应用光学第四版课程设计
望远镜设计计算指导
《应用光学》课程设计—望远镜设计计算指导说明：1、本指导将全面介绍带有普罗I型转像棱镜系统的望远镜设计过程以及计算,作为《应用光学》课程设计的实习范例。
实验报告需在此基础上完善和修改，严禁全盘抄袭本指导,否则作0分处理!2、本指导省略了理论分析部分,计算依据请参考有关资料。
题目：双筒棱镜望远镜设计（望远镜的物镜和目镜的选型和设计）要求：双筒棱镜望远镜设计，采用普罗I型棱镜转像，系统要求为：1、望远镜的放大率Γ＝6倍;2、物镜的相对孔径D/f′＝1:4(D为入瞳直径，D＝30mm)；3、望远镜的视场角2ω＝8°;4、仪器总长度在110mm左右,视场边缘允许50%的渐晕；5、棱镜最后一面到分划板的距离 14mm，棱镜采用K9玻璃,两棱镜间隔为2～5mm。
6、lz′=8～10mm我们的工作将按照以下步骤进行:1、系统外形尺寸的计算：根据需求确定像差，选型；2、使用PW法进行初始结构的计算:确定系统的r、d、n;3、像差的校正：通过修改r、d、n，调整像差至容限之内；4、进行像质评价，总结数据图表，完成设计。
第一部分：外形尺寸计算一、各类尺寸计算1、计算'f o 和'f e由技术要求有：1'4o Df =，又30D mm =，所以'120o f mm =。
又放大率Γ＝6倍，所以''206o e f f mm ==. 2、计算D 出303056D D D mm =∴===Γ物出物 3、计算D 视场2'2120416.7824o o D f tg tg mm ω==⨯⨯=视场4、计算'ω（目镜视场）''45o tg tg ωωωΓ⨯=⇒≈5、计算棱镜通光口径D 棱（将棱镜展开为平行平板,理论略) 问题：如何考虑渐晕？我们还是采取50%渐晕，但是拦掉哪一部分光呢？拦掉下半部分光对成像质量没有改善(对称结构，只能使光能减少)，所以我们选择上下边缘各拦掉25%的光，保留中间的50%。
光学课程设计望远镜系统结构设计
光学课程设计——望远镜系统结构设计姓名：学号：班级：指导老师：一、设计题目：光学课程设计二、设计目的：运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。
了解光学设计中的PW法基本原理。
三、设计原理：光学望远镜是最常用的助视光学仪器，常被组合在其它光学仪器中。
为了观察远处的物体,所用的光学仪器就是望远镜,望远镜的光学系统简称望远系统. 望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。
所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。
它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统.其系统由物镜和目镜组成,当观察远处物体时,物镜的像方焦距和目镜的物方焦距重合,光学间距为零.在观察有限远的物体时,其光学间距是一个不为零的小数量,一般情况下,可以认为望远镜是由光学间距为零的物镜和目镜组成的无焦系统.常见望远镜按结构可简单分为伽利略望远镜，开普勒望远镜，和牛顿式望远镜。
常见的望远镜大多是开普勒结构，既目镜和物镜都是凸透镜（组），这种望远镜结构导致成像是倒立的，所以在中间还有正像系统。
物镜组（入瞳）目镜组视场光阑出瞳1'1ω2'2'ω3 'f物—f目'l z'3上图为开普勒式望远镜，折射式望远镜的一种。
物镜组也为凸透镜形式，但目镜组是凸透镜形式。
为了成正立的像，采用这种设计的某些折射式望远镜，特别是多数双筒望远镜在光路中增加了转像稜镜系统。
此外，几乎所有的折射式天文望远镜的光学系统为开普勒式。
伽利略望远镜是以会聚透镜作为物镜、发散透镜作为目镜的望远镜（会聚透镜的焦距要大于发散透镜的焦距），当远处的物体通远物镜(u>2f ）在物镜后面成一个倒立缩小的实像，而这个象一个要让它成现在发散透镜（目镜）的后面即靠近眼睛这一边，当光线通过发散透镜时，人就能看到一个正立缩小的虚象。
(吕军)课程设计--设计8倍观察镜
齐鲁工业大学课程设计专用纸 成绩课程名称 应用光学课程设计 指导教师 杨菁院 （系） 理学院 专业班级 光信11-1班学生姓名 聂鸿坤 学号 200111021023 设计日期课程设计题目 设计一个8倍的观察镜一、 光学系统的技术要求全视场： 2ω=6°出瞳直径： D ´=5mm出瞳距离： l z ´=20mm分辨率： α=6"渐晕系数： k =0.61棱镜的出射面与分划板之间的距离： a =15棱镜为列曼屋脊棱镜，材料已知为K9；目选为2-28二、 目镜的计算目镜是显微系统和望远系统非常重要的一个组成部分，但目镜本身一般不需要设计，当系统需要使用目镜时,只要根据技术要求进行相应类型的选取即可。
根据已知的视放大率求出2ω´，即：tan ω´=Γ·tan ω,代入以上数据可求出ω´=22°44´，所以2ω´=45°28´。
本次所用目镜已知为目镜2-28，从《光学仪器设计手册》上可以得到相关数据，如：目镜焦距'2f =20.216，目镜系统的厚度d 目=29等三、 物镜的计算1、根据目镜焦距'2f 求取物镜焦距'1f ：由 Γ='1f /'2f 带入数据可得：'1f =20.216×8=161.728mm2、物镜的通光口径：由Γ= D/ D ´带入数据得: D=5×8=40mm3、物镜的相对孔径D/'1f :根据题目所给的视场大小和相对孔径的大小可选为双胶合物镜，其结构如下图：相对孔径：D/'1f =40/161.278=0.2437mm四、 计算分划板1、分划板的直径：D 分=2tan ω×'1f =2×tan 3×161.728=16.95mm2、根据《光学仪器设计手册》可查的D 分∈（10,18）时其厚度d 分及公差值为2±0.3(mm)3、分辨率α：α=140"/ D=140"/40=3.5"<6"符合要求。
光学课程设计变倍
光学课程设计变倍一、教学目标本章的教学目标是使学生掌握光学变倍的基本原理和实验方法，培养学生的实验技能和科学思维。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解光的折射原理，掌握凸透镜和凹透镜的成像规律，了解光学放大镜和显微镜的工作原理。
2.技能目标：学生能够运用光学原理进行简单的透镜设计，能够操作光学仪器进行实验观察，提高实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：学生通过学习光学知识，能够培养对科学的兴趣和好奇心，增强科学探究的精神，培养团队合作和交流表达的能力。
二、教学内容本章的教学内容主要包括光学变倍的基本原理、凸透镜和凹透镜的成像规律、光学放大镜和显微镜的工作原理。
具体安排如下：1.第一节：光学变倍的基本原理，介绍光的折射原理，引导学生理解凸透镜和凹透镜的成像规律。
2.第二节：凸透镜和凹透镜的成像规律，通过实验观察和数据分析，使学生掌握凸透镜和凹透镜的成像特点。
3.第三节：光学放大镜和显微镜的工作原理，介绍放大镜和显微镜的结构和原理，引导学生进行实验操作和观察。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本章将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过讲解光学变倍的基本原理，使学生掌握光的折射原理和凸透镜、凹透镜的成像规律。
2.讨论法：在讲解放大镜和显微镜的工作原理时，引导学生进行小组讨论，培养学生的团队合作和交流表达的能力。
3.实验法：学生进行实验观察和数据分析，使学生在实践中掌握光学原理，提高实验操作能力和数据分析能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，本章将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用《光学》教材，作为学生学习的基本资源，提供光学变倍的基本原理和实验方法。
2.实验设备：准备凸透镜、凹透镜、放大镜、显微镜等光学仪器，供学生进行实验观察和操作。
3.多媒体资料：制作PPT和教学视频，展示光学原理和实验现象，帮助学生直观地理解光学知识。
借鉴先进经验推进我校《应用光学》课程建设
借鉴先进经验推进我校《应用光学》课程建设[摘要]《应用光学》课程以培养学生创造力和解决工程技术问题能力为目标，是光学工程专业军事人才掌握和研发现代武器装备，走向高科技战场的一座桥梁。
本文调研了国内外光学领域知名大学《应用光学》课程的建设情况，概括总结了他们先进的教学经验，结合军队人才培养目标，为该课程在我校的建设提出合理化建议。
[关键词]应用光学课程建设教学经验一、引言《应用光学》课程是光学工程及相近专业开展光学理论和光学技术教育的专业技术基础，讲授运用基本光学原理分析典型光学系统的成像特性，介绍像差评价方法等内容，对学生学习光学设计、光信息理论等后续课程和从事光学研究具有十分重要的作用。
它不仅是我国创建光学仪器和仪器仪表类相关专业时就诞生的传统课程，也是美国等具有悠久光学工程教育历史的国际一流大学共同拥有的一门经典课程[1-5]。
我校的《应用光学》课程是作为专业基础课面向本科高年级学员开设的，授课内容包括几何光学基本定律与成像概念、光线的光路计算及像差理论、典型光学系统和像质评价方法等。
近年来，随着国防现代化进程的快速推进，我校作为一所军队综合性大学，不仅担负着为我国国防事业培养和输送高科技军事人才的历史使命，也越来越成为高精尖国防科技项目的研究基地。
新的时代，对学校的教学方式和教育质量都提出了更高的要求，也促使我们重新思考传统课程的定位，对课程体系和课程内容进行必要的调整。
本文立足于《应用光学》课程，研究了该课程在国内外知名高校的建设情况，对我校《应用光学》课程的重新定位和内容调整提出合理化建议。
二、国内外知名大学《应用光学》课程开设概况自2010年起，依据国内外知名高校在光学工程领域的科研地位，及其《应用光学》课程的开设情况，我们选取国外2所（亚利桑那大学和罗彻斯特大学）和国内5所（浙江大学、天津大学、北京理工大学、华中科技大学、中国科技大学）大学作为研究对象，采用网络查询和问卷调查相结合的方式，从官方宣传和听课对象体验评价两个角度，调研了该课程的建设情况。
(应用光学)2.8-2.16 理想光学系统的物像关系
y n' l
当光线位在近轴范围内时：
u h l
由以上二式得
由此得到
u h l
u' h l'
u l' u' l
nuy n' u' y'
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
以上是单个折射球面物像空间存在的关系。对于由多个球面组成的共轴 系统来说有
ni' ni1
yi' yi1
一 牛顿公式
物点和像点位置的坐标： x——以物方焦点F为原点到物 点A X’——以像方焦点F’ 为原点算到像点A'
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系 由图有：
y' f y x
y' x' y f'
y' f yx
y' x'
y
f'
y' f x'
y
x
f'
将以上二式交叉相乘，得
F
H
H’
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
（3）倾斜于光轴的平行光线，经过系统后交于像方焦平面上某一 点。
H
H’
F'
-w
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
（4）自物方焦平面上一点发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平 行光束。
H
H’
F
（5）共轭光线在主平面上的投射高度相等，即一对主平面的横向放 大率为＋1。
B’
F’
A’
2F ’
AH
H’ F
2F
像：缩小正立虚像，同侧，一倍焦距内
工程光学课程设计
课程设计说明书课程设计名称：工程光学课程设计课程设计题目：三片式数码物镜的优化设计学院名称：理学院专业班级：光电信息科学与工程激光一班学生学号：1409090119学生姓名：夏志高学生成绩：指导教师：梁春雷课程设计时间：2016/06/27 至2016/07/03课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求1．查阅相关资料，光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
2．学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．本课题要求设计出一个三片式数码照相物镜，要求的光学特性为：mm f 6='，41='f D , 502=ω；像质主要以调制传递函数MTF 衡量，具体要求是对于低频(17lp/mm)，视场中心的MTF ≥0.9，视场边缘的MTF ≥0.80；对于高频(51lp/mm)，视场中心的MTF ≥0.3，视场边缘的MTF ≥0.20，另外，最大相对畸变dist ≤4%。
该物镜对d 光校正单色像差，对F 、C 光为校正色差。
4．学习使用ZEMAX 进行数据录入和报表输出，分析各种初级像差并设置优化函数；设计三片式数码照相物镜并优化，对像差做简单的分析之后，撰写课程设计论文。
5．课题设计(论文)难度适中，工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。
6．综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文(设计)结果有一定的参考价值。
二、进度安排1．6月27日：了解光学设计的基本概念、光学玻璃的相关知识和软件的使用。
以单透镜的设计为例学习数据的录入，基本概念和设计思想在软件中的实现，初步掌握ZEMAX 的分析工具和数据含义及输出。
2．6月28日至6月29日：学习各种像差的基本概念、描述及评价方法，掌握近轴光线追迹公式。
3．6月30日：学习查找文献资料，选择合适的数码物镜初始结构，用缩放法进行缩放，缓慢调整有关参数并优化，并最终得到比较好的设计参数。
光学设计课程设计结论
光学设计课程设计结论一、教学目标本章节的教学目标分为三个部分：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：学生需要掌握光学设计的基本原理、方法和应用，了解光学设计在现实生活中的重要性。
2.技能目标：学生能够运用光学设计原理和方法解决实际问题，提高创新能力和实践能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对光学设计的兴趣，增强其对科学探究的热情，培养其团队协作和沟通交流的能力。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括光学设计的基本原理、方法和应用。
具体包括以下几个方面：1.光学设计的基本原理：光的传播、反射、折射、衍射等基本现象，以及光学系统的构成要素。
2.光学设计的方法：光学设计的基本步骤、光学参数的计算和优化方法，以及光学设计软件的使用。
3.光学设计的应用：光学元件的设计与制造、光学系统的性能评估，以及光学设计在现实生活中的应用案例。
三、教学方法为了实现教学目标，本章节将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，引导学生掌握光学设计的基本原理和方法。
2.讨论法：学生进行小组讨论，培养其团队协作和沟通交流的能力。
3.案例分析法：分析现实生活中的光学设计案例，让学生了解光学设计的应用。
4.实验法：引导学生进行光学实验，培养其实践能力和创新精神。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本章节将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光学设计教材，为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关光学设计方面的参考书籍，丰富其知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等，提高学生的学习兴趣和效果。
4.实验设备：准备充足的光学实验设备，确保学生能够顺利进行实验操作。
五、教学评估本章节的教学评估将采用多元化的评估方式，包括平时表现、作业、考试等，以确保评估的客观性和公正性。
1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答等情况，评估其对光学设计的理解和掌握程度。
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应用光学第四版课程设计
1. 课程概述
本课程是应用光学第四版的课后设计，旨在帮助学生深入理解应用光学的基本原理和实际应用。
本课程以问题为导向，通过探究光学现象和实验验证，加深对光学知识的理解。
2. 课程目标
•熟练掌握应用光学的基本原理和实际应用；
•能够理解并解决与应用光学相关的实际问题；
•具有一定的实验设计，数据处理和报告撰写能力。
3. 教学内容
1.高斯光学
•高斯光束的概念及特性
•几何光学和物理光学之间的转化
•欧拉公式及应用
•理想成像系统的特性
2.相干光学
•干涉和衍射现象
•奇异分解定理
•自相干和互相干性质
•前向散射问题
3.激光光学
•激光的产生和放大原理
•激光谱学的基本概念
•激光的各种应用
4.光学仪器
•光学显微镜和电子显微镜
•光谱仪和干涉仪
•激光雷达和光学测距仪
4. 实验设计
本课程设置了两个实验项目，分别为：
1.摩尔条纹的实验验证：通过一个简单的光路，让学生了解
摩尔条纹的形成原理，并实际验证条纹模型的正确性。
2.激光测距实验：通过使用激光测距仪进行测距，让学生了
解激光测距的基本原理，并深入了解仪器的构成和工作原理。
5. 考核方式
本课程的考核方式将参考学生成绩的综合发展情况，采用以下方式：
1.平时作业：根据学生上课的表现和平时完成资料、练习的
情况，进行评估。
2.实验成绩：根据学生完成实验的情况和实验报告的质量，
进行评估。
3.期末考试：考试内容涵盖本课程的所有知识点，以选择题、
计算题和应用分析题为主。
6. 授课方式
本课程将采用线上线下相结合的授课方式。
授课内容将在线上进行，实验将组织线下进行，并采取分散实验时间的方式，确保学生的安全。
7. 参考资料
•应用光学（第四版）（美）A·E·西耶（Herbert A.
Meyerhoff）著，梁积懋等译
•应用光学实验指导书（第四版）郭志华著，吴稳强等译
8. 总结
本课程通过问题导向的方法，让学生深入理解应用光学的原理和应用，并通过实验验证增强了学生的实践能力。
同时，新形势下，本课
程采用线上线下相结合的方式，保障了学生的学习效果和安全，是一
门值得推荐的应用光学课程。