模糊。 4. 什么是明视距离？在观察器中，筒长250mm是按明视距离确定的，如果改变内筒筒长，是否可以？请说明理由。 答：明视距离就是在合适的照明条件下，眼睛最方便、最习惯的工作距离。最适合正常人眼观察近处较小物体的距离，约25厘米。不可以改变内筒筒长，否则不适合人眼观察。