RLE-ME01-光学系统像差测量实验-实验讲义
光学系统像差测量实验RLE-ME01实验讲义版本：2012发布日期：2012年8月前言实际光学系统与理想光学系统成像的差异称为像差。
光学系统成像的差异是《工程光学》课程重要章节，也是教学的难点章节，针对此知识点的教学实验产品匮乏。
RealLight®开发的像差测量实验采用专门设计的像差镜头，像差现象清晰；涉及知识点紧贴像差理论的重点内容，是学生掌握像差理论的非常理想的教学实验系统。
目录1．光学系统像差的计算机模拟1.1.引言---------------------------------------------11.2.实验目的-----------------------------------------11.3.实验原理-----------------------------------------11.4.实验仪器-----------------------------------------41.5.实验步骤-----------------------------------------41.6.思考题-------------------------------------------52. 平行光管的调节使用及位置色差的测量2.1.引言---------------------------------------------62.2.实验目的-----------------------------------------62.3.实验原理-----------------------------------------62.4.实验仪器-----------------------------------------72.5.实验步骤-----------------------------------------82.6.实验数据处理-------------------------------------92.7.思考题-------------------------------------------93. 星点法观测光学系统单色像差3.1.引言---------------------------------------------103.2.实验目的-----------------------------------------103.3.实验原理-----------------------------------------103.4.实验仪器-----------------------------------------113.5.实验步骤----------------------------------------123.6.思考题------------------------------------------144. 阴影法测量光学系统像差与刀口仪原理4.1.引言--------------------------------------------154.2.实验目的----------------------------------------154.3.实验原理----------------------------------------154.4.实验仪器----------------------------------------164.5.实验步骤----------------------------------------164.6.思考题------------------------------------------175. 剪切干涉测量光学系统像差5.1.引言--------------------------------------------185.2.实验目的----------------------------------------185.3.实验原理----------------------------------------185.4.实验仪器----------------------------------------215.5.实验步骤----------------------------------------215.6.思考题------------------------------------------266. 参考文献实验1 光学系统像差的计算机模拟1.1引言如果成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光线通过系统以后,应该聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。
但实际光学系统成像不可能完全符合理想，物点光线通过光学系统后在像空间形成具有复杂几何结构的像散光束，该像散光束的位置和结构通常用几何像差来描述。
1.2实验目的掌握各种几何象差产生的条件及其基本规律，观察各种象差现象的计算机模拟效果图。
1.3实验原理光学系统所成实际象与理想像的差异称为像差，只有在近轴区且以单色光所成像之像才是完善的（此时视场趋近于0，孔径趋近于0）。
但实际的光学系统均需对有一定大小的物体以一定的宽光束进行成像，故此时的像已不具备理想成像的条件及特性，即像并不完善。
可见，象差是由球面本身的特性所决定的，即使透镜的折射率非常均匀，球面加工的非常完美，像差仍会存在。
几何像差主要有七种：球差、彗差、像散、场曲、畸变、位置色差及倍率色差。
前五种为单色像差，后二种为色差。
a.球差轴上点发出的同心光束经光学系统后，不再是同心光束，不同入射高度的光线交光轴于不同位置，相对近轴像点（理想像点）有不同程度的偏离，这种偏离δ'）。
如图1-1所示。
称为轴向球差，简称球差（L图1-1 轴上点球差b.慧差彗差是轴外像差之一，它体现的是轴外物点发出的宽光束经系统成像后的失对称情况，彗差既与孔径相关又与视场相关。
若系统存在较大彗差，则将导致轴外像点成为彗星状的弥散斑，影响轴外像点的清晰程度。
如图1-2所示。
图1-2 慧差c.像散像散用偏离光轴较大的物点发出的邻近主光线的细光束经光学系统后，其子午焦线与弧矢焦线间的轴向距离表示：tst s x x x '''=-式中，t x ',s x '分别表示子午焦线至理想像面的距离及弧矢焦线?会得到不同形状的物至理想像面的距离，如图1-3所示。
图1-3 像散当系统存在像散时，不同的像面位置会得到不同形状的物点像。
若光学系统对直线成像，由于像散的存在其成像质量与直线的方向有关。
例如，若直线在子午面内其子午像是弥散的，而弧矢像是清晰的；若直线在弧矢面内，其弧矢像是弥散的而子午像是清晰的；若直线既不在子午面内也不在弧矢面内，则其子午像和弧矢像均不清晰，故而影响轴外像点的成像清晰度。
d.场曲使垂直光轴的物平面成曲面像的像差称为场曲。
如图1-4所示。
子午细光束的交点沿光轴方向到高斯像面的距离称为细光束的子午场曲；弧矢细光束的交点沿光轴方向到高斯像面的距离称为细光束的弧矢场曲。
而且即使像散消失了（即子午像面与弧矢像面相重合），场曲依旧存在（像面是弯曲的）。
场曲是视场的函数，随着视场的变化而变化。
当系统存在较大场曲时，就不能使一个较大平面同时成清晰像，若对边缘调焦清晰了，则中心就模糊，反之亦然。
图1-4 场曲e.畸变畸变描述的是主光线像差，不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的交点高度并不等于理想像高，其差别就是系统的畸变，如图1-5所示。
由畸变的定义可知，畸变是垂轴像差，只改变轴外物点在理想像面的成像位置，使像的形状产生失真，但不影响像的清晰度。
图1-5 畸变1.4实验仪器电脑主机及显示器一套、像差模拟软件1.5实验步骤1 在配套软件光盘中找到文件夹。
2 将此文件夹拷贝到电脑本地硬盘。
3 在文件夹中运行文件。
4 点击右侧按钮选取所需要模拟的像差现象图。
效果图如下：图1-6-1 球差模拟效果图图1-6-2慧差模拟效果图图1-6-3 像散模拟效果图图1-6 像差模拟效果图1.6 思考题a. 场曲有什么特点，它与像散有什么关系？答：场曲引起像面弯曲，场曲与孔径无关，它只是视场的函数，当视场为零时，不存生场曲；像散是由于场曲引起的，子午细光束交点与弧矢细光束交点重合时，不存生像散。
实验2平行光管的调节使用及位置色差的测量2.1引言平行光管是一种长焦距、大口径，并具有良好像质的仪器，与前置镜或测量显微镜组合使用，既可用于观察、瞄准无穷远目标，又可作光学部件，光学系统的光学常数测定以及成像质量的评定和检测。
2.2实验目的a.了解平行光管的结构及工作原理b.掌握平行光管的使用方法c.了解色差的产生原理d.学会用平行光管测量球差镜头的色差2.3 基本原理根据几何光学原理,无限远处的物体经过透镜后将成像在焦平面上;反之,从透镜焦平面上发出的光线经透镜后将成为一束平行光。
如果将一个物体放在透镜的焦平面上,那么它将成像在无限远处。
图2-1 为平行光管的结构原理图。
它由物镜及置于物镜焦平面上的分划板,光源以及为使分划板被均匀照亮而设置的毛玻璃组成。
由于分划板置于物镜的焦平面上,因此,当光源照亮分划板后,分划板上每一点发出的光经过透镜后,都成为一束平行光。
又由于分划板上有根据需要而刻成的分划线或图案,这些刻线或图案将成像在无限远处。
这样,对观察者来说,分划板又相当于一个无限远距离的目标。
图2-1 平行光管的结构原理图根据平行光管要求的不同,分划板可刻有各种各样的图案。
图2-2 是几种常见的分划板图案形式。
图2-2（a ）是刻有十字线的分划板,常用于仪器光轴的校正;图2-2 (b) 是带角度分划的分划板,常用在角度测量上;图2-2 (c) 是中心有一个小孔的分划板,又被称为星点板;图2-2 (d) 是鉴别率板,它用于检验光学系统的成像质量。
鉴别率板的图样有许多种,这里只是其中的一种;图2-2 (e) 是带有几组一定间隔线条的分划板,通常又称它为玻罗板,它用在测量透镜焦距的平行光管上。
图2-2 分划板的几种形式光学材料对不同波长的色光有不同的折射率，因此同一孔径不FCF C L L L '''∆=-同色光的光线经过光学系统后与光轴有不同的交点。
不同孔径不同色光的光线与光轴的交点也不相同。
在任何像面位置，物点的像是一个彩色的弥散斑，如图2-3所示。
各种色光之间成像位置和成像大小的差异称为色差。
图2-3 轴上点色差轴上点两种色光成像位置的差异称为位置色差，也叫轴向色差。
对目视光学系统用FCL '∆表示，即系统对F 光（486nm ）和C 光（656nm ）消色差 FCF C L L L '''∆=-（2-1） 对近轴去表示为FCF C l l l '''∆=-（2-2） 根据定义可知，位置色差在近轴区就已产生。
光学系统的像差
如光学系统存在正畸变即实际像高大于 理想像高，所成的像为枕形，负畸变则 成桶形。
畸变只引起变形，不影响像的清晰度
21
畸变
光学系统对共轭面上不同高度的 物体垂轴放大率不同产生畸变.
桶形畸变 负畸变
枕形畸变
物
正畸变
像
像失真，但不影响像 的清晰度（是由于垂 轴放大率不同）.
22
畸变使像变形
23
理想成像的要求 出入射光束为同心光束，只有近轴区成
像才是理想成像。
1
像差概念的导出
实际光学系统中,存在着远轴区产生的实际 像与近轴区产生的理想像之间的偏离。此时, 从物体上任一点发出的光束通过光学系统后 不能会聚为一点,而形成一弥散斑,使像不能 严格地表现出原物体形状,这就是像差。
2
实际光学系统中轴上点的成像
30
近轴物近轴光线成像的色差
123
不同波长的光，焦距不同,像的位置不 同．在1,2,3三截面上,形成的光环半
径不同.
31
色差严重影响光学系统成像性质，一般 光学系统都必须校正色差。可以用正负 透镜适当组合来校正位置色差。
32
影响位置色差的主要因素：
随孔径角的增大而增大 与光学材料的折射率和色散率有关 与透镜的焦距有关
五、色像差
用白光进行成像时，除了每种单色光仍会产生 五种单色像差外，还会因不同色光有不同折射率 造成的色散，而使不同的色光有不同的传播光路， 从而呈现出因不同色光的光路差别而引起的像差， 称之为色像差（简称色差）。色像差因性质不同 而分为位置色差和倍率色差两种。
24
•色差:
位置（轴向）色差 倍率（横向）色差
B
37
倍率色差随视场的增大而增大，由于倍 率色差的存在，使物体边缘呈现彩色， 从而，造成白光所成的像呈现彩色斑。
实验光学像差的观察
实验 光学像差的观察专业___________________ 学号___________________ 姓名___________________一、预习要点1. 了解色差、球差、景深、慧差的概念及成像规律；2. 了解如何调节光学系统的等高共轴，如何使用左右逼近法记录成像位置；3. 在课前写好预习报告，上课时务必将预习报告和原始数据表格一并带来，否则扣分。
二、实验内容分别观察与测量色差、球差和景深，并计算表格中其余物理量；观察慧差（选做）。
三、实验注意事项1. 实验开始前，不得随意触碰仪器，否则扣分；实验时，不得用手触摸透镜的光学面，玻璃制品易碎，应轻拿轻放，暂时不需要使用的光学元件，应插在架子上，避免跌落等造成损坏；实验结束后，将白光源以外的光学元件全部插在架子上，所有光具座留在光学导轨上；2. 每进行一项实验，在摆放好光学元件后，都应利用透镜的二次成像法调节系统的等高共轴；3. 在记录成像位置时，都必须使用左右逼近法来寻找成像清晰的范围；4. 为减少光学实验对眼睛的伤害，本实验全部为单次测量，在寻找清晰的像时，应尽可能准确；5. 光学导轨的最小分度值为1mm ，读数时以mm 为单位，估读到0.1mm 。
四、数据处理要求（将答案填入数据表格即可）利用高斯公式求出实验中所有相距的理论值uf v u f=+理；计算所有表格中的成像范围R L d x x =-、平均值()2L R x x x =+以及相距的测量值=v x x -凸测。
五、思考题与实验总结1. 根据表1的实验数据完成以下空格：观察色差时，不同色光的成像位置不同，从左到右依次为________色（波长范围________~________nm ）、________色（波长范围________~________nm ）和________色（波长范围________~________nm ）；其中，________色光与白色光的清晰成像位置差别最大。
光学像差的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光学像差的产生原理及分类；2. 掌握光学像差实验的基本方法；3. 通过实验观察不同类型的光学像差，加深对光学像差理论的理解。
二、实验原理光学像差是指实际光学系统在成像过程中，由于光线传播路径的偏差，导致成像质量下降的现象。
根据像差是否与颜色有关，可以分为色像差和色差；根据像差产生的位置，可以分为轴上像差和轴外像差。
本实验主要研究球差、彗差、像散和场曲等基本像差。
球差是由于光线在通过透镜时，不同入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；彗差是由于光线在通过透镜时，同一入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；像散是由于光线在通过透镜时，同一入射角度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降；场曲是由于光线在通过透镜时，不同高度的光线在像平面上聚焦到不同的位置，导致成像质量下降。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：光学像差实验装置、光源、光阑、成像屏、光具座等；2. 实验材料：不同焦距的透镜、不同形状的光阑、成像屏等。
四、实验步骤1. 准备实验装置，将光源、光阑、透镜、成像屏等按照实验要求放置在光具座上；2. 调整光具座，使光源发出的光线垂直照射到透镜上；3. 观察不同类型的光学像差现象，并记录实验数据；4. 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 球差实验：观察不同焦距的透镜在成像过程中的球差现象，发现球差随着焦距的增加而增大；2. 彗差实验：观察不同形状的光阑在成像过程中的彗差现象，发现彗差随着光阑形状的变化而变化；3. 像散实验：观察不同高度的光线在成像过程中的像散现象，发现像散随着高度的增加而增大；4. 场曲实验：观察不同高度的光线在成像过程中的场曲现象，发现场曲随着高度的增加而增大。
六、实验结论1. 光学像差是实际光学系统在成像过程中普遍存在的一种现象，对成像质量有较大影响；2. 通过实验，掌握了光学像差实验的基本方法，加深了对光学像差理论的理解；3. 在光学系统设计过程中，应充分考虑像差的影响，采取相应的措施进行像差校正，以提高成像质量。
RLE-ME01-光学系统像差测量实验-实验讲义
光学系统像差测量实验RLE-ME01实验讲义版本：2012 发布日期：2012年8月前言实际光学系统与理想光学系统成像的差异称为像差。
光学系统成像的差异是《工程光学》课程重要章节，也是教学的难点章节，针对此知识点的教学实验产品匮乏。
RealLight®开发的像差测量实验采用专门设计的像差镜头，像差现象清晰；涉及知识点紧贴像差理论的重点内容，是学生掌握像差理论的非常理想的教学实验系统。
目录1．光学系统像差的计算机模拟1.1.引言---------------------------------------------11.2.实验目的-----------------------------------------11.3.实验原理-----------------------------------------11.4.实验仪器-----------------------------------------41.5.实验步骤-----------------------------------------41.6.思考题-------------------------------------------52. 平行光管的调节使用及位置色差的测量2.1.引言---------------------------------------------62.2.实验目的-----------------------------------------62.3.实验原理-----------------------------------------62.4.实验仪器-----------------------------------------72.5.实验步骤-----------------------------------------82.6.实验数据处理-------------------------------------92.7.思考题-------------------------------------------93. 星点法观测光学系统单色像差3.1.引言---------------------------------------------103.2.实验目的-----------------------------------------103.3.实验原理-----------------------------------------103.4.实验仪器-----------------------------------------113.5.实验步骤----------------------------------------123.6.思考题------------------------------------------144. 阴影法测量光学系统像差与刀口仪原理4.1.引言--------------------------------------------154.2.实验目的----------------------------------------154.3.实验原理----------------------------------------154.4.实验仪器----------------------------------------164.5.实验步骤----------------------------------------164.6.思考题------------------------------------------175. 剪切干涉测量光学系统像差5.1.引言--------------------------------------------185.2.实验目的----------------------------------------185.3.实验原理----------------------------------------185.4.实验仪器----------------------------------------215.5.实验步骤----------------------------------------215.6.思考题------------------------------------------266. 参考文献实验1 光学系统像差的计算机模拟1.1引言如果成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光线通过系统以后, 应该聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。
RLE-ME01-光学系统像差测量实验-实验讲义
光学系统像差测量实验RLE-ME01实验讲义版本：2012 发布日期：2012年8月前言实际光学系统与理想光学系统成像的差异称为像差。
光学系统成像的差异是《工程光学》课程重要章节，也是教学的难点章节，针对此知识点的教学实验产品匮乏。
RealLight®开发的像差测量实验采用专门设计的像差镜头，像差现象清晰；涉及知识点紧贴像差理论的重点内容，是学生掌握像差理论的非常理想的教学实验系统。
目录1．光学系统像差的计算机模拟1.1.引言---------------------------------------------11.2.实验目的-----------------------------------------11.3.实验原理-----------------------------------------11.4.实验仪器-----------------------------------------41.5.实验步骤-----------------------------------------41.6.思考题-------------------------------------------52. 平行光管的调节使用及位置色差的测量2.1.引言---------------------------------------------62.2.实验目的-----------------------------------------62.3.实验原理-----------------------------------------62.4.实验仪器-----------------------------------------72.5.实验步骤-----------------------------------------82.6.实验数据处理-------------------------------------92.7.思考题-------------------------------------------93. 星点法观测光学系统单色像差3.1.引言---------------------------------------------103.2.实验目的-----------------------------------------103.3.实验原理-----------------------------------------103.4.实验仪器-----------------------------------------113.5.实验步骤----------------------------------------123.6.思考题------------------------------------------144. 阴影法测量光学系统像差与刀口仪原理4.1.引言--------------------------------------------154.2.实验目的----------------------------------------154.3.实验原理----------------------------------------154.4.实验仪器----------------------------------------164.5.实验步骤----------------------------------------164.6.思考题------------------------------------------175. 剪切干涉测量光学系统像差5.1.引言--------------------------------------------185.2.实验目的----------------------------------------185.3.实验原理----------------------------------------185.4.实验仪器----------------------------------------215.5.实验步骤----------------------------------------215.6.思考题------------------------------------------266. 参考文献实验1 光学系统像差的计算机模拟1.1引言如果成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光线通过系统以后, 应该聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。
光信息技术9 光学系统像差理论综合实验
实验九光学系统像差理论综合实验（一）光学系统像差的计算机模拟如果成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光线通过系统以后，应该聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。
但实际光学系统成像不可能完全符合理想，物点光线通过光学系统后在像空间形成具有复杂几何结构的像散光束，该像散光束的位置和结构通常用几何像差来描述。
一、实验目的1.掌握各种几何象差产生的条件及其基本规律；2.观察各种象差现象的计算机模拟效果图。
二、实验原理光学系统所成实际象与理想像的差异称为像差，只有在近轴区且以单色光所成像之像才是完善的（此时视场趋近于0，孔径趋近于0）。
但实际的光学系统均需对有一定大小的物体以一定的宽光束进行成像，故此时的像已不具备理想成像的条件及特性，即像并不完善。
可见，象差是由球面本身的特性所决定的，即使透镜的折射率非常均匀，球面加工的非常完美，像差仍会存在。
几何像差主要有七种：球差、彗差、像散、场曲、畸变、位置色差及倍率色差。
前五种为单色像差，后二种为色差。
1.球差轴上点发出的同心光束经光学系统后，不再是同心光束，不同入射高度的光线交光轴于不同位置，相对近轴像点（理想像点）有不同程度的偏离，这种偏离称为轴向球差，简称球δ'）。
如图1-1所示。
差（L图1-1 轴上点球差2．慧差彗差是轴外像差之一，它体现的是轴外物点发出的宽光束经系统成像后的失对称情况，彗差既与孔径相关又与视场相关。
若系统存在较大彗差，则将导致轴外像点成为彗星状的弥散斑，影响轴外像点的清晰程度。
如图1-2所示。
图1-2 慧差3.像散像散用偏离光轴较大的物点发出的邻近主光线的细光束经光学系统后，其子午焦线与弧矢焦线间的轴向距离表示：tst s x x x '''=- 式中，t x '，sx '分别表示子午焦线至理想像面的距离及弧矢焦线会得到不同形状的物至理想像面的距离，如图1-3所示。
图1-3 像散当系统存在像散时，不同的像面位置会得到不同形状的物点像。
光学系统像差基础共16页PPT
2、垂轴色差(倍率色差)
光
轴外同一个物点发出的光
学
波频率不同的同心光束， 不同频率光波将会聚在像 A
系 统
平面不同位置。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
O1 A
yc' ya'
yb'
• 表示
K t'(y'b y'c)/2y'a
2、弧矢彗差－彗差
• 描述
入瞳D -Ks
O1 A
• 表示
Ks'y'dy'a
ya' yd'
六、色差－光学系统的像差基础
1、轴向色差(位置色差)
光
光轴上同一个物点发出的
学
光波频率不同的同心光束，A 不同频率光波将会聚在光
系 统
轴上不同位置。
t'
t
r
(3)、弧矢像点及其计算
入瞳D
P
As'
O1 s'
A
n'nn'coI'sncoIs
s' s
r
2、场曲和像散
入瞳D
At' As'
1、场曲 子午场曲
O1 A
xt ' lt 'l'
弧氏场曲
-lp
As'
xs ' ls 'l'
At'
像差检测光学测量
§5-3象差测量 概述光学系统成象质量的好坏，是最后评定此光学系统优劣的主要标准。
影响象质的因素有：① 设计水平：校正象差的完善程度② 加工水平：加工误差、装配误差、材料误差 ③ 杂光几何象差与光学设计密切联系 误差测量与物光联系密切§5-3-1 二次截面法（哈特曼法）测几何象差1900—1904年由德国哈特曼提出，利用几何光学概念，找出这些光线经光学系统后的空间位置。
一、 原理用区域光阑将不同孔径的光分开 1、 轴向象差 ① 球差区域光阑（哈特曼光阑）小孔直径')4001~1001(f =Φ②位置色差 2、 垂轴象差 ① 象散轴外球差曲线d b b b S sn sn sn sn 211+=d b b b S tn tn tsn tn 211+=② 场曲d b b b S s d s b b n n n n n n n n 21121+=→-=③ 慧差子午慧差C 1G 1=PA=RG 2=a 1 PB=PA+AB=a 1+ABdS R C PBt=2ds a a AB a d S R C AB a tt =++==+21121AB=-Kt=121a s d a a t -+ 121211)(a S d a a AB S a a ABd d a t t-+=+=+t t S da a a K 211'+-= 弧矢慧差一般不测量（只在大视场时测量）t s K K 31'=哈特曼法无法测畸变，因光轴无法确定，因而也不能测倍率色差。
二、 测量装置及注意事项 1、 装置：阿斯卡 光具座 2、 调整及注意事项① 平行光管小孔校正在物镜焦平面上，转臂在轴向位置② 根据物镜相对孔径选择区域光阑小孔直径，一般Φ=（1/100~1/400）f'小一些好，但太小衍射严重，光斑反而大。
③ 使被测物镜光轴和平行光管光轴重合（光束法线转动物镜法）④ 确定E 1位置，一般'51,'71f S d f n n =-=σ ⑤ 确定曝光时间⑥ 测轴外象差时，使斜光束对称中心线和米字孔光阑中心孔重合，为此要纵向移动物镜，保证每一视场哈特曼光阑中心孔通过的光束通过被测物镜入瞳，同时相应移动E 1和E 2（两者精确相等）。
实验光学像差的观察
实验光学像差的观察光学系统所成的实际像与理想像（即在近轴区以单色光所成的像）的差异称为像差。
但实际的光学系统均需对有一定大小的物体以一定的宽光束进行成像，故此时的像已不具备理想成像的条件及特性，即像并不完善。
可见，像差是由球面本身的特性所决定的，即使透镜的折射率非常均匀，球面加工得非常完美，像差仍会存在。
几何像差一般分两大类：色像差和单色像差。
透镜材料的折射率是波长的函数，由不同波长的色光（即复色光）产生的像差称为色像差，简称色差，可分为位置色差和倍率色差两种。
非近轴的高度单色光也会产生像差，称为单色像差；按其产生的效果，分成使像模糊和使像变形两类，前者有球差、慧差和像散，后者有场曲和畸变。
本实验主要观察其中几种像差：色差、球差和慧差，并在球差部分同时介绍景深的概念。
【实验目的】1.观察色差、球差、慧差等像差的形成，了解球差和景深的相互关系。
2.掌握各种几何像差产生的条件及成像规律。
3.掌握光学系统等高共轴的调节方法，并用左右逼近法记录数据。
【实验仪器】F-JH1050型几何光学实验仪。
【仪器介绍】F-JH1050型几何光学实验仪，包含光学导轨、白光源、“品”字屏、凸透镜（3个）、白屏、球差屏（2个）、滤色片（3个）、滤色镜框、可变光阑、光具座若干。
【实验原理】1.色差光学材料对不同波长的色光有不同的折射率，因此同一孔径不同色光的光线经光学系统后与光轴有不同的交点；不同孔径、不同色光的光线与光轴的交点也不相同。
因此在任何像面位置，物点的像都是一个彩色的弥散斑。
各种色光之间成像位置和成像大小的差异称为色差，如图1所示。
图1 色差色差是透镜成像的一个严重缺陷，简单来说就是颜色的差别，发生在以多色光为光源的情况下。
不同波长的光将以不同的程度色散，白光被色散为紫外波段、可见波段和红外波段范围的各种波长的光，其中可见光的波长范围大约为400nm~700nm，不同波长的光，颜色各不相同，其通过透镜时的折射率也各不相同，因而所成的像便带有彩色边缘，这样物方一个点，在像方可形成一个色斑。
RLEME01光学系统像差测量实验实验讲义
适用标准文案光学系统像差丈量实验RLE-ME01实验讲义版本： 2012公布日期：2012年8月序言实质光学系统与理想光学系统成像的差异称为像差。
光学系统成像的差异是《工程光学》课程重要章节，也是教课的难点章节，针对此知识点的教课实验产品贫乏。
RealLight?开发的像差丈量实验采用特意设计的像差镜头，像差现象清楚；波及知识点紧贴像差理论的要点内容，是学生掌握像差理论的特别理想的教课实验系统。
目录1．光学系统像差的计算机模拟1.1.前言 ---------------------------------------------11.2.实验目的 -----------------------------------------11.3. 实验原理 -----------------------------------------11.4. 实验仪器 -----------------------------------------41.5. 实验步骤 -----------------------------------------41.6. 思虑题 -------------------------------------------52.平行光管的调理使用及地点色差的丈量2.1.前言 ---------------------------------------------62.2. 实验目的 -----------------------------------------62.3. 实验原理 -----------------------------------------62.4. 实验仪器 -----------------------------------------72.5. 实验步骤 -----------------------------------------82.6. 实验数据办理 -------------------------------------92.7. 思虑题 -------------------------------------------93.星点法观察光学系统单色像差3.1.前言 ---------------------------------------------103.2. 实验目的 -----------------------------------------103.3. 实验原理 -----------------------------------------103.4. 实验仪器 -----------------------------------------113.5. 实验步骤 ----------------------------------------123.6. 思虑题 ------------------------------------------144.暗影法丈量光学系统像差与刀口仪原理4.1. 前言 --------------------------------------------154.2. 实验目的 ----------------------------------------154.3. 实验原理 ----------------------------------------154.4. 实验仪器 ----------------------------------------164.5. 实验步骤 ----------------------------------------164.6. 思虑题 ------------------------------------------175.剪切干预丈量光学系统像差5.1. 前言 --------------------------------------------185.2. 实验目的 ----------------------------------------185.3. 实验原理 ----------------------------------------185.4. 实验仪器 ----------------------------------------215.5. 实验步骤 ----------------------------------------215.6. 思虑题 ------------------------------------------266.参照文件实验 1光学系统像差的计算机模拟前言假如成像系统是理想光学系统，则同一物点发出的所有光芒经过系统此后,应当聚焦在理想像面上的同一点，且高度同理想像高一致。