基于平行光管法的薄凸透镜焦距测量

薄凸透镜是光学仪器中最重要、最基本的元件,在天文、军事、医学等众多领域发挥着重要作用。焦距是薄透镜、反射镜等光学系统最重要的特性参量,因而准确测量薄透镜的焦距则显得尤为重要。实验室测量薄凸透镜焦距的方法有物距像距法、自准直法、光电法、平行光管法等。由于采用前3种方法测量透镜焦距的精度偏低,针对该问题,提出利用平行光管法测量薄凸透镜的焦距,并对实验误差作简单分析。实验结果表明,该方法可以高精度地测量薄凸透镜焦距,相对误差仅为0.138%。因此,采用平行光管法的薄凸透镜焦距测量方法是有效可行的。     

基于望远镜原理测量薄透镜焦距

当标准凸透镜与待测薄透镜(凸透镜和凹透镜)的焦点重合时会形成一个典型的望远系统。根据望远镜成像原理可知平行光入射时出射光线为平行光,利用这一特殊成像性质可以快速测定薄透镜的焦距。此实验方法原理简单、操作方便是一种实用的薄透镜焦距测量方法。     

“透镜焦距测量”实验中物屏的改进

针对透镜焦距测量实验中由焦深引起的测量误差,改进了透镜焦距测量实验中的物屏。用此屏测量薄凸透镜的焦距可改善成像焦深现象,同时减小实验所得焦距的离散性。     

从复透过率函数导出薄透镜的焦距

从透射平板的复透过率函数表达式人手,得出薄平凸透镜的焦距,等效地可得到其他薄透镜的焦距,避免了几何光学中对薄透镜焦距的繁琐推导。     

薄透镜的焦距测量及测量结果评价

测量薄透镜焦距的方法很多,本文通过其中常用的两种,即物距像距法和二次成像法(又称贝塞尔法),测凸透镜焦距的实际测量及误差计算,来评价该实验结果的好坏。一、物距像距法测量凸透镜焦距 1.由凸透镜公式(图1)式中u为物距(AB),v     

测量薄凸透镜光学参量的简便方法

本从薄凸透镜的反射成象原理出发,定性地解释了为什么物光经透镜后表面反射形成的倒立等大的实象时,其物距、象距都小于透镜焦距;另外介绍了逆向光路的计算方法。最后,通过薄凸透镜的反射成象原理和逆向光路的计算,推导出测量薄凸透镜的光学参量的简便方法。     

测量薄凸透镜光学参量的简便方法

本文从薄凸透镜的反射成象原理出发,定性地解释了为什么物光经透镜后表面反射形成的倒立等大的实象时,其物距、象距都小于透镜焦距;介绍了逆向光路的计算方法.最后,通过薄凸透镜的反射成象原理和逆向光路的计算,推导出测量薄凸透镜的光学参量的简便方法.     

自准法测薄透镜焦距实验中的干扰像

自准法测凸凹薄透镜焦距的光路图如下．该方法简单易行，物理图象清晰，不失为薄透镜焦距测量的好方法．原则上，作反光用的平面镜M和待测透镜之间的距离不大影响成像的清晰度，但平面镜过远会因反射成像时对其法线方向要求变严而使成像变暗．因此，一般认为为使成像亮度较高，测凹透镜焦距时，应尽量使平面镜M高物屏P近一些，凸透镜L；高物屏P的距离以凸透镜焦距的2倍为宜．实验表明这种选法可能会在物屏P上出现干扰像，即不是经平面镜M反射的光形成的等大倒立的实像，结果使约15％的学生产生错误测量．即使是自准法测凸透镜焦距，也往…     

反射成像法测薄凸透镜的曲率半径

笔者在采用自准直法测薄凸透镜的焦距时,发现一测定值与给出值相差甚远,并发现此时成像与平面反射镜无关.为了避免同学们在实验中误将此时成像当作利用自准直法的成像,笔者对其成像原理进行了分析,并利用成像原理设计了一种测薄凸透镜曲率半径的方法--反射成像法,弥补了"牛顿环法"只能测平凸透镜曲率半径的不足.     

薄凸透镜焦距测量方法的改进

本文分析了薄凸透镜焦距测量中存在的问题,并利用消除视差的方式来测量薄透镜焦距,第一种用消视差自准直法,用眼睛来代替目镜系统,将对像清晰程度的调节变为对横向的物与像视差的调节,可以大大的减少由焦深带来的误差.第二种用消视差共轭法,利用物与像的对称性,来测量焦距,同时巧妙的利用消除视差的方式.测量结果表明,利用消视差的方式得到的测量结果更精确,可达到0.4%.     

在电阻丝上测量薄透镜的焦距

本文提供了一种用电学原理在一根电阻丝上测量薄透镜焦距的实验方法。该方法利用均匀电阻丝的电阻与其长度成正比的关系,把长度量转换成电阻量进行测量,并通过标定,可以在一块数字电压表上直接显示待测薄透镜的焦距值。如果薄透镜的焦距已知,利用该方法也可以确定薄透镜所成清晰像的位置。实验结果的相对不确定度小于3%。     

Generalized tensor ABCD law for an elliptical Gaussian beam passing through an astigmatic optical system in turbulent atmosphere

The propagation of an elliptical Gaussian beam (EGB) through an astigmatic ABCD optical system in a turbulent atmosphere is investigated. An analytical formula for the average intensity of an EGB and a generalized tensor ABCD law for the generalized complex curvature tensor are derived. As an application example, we derived an analytical formula for the average intensity of an elliptical flat-topped beam propagating through an astigmatic ABCD optical system in a turbulent atmosphere. As a numerical example, the focusing properties of an EGB focused by a thin lens in a turbulent atmosphere are studied. It is found that the focused beam at the focal plane becomes a circular Gaussian beam when the atmospheric turbulence is strong enough, and the beam width of the circular Gaussian beam is determined by atmospheric turbulence strength, focal length of the thin lens, and wavelength of the initial beam but is independent of the initial beam widths (i.e., initial intensity distribution).     

CCD辅助测量凸透镜焦距的一种新方法

本文针对凸透镜主点及物像平面难以精确定位的问题,提出了一种以理想光学系统的物像关系为理论基础,基于高斯公式,用CCD摄像机辅助的精确测量凸透镜焦距新方法,这种方法也可以在焦距未知的情况下,求共轭距。     

激光热透镜焦距测量实验及其公式改进

通过平平非稳腔法对激光热透镜焦距进行了实验测量,研究了不同抽运光束腰位置对热透镜焦距的影响.从理论上引入抽运光远场发散角和束腰位置,对端面抽运激光晶体热透镜焦距公式进行了改进.     

电磁电子透镜光学参量的计算公式

用假设弱透镜焦距表达式是一个幂级数中的第一项的方法,可以导出相当准确且便于实用的电磁电子透镜物镜焦距公式。这个外推了的弱透镜近似公式能在即使相当强的激励下仍保持准确。这个方法也能用于其他一些光学参量。对于不能用此方法的光学参量,本文也导出了实用的经验公式。式中的常数是用前人发表的数据确定的。公式的准确度足够满足电子光学设计要求。     

计算全息法测量长焦透镜面形和焦距

为了同时对长焦透镜的面形和焦距进行高精度检测,提出在Zygo干涉仪的球面光路中加入一个二元衍射元件作为检测件的计算全息法。 首先对计算全息法检测长焦透镜的面形和焦距进行了理论推导,并给出焦距误差公式。在Zemax中使用在平面基底上制作的二元衍射元件对一个长焦透镜的面形和焦距进行了模拟检测,其中对该长焦透镜面形的干涉检测PV值为0.0034λ,对焦距的检测精度为-0.11%。最后详细分析了两类误差对检测结果的影响,其中光学元件的位置误差影响不超过0.1λ;二元衍射元件的制造误差影响约0.01λ,在具体制造过程中,其径向位置误差和台阶误差可分别在2 μm和5 nm之内。在综合考虑各项误差的情况下,该方法的检测精度仍然可控制在2λ/25之内。     

薄透镜在不同介质中的会聚与发散性质

从薄透镜的焦距公式出发,讨论了各种透镜在不同介质中的会聚与发散性质.透镜的会聚、发散性质既与透镜的形状和折射率有关,又与透镜两侧介质的折射率有关.     

抛物面型X射线组合折射透镜聚焦性能的理论与实验研究

结合衍射理论和矩阵光学方法得出抛物面型X射线组合折射透镜的光学性能指标(包括其焦距的严格表达式、薄透镜近似的判定准则、透过率和有效孔径,以及极限聚焦光斑尺寸等).采用X射线深度光刻技术实际制作了PMMA材料抛物面型X射线组合折射透镜并给出了工艺测试结果.最后在北京同步辐射装置(BSRF)上,实际构建了基于3种不同结构参数的PMMA材料抛物面型X射线组合折射透镜的微束聚焦实验系统.并实际测试了其聚焦性能,均获得了良好的聚焦效果,给出实测结果并对实测结果进行了分析和讨论.     

基于Talbot-Moiré法的长焦透镜焦距

 长焦距测量的Talbot Moiré法是研究热点,目前很多方法虽然都是基于Talbot现象和Moiré技术,但基本原理和实验方案各不相同,因此焦距计算公式也不相同。基于透镜位相变换作用,利用Talbot效应和Moiré条纹,通过图像处理的方法获得条纹的斜率变化,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的关系求得透镜焦距。由于长焦透镜的焦距相对于被测透镜厚度大得多,完全可以看作是薄透镜对光束的变换,可用薄透镜对球面波的变换作用来近似表示其对高斯光束的变换。因此,该方法测量长焦透镜焦距对于高斯光束与非高斯光束焦距测量结果无差别,均适用。最后全面分析了该测量方法的误差及精度极限。在影响测量精度的各个误差因素中,光栅节距误差对焦距测量的影响最为显著。