透镜成像的图象分析方法

关于透镜成像问题 ,中专教材共提供了两种方法 ,即作图法及公式法 ,作图法即是采用发自于物体的三条特殊光线通过透镜汇交成像的方法 ,严格按比例绘图而成 ;公式法就是1u 1v=1f,通过这个公式来研究物距 u,像距 v与焦距 f的关系 .我在教学中还采用了一种图象分析方法 ,这种方法可以提示学生解决物理问题如何充分利用数学工具 ,不拘一格 ,寻求反映物理规律的最佳途径 .现介绍如下 :1　图象若凸透镜焦距为 f,物距为 u,像距为 v,可建立直角坐标系 uov,横轴为物距 u,纵轴为像距为 v,在 ou及 ov轴上 ,以焦距 f为边长作正方形 of Pf并过 P点任作一…     

对测焦距位移法的一点异议

在几何光学实验中常用物距像距法(简称“u,v法”)和“位移法”测量会聚透镜的焦距,依据的公式分别为f=uv/(u+v)和f=(A~2-l~2)/4A,其中u、v分别为物距和像距,A为物屏与像屏的距离,l为透镜先后两次成像的位移距离,目前国内使用的许多实验教材都定性指出,“位移法”     

透镜成像规律的图象表示法

透镜成像规律可以从实验中得出,也可以根据成像公式来讨论对焦距f一定的透镜,得出像距v和物距u的函数关系,虽然我们在解决透镜成像的实际问题时,往往要用到这些结论.然而这些结论很易记混.如果我们用图象法表示透镜成像规律便一目了解,避免了记忆错位,可以较轻松地解决透镜成像在实际生活中的应用问题.     

关于透镜成像公式的讨论

在几何光学中一般是利用物体放在凸透镜一倍焦距以外的成像光路图,推出透镜成像公式:1/u 1/v=1/f……(1) 然后对u、v、f作出符号规定:使透镜成像公式1/f=1/u 1/v成为     

飞行模拟器用投射系统设计

研究了一种瞄准镜用飞行模拟器投射镜头的设计,并给出了模拟器投射镜头的设计实例。模拟器由显示系统、屏幕、投射系统、反射镜组成,模拟图像信号送入模拟器的显示系统,显示系统将视景仿真模拟图像信号投射到屏幕上,屏幕位于投射系统的焦平面上,瞄准镜对由模拟器进入的光线成像实现成像模拟。投射系统由周边系统、中心系统共9路光学镜头组成,投射系统周边系统、中心系统对应于瞄准镜的中心系统与周边系统,中心系统与周边系统的物面位置重合即共物面;中心系统采用摄远物镜镜形式缩短了镜头长度结构更加紧凑。周边系统焦距为f=263．02mm,视场角为2ω=17°,全视场畸边〈0．4％,在屏幕的Nyquist频率处全视场的MTF〉0．9,系统长度330mm;中心系统焦距为f=295．00mm,视场角为2ω=17°,全视场畸变〈0．37％,在屏幕的Nyquist频率处全视场的MTF〉0．9,系统长度283．2mm。投射系统采用全口径出光,同时系统通光口径略大于敏感器的通光口径,降低了系统装配的精度。     

物距—像距法测凹透镜焦距时中间像的选择

物距一像距法测量凹透镜焦距的光路如图1所示.图1图中物P经凸透镜L；成像于P'（中间像），在L1和P之间放置待测凹透镜L2，P即为L2的虚物.对L2而言，虚物P'又成像于P".如u、V、f分别代表物距、像距和待测凹透镜焦距的绝对值，则有笔者认为，采用此法测凹透镜焦距不易测准，原因是中间像P'的位置和大小直接关系测量结果的准确程度二究竟选择什么样的中间像P'作为虚物才较为合适？可先对下表中的实验数据进行分析讨论.（l）选择较大的中间像P'作为虚物反复实验表明，选择较大的中间像P'作为L。的虚物不恰当.因为此时的P'和P"的准确位置…     

关于电势零点选取的探讨

电势是相对量,选取不同的电势零点,电势值不同,参考点的选取对电势的计算和表述非常重要．本文就电势零点选取作一探讨．1选无穷远处为电势零点的条件选无穷远处为电势零点是电学初学者的思维惯性,不少问题选无穷远处为电势零点使电势的表达式和计算十分简便．但是,只有当带     

双焦距立体视觉中的光学成像模型

成像物镜具有两个独立的焦距,并分别对空间物体成像,这种系统被称为双焦成像系统。双焦成像系统从单一角度记录三维场景中各物点的图像,它构成了单目立体视觉的基本光学成像模型。由于焦距为f1和f2的物镜所成的像的矢量值存在差别,即视差,并且视差的大小与物点的深度存在着定量关系,因此可利用双焦成像的视差特征来恢复场景的深度信息。叙述了双焦成像的立体视觉原理和系统的改进方案,并根据双焦成像的深度算法对已知深度的物方平面进行了深度测量。试验结果表明,深度恢复的相对误差约为-0.14%,测量结果的方差为0.97mm。     

不同光照条件下水下成像背景光的建模与研究

由于光在水中传输时的衰减和散射效应, 水下成像系统通常很难达到令人满意的成像效果, 而成像过程中由于光散射产生的背景光则是造成水下图像退化的主要原因. 本文对自然光照和人工光照两种不同光照条件下的水下成像背景光进行了建模和仿真分析. 结果显示: 自然光照下的无穷远处背景光与衰减系数成反比, 与散射系数成正比; 人工光照下的无穷远处背景光则与衰减系数、散射系数和相机-光源距离有关. 两种光照条件下的背景光都可以用无穷远处背景光的指数衰减表达式来表示. 水下图像背景光的强度主要与水体光学参数、相机-景物的距离、相机-光源的距离及相机成像角等因素有关. 本文的研究结论不仅可用于水下成像系统的设计与优化, 也可用来从水下图像背景光中估计水体光学参数、相机-景物距离等图像信息.     

PdCO分子结构的量子力学计算

用Gaussian98程序，在相对论有效原子实势(RECP)近似下，用密度泛函(B3LYP／SDD)方法计算得到了PdCO分子结构，分子的力学和光谱性质。结果表明：PdCO的基态为^1∑^ ，基态离解能为17．2588eV。谐振频率为v1(σ)=2110．8595cm^-1，v2(π)=260．5628cm^-1，v3(σ)=456．5631cm^-1；力常数为f11=1．13922(a．u．)，f12=0．0372481(a．u．)，f22=0．17847(a．u．)，foa=0．042388(a．u．)。转动常数为0.1131cm^-1，零点振动能为18．4745(KJ/Mol)。     

一种胶片式的静态光学目标模拟器

光学成像敏感器是卫星姿态控制分系统的重要组成部分，用于月面景象的获取，可为月面着陆器完成障碍识别、路径规划和安全区域选取等功能提供图像信息来源。为实现光学成像敏感器装星后设备功能和性能的检测，需要一种可在室内为光学成像敏感器提供月面场景信息的光学仪器。设计和研制了一种胶片式的静态光学目标模拟器，该目标模拟器以胶片作为图像源，通过积分球均匀照明系统将胶片照亮，并经由光学镜头将胶片图像投射至无穷远处，从而供光学成像敏感器接收。设计完成的静态光学目标模拟器视场≥30°×30°，入瞳直径Φ5 mm，入瞳距离为41 mm，镜头焦距44.78 mm，图像像素分辨率≤1 024×1 024，各项指标均达到了光学成像敏感器装星后光闭路试验的要求。     

凹透镜焦距的简易测量

本文介绍一种只用一把直尺就能简易测量凹透镜焦距的方法．凹透镜对远处的目标成缩小的虚像．在远处的墙上画五条等间距的长竖直线，用凹透镜观察，看到竖线间距缩小的像，如图三所示，如果前后移动凹透镜同时观察长竖线和其在镜中的像，若A、E线的像人、血与BD线相“重合”，则由图2可得对凹透镜成像有联立以上三式得我们对一焦距为f=39．3cm的凹透镜进行测量，手持凹透镜使其距墙上坚线的距离。为5．0m，前后移动头部进观察，使A、E’与B、D相“重合”，量出眼睛到凹透镜的距离L为44cm，计算得f=40cm.如果待测凹透镜的焦距值较大（大…     

关于无穷远处波函数的讨论

在以前工作的基础上,通过引举3个相关问题,对量子力学中无穷远处波函数为零的假设进行了比较详细的讨论.     

基于菲涅耳衍射的无透镜相干衍射成像

相干衍射成像是一种新型的无透镜成像技术,在光学测量、显微成像和自适应光学等领域有重要应用．本文提出一种基于单幅菲涅耳衍射强度图样的无透镜相干衍射成像方法;该方法采用特殊设计的卷积可解阵列抽样屏,通过对抽样物波的菲涅耳衍射强度图样进行非迭代的逆菲涅耳变换和滤波等数字处理实现被测物波复振幅信息的恢复,最后通过数字衍射得到物体的数字再现像．文中对抽样孔径、衍射距离、图像传感器尺寸等参数对再现像的影响进行了理论分析和模拟实验研究．发现在针孔大小和记录孔径大小一定的条件下,存在一个最佳的衍射距离;衍射距离过大会给重建图样带来噪声,衍射距离过小则会使再现象的分辨率降低．文中还对抽样针孔大小对系统成像分辨率的影响进行了分析,为进一步开展相关实验研究和应用提供了理论依据．     

旋度概念的从头构建法

通过基本的途径,没有利用斯托克斯公式,导出矢量场环量面密度的计算公式.指出同一点处矢量场f(r,t)绕不同轴的环量面密度不同,Δ×f的大小等于环量面密度的最大值,Δ×f的方向沿着环量面密度取最大值时回路所缠绕的轴的方向,绕n轴的环量面密度等于Δ×f沿n轴的分量.这样的一个矢量场Δ×f叫做f(r,t)的旋度.并且指出计算矢量场沿无穷短线段的线积分时人们常犯的错误.     

凸透镜焦距测量的误差分析

教科书中讲到,在实验过程中先用1/f=1/u+1/v对透镜的焦距进行初测,然后再用f=(L~2-d~2)/4L作精密测定。下面想就这个实验的误差先作一个粗浅的分析,然后再说明为什么要采用这样的步骤。一、用1/f=1/u+1/v测定焦距时的误差这是理想薄透镜公式,透镜厚度不计。目前学生实验用的都是双凸透镜,u和v分别是物点和象点至透镜中心(或光心)的距离(见     

离轴全反射施密特系统设计EI北大核心CSCD

为满足紫外宽光谱大视场焦平面光学成像系统的设计要求,研究了全反射施密特光学系统.分析了球面反射镜曲率中心波前,推导了透射及反射施密特校正板方程.为避免光线被遮挡,设计了离轴全反射施密特光学系统.在宽光谱（240～950nm）大视场（±5°）离轴全反射施密特系统中,当λ=0.24μm,u′m=5°时,Δf≤0.031 5mm,探测器控制在焦深范围内,光学系统成像质量达到了衍射极限.该施密特光学系统设计方法适用于宽波段高分辨率紫外成像系统.     

离轴全反射施密特系统设计

为满足紫外宽光谱大视场焦平面光学成像系统的设计要求,研究了全反射施密特光学系统.分析了球面反射镜曲率中心波前,推导了透射及反射施密特校正板方程.为避免光线被遮挡,设计了离轴全反射施密特光学系统.在宽光谱(240~950nm)大视场(±5°)离轴全反射施密特系统中,当λ=0.24μm,u′m=5°时,Δf≤0.031 5mm,探测器控制在焦深范围内,光学系统成像质量达到了衍射极限.该施密特光学系统设计方法适用于宽波段高分辨率紫外成像系统.     

静电场电位零点的选择

静电场作为保守场或位场，可以引进电位来描述．定义电位差后，为了确定静电场中任一点的电位，需要选择参考点．从原则上说，参考点的位置及其电位值可以任选，一经选定，静电场各点的电位值就唯一确定了．通常，选取无穷远点或选取地球或同时选取无穷远点和地球两者为电位零点．本文说明这些选择的理由和条件，有无矛盾，是否方便．１为什么选择无穷远处电位为零？其条件是什么？ 不难想像，在几乎一切实际静电场问题中，尽管带电体系的电量、分布各异，但电量和分布范围均有限．因此，根据问题所要求的精度，在离带电体系足够远（在物理…     

测量三阶非线性折射率的4f相位相干成像技术中正负相位物体的优化

4f相位相干成像技术是测量三阶光学非线性的一种新方法.在4f相位相干成像系统中的相位光阑一直都足用具有一致相位延迟的相位物体,这种相位光阑只能产生单一的相衬信号.应用正负相位物体可以提高4f相位相干成像系统测量灵敏度.为了使含正负相位物体的4f相位相干成像系统的灵敏度进一步得到提高,理论分析了正负相位物体的半径和相移的大小对4f相位相干成像系统灵敏度的影响.结果表明系统的灵敏度随着相位物体半径与小孔半径的比值的减小而增大.当相位物体的大小一定时,在相移为0.43π的地方系统的灵敏度达到最大值.