现代光学基础pdf

线 名姓 封 密 号学东 南 大 学 考 试 卷（B 卷）

课程名称 现代光学基础 考试学期 06-07-2

得分

适用专业

考试形式

考试时间长度

分钟

一选择和填空题(共18题,共36分,每题二分)

1. 一束单色光经过厚度为100.0cm的水层(n=1.3)后,再穿过厚度为10.0cm的玻璃块(n=1.4),其总光程为_____________________。

2. 两相干光的振幅分别为A1和A2，当它们的振幅都增大一倍时，干涉条纹的可见度有何变化? ( )

A，增大一倍； B，减小一半； C，增大两倍； D，不变

3. 将波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明介质膜上，要使反射光得到加强，薄膜的厚度最少应为( )

A，λ/4n； B，λ/2n； C，λ/4； D，λ/2。

4. 杨氏双缝实验中，如果光源向上移动，则干涉图样( )

A，向上移动； B，向下移动； C，不动； D，无法断定。

5.．用半波带法研究菲涅耳圆孔衍射时，

线 名姓 封 密 号学东 南 大 学 考 试 卷（B 卷）

课程名称 现代光学基础 考试学期 06-07-2

得分

适用专业

考试形式

考试时间长度

分钟

一选择和填空题(共18题,共36分,每题二分)

1. 一束单色光经过厚度为100.0cm的水层(n=1.3)后,再穿过厚度为10.0cm的玻璃块(n=1.4),其总光程为_____________________。

2. 两相干光的振幅分别为A1和A2，当它们的振幅都增大一倍时，干涉条纹的可见度有何变化? ( )

A，增大一倍； B，减小一半； C，增大两倍； D，不变

3. 将波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明介质膜上，要使反射光得到加强，薄膜的厚度最少应为( )

A，λ/4n； B，λ/2n； C，λ/4； D，λ/2。

4. 杨氏双缝实验中，如果光源向上移动，则干涉图样( )

A，向上移动； B，向下移动； C，不动； D，无法断定。

5.．用半波带法研究菲涅耳圆孔衍射时，

自 觉 遵 守 考名姓 场 纪 律 如 考 试 作 弊 此号 答学 卷 无 效东 南 大 学 考 试 卷（B 卷）

课程名称 现代光学基础 考试学期

10-11-2

得分

适用专业

考试形式

闭卷

考试时间长度 120分钟

题目 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 得分 批阅人 线一、 选择和填空题(共18题,共36分, 每题二分)、

1. 玻璃的折射率为n＝1.5，光从空气射向玻璃时的布儒斯特角为（ ）；光从玻璃射向空气时的布儒斯特角为（ ）。

2. 在双缝杨氏干涉实验中，两缝分别被折射率为n1 和n2 的透明薄膜遮盖， 封二者的厚度均为d。波长为 ? 的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干光的相位差为（ ）。

3. 在光栅光谱中，假如所有偶数级次的主极大都恰好在每缝衍射的暗纹方向上，因而实际上不出现（即缺级），那么此光栅每个透光缝宽度 b 和相邻两缝 密间不透光部分宽度 a 的关系为（

光学工程,力学,仪器科学,电子科学与技术

光学工程,力学,仪器科学,电子科学与技术

15-1 全息照相

1948年全息照相术诞生。

全息照相的优点：可以再现物体的立体形象。

普通照相 全息照相 以干涉、衍射为基础的 无透镜摄影，记录物体 所发光波的振幅和位相 （全部光信息）

只记录物体所发 光波的振幅

全息底片没有物体的影像，而是记录了物体所发 光波的全部信息的干涉条纹。

光学工程,力学,仪器科学,电子科学与技术

一、全息照片的拍摄和再现 1、全息记录 记录物体上各点发出的光波的频率、振幅、位相

分光镜

激光器 物光和参考光在 感光胶片处相干 反射镜 叠加、感光。

反射镜

物光

参考光

振幅不同使条纹变黑程度不同， 相位不同则使条纹的密度、形状各异。

感光胶片

光学工程,力学,仪器科学,电子科学与技术

相位的记录（参考光为平面波）

参考光 物光 d r O D

a

设a、b为某相邻的两条暗纹

dx

x

b

参考光在a、b两处相位相同 物光在a、b两处光程差为

dx

sin x 在底片同一处，来自物体上不同发光点的点，由于它 们的 或r不相同，与参考光形成的干涉条纹间距不同。

sin dx

r

底片上的干涉条纹间距及条纹走向反映了物体上各 发光点的位置差别。

光学工程,力学

线 名姓 封 密 号学东 南 大 学 考 试 卷（A 卷）

课程名称 现代光学基础 考试学期 05-06-2

得分

适用专业

考试形式

考试时间长度

分钟

一选择和填空题(共12题,共32分,1→10每题二分,11→13题每空一分)

1.在真空中波长为λ的单色光，在折射率为 n 的透明介质中从Ａ沿某路径传播到Ｂ，若Ａ、Ｂ两点位相差为3?，则此路径ＡＢ的光程为( A )。 (Ａ) 1.5λ （Ｂ）1.5nλ （Ｃ）3λ （Ｄ）1.5λ/n

2.当两束相干光波的振幅比为A1/A2=1/2时，相应的干涉条纹可见度是( B ). (A)1 (B)0.8 C.0.6 D.0.39

3. 下列说法正确的是( A )

A.迈克尔逊的圆条纹是等倾条纹,牛顿环是等厚条纹 B.迈克尔逊的圆条纹是等厚条纹,牛顿环是等倾条纹 C.迈克尔逊干涉仪的圆条纹和牛顿环都是等倾条纹 D.迈克尔逊干涉仪的圆条纹和牛顿环都是等厚条纹

4.根据惠更斯－菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S ，则S 的前方某点Ｐ的光

自 觉 遵 守 考名姓 场 纪 律 如 考 试 作 弊 此号 答学 卷 无 效

东 南 大 学 考 试 卷（ A 卷）

课程名称 现代光学基础 考试学期

12-13-2

得分

适用专业

考试形式

闭卷

考试时间长度 120分钟

题目 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 得分 批阅人 一．选择和填空题(共18题，共36分，每题二分)

线1．一个用折射率n=1.75的玻璃做成的凸透镜放入以下哪种介质中时, 其焦距最长 ( )

A. n=1.的空气 B. n=1.33的水 C. n=1.58的苯胺 D. n=1.45的油

2．如果你有如下四种透镜,你会选用哪二种以组成放大倍数尽量大的伽利略望远镜,以便现场观看体育比赛.( )和( )

封A. 像方焦距=5厘米的凸透镜 B. 像方焦距=10厘米的凸透镜 C. 像方焦距=1厘米的凸透镜 D. 像方焦距= －1厘米的凹透镜

3．做实验时,如果想用一单色

现代光学设计

——结课总结

光学工程一班陈江坤 学号 2120100556

一、掌握采用常用评价指标评价光学系统成像质量的方法，对几何像差和垂轴像差进行分类和总结。

像质评价方法

一、

几何像差曲线

1、球差曲线：

球差曲线纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差），使用这个曲线图，一要注意球差的大小，二要注意曲线的形状特别是代表几种色光的几条曲线之间的分开程度，如果单根曲线还可以，但是曲线间距离很大，说明系统的位置色差很严重。

2、轴外细光束像差曲线

这一般是由两个曲线图构成。图中左边的是像散场曲曲线，右边的是畸变，不同颜色表示不同色光，T和S分别表示子午和弧矢量，同色的T和S间的距离表示像散的大小，纵坐标为视场，左图横坐标是场曲，右图是畸变的百分比值，左图中几种不同色曲线间距是放大色差值。

3、横向特性曲线（子午垂轴像差曲线）：

不同视场的子午垂轴像差曲线，纵坐标EY代表像差大小，横坐标PY代表入瞳大小，每一条曲线代表一个视场的子午光束在像面上的聚交情况。理想的成像效果应当是曲线和横轴重合，所有孔径的光线对都在一点成像。纵坐标上对应的区间就是子午光束在理想像面上的最大弥散斑范围。这个数值和点列图中的GEO尺寸一致，GEO尺寸就是横向特性曲线

一、 绪论

本文利用Zmax程序优化设计一个He-Ne激光光束聚焦物镜，它在单色光波长下工作，成像质量要达到衍射受限水平。设计过程中，先用具体的计算结果初步讨论玻璃的选择和透镜片数的考虑，然后选择不同的评价函数，以及不同的初始结构，最终找到多个像质较优的解。

具体设计任务的要求如下： ①焦距f’=60mm； ②相对孔径

D1?； f'2③物距l??，视场角??0?； ④工作波长??0.6328?m；

⑤此镜头只需要消球差，几何弥散圆直径小于0.002mm； ⑥镜头结构尽量简单，争取用两块镜片达到要求。

二、 镜头片数及玻璃选择的考虑和初步分析

1、单片低折射率材料的情况

先看看单片低折射率材料物镜它的像质是什么样的， 选一个普通的K9，折射率n=1.51466 ，利用Zemax程序设计一个焦距f’=60mm，相对孔径

D1?，视场角f'2??0?的激光光束物镜，光阑放在透镜的第一面，入瞳直径为30mm，物镜初始结构

可以由公式

111?(n?1)(?)计算得出，可以取一个对称结构即r1??r2，可以得到f'r1r2物镜半径为61.7592mm。取第一个面半径为变量，第二个面半径用来保证焦距为60mm（图2-1）。评价函数选用“TRAY

ZEMAX 光学设计 教学档

光學設計基礎

首先是幾何光學基礎

幾何光學是光學設計的基礎。要做光學設計必須懂得各種光學儀器成像原理，外形尺寸計算方法，瞭解各種典型光學系統的設計方法和設計過程。

實際光學系統大多由球面和平面構成。記住共軸球面系統光軸截面內光路計算的三角公式，瞭解公式中各參數的幾何意義是必要的，具體公式可參考有關光學書籍，對於平面零件有平面反射鏡和棱鏡，它們的主要作用多爲改變光路方向，使倒像成爲正像，或把白光分解爲各種波長的單色光或單色光合成白光。

在光學系統中造成光能損失的原因有三點：透射面的反射損失、反射面的吸收損失和光學材料內部的吸收損失。

其次是象差理論

光學系統有七種初級象差：

球差

慧差

象散

場曲

畸變

位置色差

垂軸色差

然後是材料的選擇和公差的分配

玻璃按下列各項質量指標分類和分級：

折射率和色散係數

同一批玻璃中，折射率及色散係數的一致性

光學均勻性

應力雙折射

條紋度

氣泡度

光吸收係數

最後要瞭解光學工藝

光學工藝大致分爲切割，粗磨，精磨，抛光和磨邊，最後還有鍍膜和膠合。

ZEMAX 光学设计 教学档

光學名詞中英文對照

光圈(Iris)：位於攝像機鏡頭內部的、可以調節的光學機械性闌孔，可用來控制通過鏡頭的光線的多少。 隔離放大器(Isolation am

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'FQQ'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）

F'QQ'双凸 两主面Q,Q’在镜片内 QQ'平凸 两主面Q,Q’一在镜片内 一与凸面切 图1.2

正弯月 Q两主面Q,Q’在镜片外 Q'

凹透镜：双凹；平凹；负弯月

QQ'双凹 两主面Q,Q’在镜片内 QQ'平凹 两主面Q,Q’一在镜片内 一与凹面切 图1.3

Q负弯月 Q'两主面Q,Q’在镜片外

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：??111?(n?1)?[()?()] f'R1R2?—透镜光焦距；

f’—焦距； n—折射率；

R1,R2－两球面曲率半径

111(n?1)2d厚透镜：?? ?(n?1)?[()?()]?f'R1R2nR1R2d－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