第二篇高反射镜
laser第二章_6
λl 2 1 1 l 1 πw 1 πw l >> F1 + 2 0 = 2 0 1 + 2 → 2 ≈ 2 ′ w0 w0 F1 F1 λ F1 λ πw0 ′ π2 λ θ 0 w0 πw0 w(l ) 2 = 2 2 w (l ) ∴ w'0 ≈ F1 , l ' = F1 , = = F1 λ πw(l ) θ 0 w'0 λF1
七、高斯光束的准直－减小发散角 高斯光波 平面光波
单透镜准直效果 2λ ′= 发散角 θ 0 ′ πw0
2 w0 F 2 ′2 由 w0 = (F − l )2 + f 2
λF πw0
w0 w
F>f
F−
F2 − f
F
2
F+
F2 − f
2
ll
′ ′ w0 ↑→ θ 0 ↓
′ ∴ 要使 w0 尽量大
可见，高斯光束通过薄透镜 当l = F 时 , w0’ = λF/π w0 最大 此时：
l′ = 0.104m
λf ′ 3.14×10−6 ×0.00217 w′ = = = 0.0466mm 0 π 3.14
二、高斯光束的准直 1、核心问题：减小发散角，提高方向性。 核心问题：减小发散角，提高方向性。 2、方法：①用单透镜；② 用望远镜。 方法： 用单透镜； 用望远镜。 3、单透镜法 无论F、 取何值， 无论 、l 取何值，都不能使 ω0 ' → ∞ ，即不能 只能尽量改善方向性。 使 θ 0 ' → 0 ，只能尽量改善方向性。
2B ω = λ R= π D−A
反射望远镜
折轴望远镜是光线通过光学元件沿轴射出的望远镜。这种望远镜的焦点称为折轴焦点。各种装置型式（赤道 式﹑地平式等）的折射望远镜﹑反射望远镜﹑折反射望远镜都可以配置成折轴望远镜。
发展史
牛顿 詹姆斯·格雷果里
卡塞格林 威廉·赫歇尔
海尔 罗斯伯爵
现在
折射望远镜产生的像差，主要是因为光线通过透镜以后再聚焦而产生的，那么能不能不通过透镜折射后聚焦 而通过镜面的反射而聚焦成像呢?为此英国的物理学家、天文学家牛顿首先提出用一定形状的反射镜，也可以把平 行光线会聚在一起而聚焦成像。
1668年牛顿亲自动手磨制了一块凹球面镜。镜子材料选用合金(铜、锡、砷)，颜色为白色，镜面直径为2．5 厘米，镜筒为15厘米长的金属筒，在镜筒末端安装了物镜。当来自天体的平行光束，投射到物镜上，经过反射后 会聚到焦点处，然后可以看到天体的像。此焦点又称主焦点，在主焦点前安放一个小平面镜，使它与主轴光线之 间夹角为45°。把光线转向90°，然后在镜筒一侧聚焦成像，此焦点称为牛顿焦点。在牛顿焦点后安放目镜便可 以进行观测了，这是牛顿制作的第一架反射望远镜。这种望远镜外形上短粗矮胖，产生的物像可以被放大40倍。
19世纪中叶，制作反射望远镜口径最大的是英国天文学家罗斯伯爵，他出身贵族喜好天文，在1842年他开始 筹措制造口径184厘米的大反射望远镜，历经三年的磨制，从四次失败目前在天文观测中，反射望远镜已成为现 代天文观测的常用工具。世界上已建造口径在2米以上的反射望远镜有15台之多，超过5米口径以上的反射望远镜， 已有三台。最著名的是安装在美国帕洛马山的天文台内的508厘米反射望远镜。制造这架望远镜，曾经历了许多 风风雨雨。
在反射望远镜加工制造者中，最为突出的是英国天文学家威廉·赫歇尔(1738—1822年)。赫歇尔生于德国的 汉诺威，1757年迁居英国。起初在英国生活时，由于能吹一手好号，先是担任音乐教师，但他的兴趣很广泛，特 别渴望观测浩翰的宇宙、观测美丽的行星和神奇的恒星。他曾租了一架长60厘米的格雷果里式望远镜，对星空进 行观测，但效果不好。若要购置较好的望远镜，因为经济条件窘困又难以实现。于是赫歇尔下决心自己磨制望远 镜了。1772年，他把妹妹卡罗琳从汉诺威接到英国，照料他的生活，自己则专心投入磨镜子的工作。他磨制第一 块镜子时非常刻苦顽强，一天连续磨制好几个小时，有一次竟达16小时，连吃饭都顾不上，只好让妹妹给他喂饭 吃。凭着这种坚韧不拔的精神，终于磨制出了第一块直径为15厘米的反射镜，并制作了一架长2．1米，可放大40 倍的牛顿式反射望远镜。他用这架望远镜观看了猎户座大星云，并且清楚地观测到了土星光环。特别是在1781年 3月13日，赫歇尔在观测天体时，偶然在望远镜中看到的天体不是个光点而呈现出一个圆面。开始他认为发现了 新彗星，但进一步观测，发现这个天体像行星那样环绕太阳运动，以后证实这是一颗远离太阳28亿千米的新行星， 被命名为天王星。
FAST反射板工作原理
FAST反射板工作原理
FAST反射板，也被称为反射镜，工作原理如下：
1. 入射光线：当光线以一定角度入射到FAST反射板上时，反射板的表面会将光线反射回去，而不是将光线透过板体。
2. 镜面反射：FAST反射板的表面通常被涂覆上具有高反射率
的材料，例如金属、玻璃或者反射型膜层。
这些材料具备较高的反射率，可以使大部分入射光线反射并保持其原来的方向。
3. 光线折射：一部分光线在入射角度较大时，可能会发生折射，即从反射板表面穿透出去。
这种情况下，超过折射临界角的光线会透过反射板，但会发生折射并改变方向。
4. 原理总结：FAST反射板的工作原理是利用表面被涂覆的高
反射率材料，使入射光线在发生反射时保持方向不变，并将光线从反射板的表面反射回去。
同时，对于一些入射角度较大的光线，会发生部分折射和改变方向。
需要注意的是，FAST反射板并不是完美的反射器，总会有一
小部分光线被吸收或散射，从而造成能量损失。
此外，入射角度越接近法线（垂直于表面），反射的光线越接近入射光线的方向。
但若入射角度过大，则光线可能会越过折射临界角而透过反射板。
第五章 望远镜1-反射式望远镜设计
反射式望远镜设计
牛顿望远镜物镜 抛物线反射镜物镜
e2>1
e2=1
1>e2>0
e2<0
e2=0
x
R0相同
在光学设计里没有特别处理表面均默认为球面，那么如何设置非球面呢？
2 2 2 y= 2 R x ( 1 e ) x 0
对分母有理化后用R0除分子分母，令c=1/R0, K= -e2，即得：
x 2 2 1 1-K1 c y
cy
2
K的值即Zemax的透 镜表面编辑里conic 列的取值
y 2 R x ( 1 e ) x 0
2 2
2
这是讨论光学问题常用的、最方便的形式之一。 无论是哪种二次曲线，其坐标原点都在曲线顶点； R0是曲线顶点的曲率半径，偏心率e决定了曲线的形状；
形状参数e与曲线的对应关系： y e2<0, 短轴在光轴上椭圆 e2=0, 圆 0<e2<1, 长轴在光轴上椭圆 O e2=1, 抛物线 e2>1, 双曲线
该式是光学设计里国际通用的二次曲面标 准方程，也是Zemax里对二次曲面的定义
光学设计里偶次非球面标准方程
4 6 8 Z a Ha Ha H 4 6 8 2 2 1 1( 1k ) C H 2 C H
H x y
2 2
2
C为曲面顶点曲率半径，a4，a6，a8为高阶曲面系数，对二次曲面均为零
《医疗器械概论》 第二篇第5章 医用光学仪器
第一节 光学基础
1.光学基础
人类对光的利用
望远镜、显微镜、光谱仪、光学计量仪器和技术、照相机（摄像机）、激光等。
光在医学中的应用
眼科光学仪器 显微镜 医用内窥镜 医用激光仪器 红外热像
光学系统的光学零件主要由透镜、柱镜、 反射镜及平行平板等组成。
2.显微电视图像系统
为了满足一机多用的要求，显微镜还设有为各种特殊用途而附加的装置， 如摄影，投影，荧光光源等带有摄影装置的显微镜叫做摄影显微镜。
电视显微镜和电荷耦合器显微镜是以电视摄像靶或电荷耦合器作为接收元 件的显微镜，在显微镜的实相面处装入电视摄像靶或电荷耦合器取代人眼 作为接收器，通过这些光电器件将光学图像转换成电信号，然后对之进行 尺寸检测、颗粒计数等工作。
第五章 医用光学仪器
THANKS
谢谢观看
（1）硬性内镜。 （2）纤维内镜。 （3）电子内镜。
第三节 医用内镜
1.医用内镜的组成原理
硬性内镜 硬性内镜的发展已经历了漫长的历史。早在1795年Bozzine就首次制造 出一个以烛光为光源的硬件内镜，可观察到直肠和子宫内腔。 硬性内镜以金属管为外壳，内装有物镜，目镜、棱镜、反光镜等光学元 件的硬性直管性内镜。 其种类主要有腹腔镜、宫腔镜、尿道膀恍镜、关节镜、胸腔镜、脑颅镜、 直肠镜、鼻窦镜等。
一个光学系统可以由一个或几个部件组 成，每个部件可以由一个或几个透镜组成， 组成的部件称为光组。
实际工作中，常把几个光组组合在一起， 通常两个光组的组合最常见，也是最基本的 组合。
光学系统
第一节 光学基础
2.光学系统
光学系统的基本组成 – 透镜
正透镜：凸透镜，中心厚，边缘薄，使光线会聚,也叫会聚透镜 会聚作用：出射光线相对于入射光线向光轴方向折转
应用光学第二章例题
第二章 例 题例题2.1 凸平透镜r 1=100mm ，r 2=∞，d=300mm ，n=1.5，当物体在-∞时候，1）求高斯像面的位置；2）在平面上刻十字，问其共轭像在什么位置；3）当入射高度为h=10mm ，问光线的像方截距是多少？和高斯像面相比相差多少？说明什么问题？解：1）根据近轴光线光路计算公式可以求出高斯像面的位置。
将1111,' 1.5,1,100l n n r mm =-∞===代入单个折射球面成像公式'''n n n n l l r--=，可以求得1'300l mm =。
又由题意d=300mm ，发现此时所成的像在凸平透镜的第二面上。
2）由光路可逆原理知道，若在平面上刻十字，其共轭像应在物方 -∞处。
3）当入射高度为h=10mm 时，光路如下图所示：此时利用物在无限远时，L =−∞时， 公式sin sin 'sin '''sin ''(1)sin 'h I r n I I n U U I I I L r U ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=+-⎪⎪=+⎪⎩中的第一和第四式求解得： ※ 光线经过第一面折射时，11110sin 0.1100h I r ===，所以1 5.739o I =。
又11111sin 'sin 0.10.06667' 1.5n I I n ==⨯=，所以1'arcsin 0.06667 3.822o I ==，1111''(0 5.739 3.822) 1.9172o o U U I I =+-=+-=，1111sin '0.0667'11001299.374sin '0.0334547I L r mm U ⎛⎫⎛⎫=⨯+=⨯+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭。
※ 光线再经过第二个面折射，21'0.626L L d mm =-=-，21' 1.9172o I U -==，则2222sin 'sin 1.5sin1.91720.05018'o n I I n ==-=-，2' 2.87647o I =-。
《应用光学》第2章课后答案 (2)全文
B
B′
F′
A′
F
HA H′
像平面为: 像方主平面
5 试用作图法对位于空气中的负透镜组( f 0)分别求 下列不同物距的像平面位置.
l f'
2
B′
B
A
F′
H H′
F A′
像平面为
A’B’所在平 面,如图示.
5 试用作图法对位于空气中的负透镜组( f 0 )分别求 下列不同物距的像平面位置.
l=∞
F′FLeabharlann HH′像平面为: 像方焦平面. l ′ = f′
6. 已知照相物镜的焦距f′=75mm，被摄景物位于距离x=∞,-10,-8,-6,-4,-2m处，试求照相底片应分别放在离物镜 的像方焦面多远的地方?
解:
7. 设一物体对正透镜成像，其垂轴放大率等于-1， 试求物平面与像平面的位置，并用作图法验证。
l = 2f′
B
B′
F
F′
H
H′ A′
A
像平面为
A’B’所在平
面,如图示.
l ′ = 2f′/3
4 试用作图法对位于空气中的正透镜组( f 0)分别求 下列不同物距的像平面位置.
l=∞
F
F′
H H′
像平面为: 像方焦平面. l ′ = f′
5 试用作图法对位于空气中的负透镜组( f 0 )分别求 下列不同物距的像平面位置.
r1 无穷远物点
r2
r1/2
最终像点
11 2
l2 l2 r2
l2
l2
2 r2
(l2l2 )
14. 假定显微镜物镜由相隔20mm的两个薄透镜组构成，物平 面和像平面之间的距离为180mm，放大率β=-10×，要求近 轴光线通过二透镜组时的偏角Δu1和Δu2相等，求二透镜 组的焦距。