球面镜、透镜的座标图算法

在几何光学部门中,我们对球面镜、透镜成像的计算,常常是应用1/a+1/b=1/fg公式,式内a表示物体距镜面或透镜中心的距离,b表     

单相机双球面镜视觉传感器成像光学特性分析

为了扩大镜像双目视觉传感器的视场范围,采用球面反射镜替换平面反射镜成为一种有效方案。但利用凸球面镜进行反射成像,将会导致图像质量和清晰度的下降,为此研究单相机镜像双目视觉传感器的光学特性。以离轴非中心式球面镜反射为研究对象,建立不同光学特性的成像模型,通过仿真和实验来定量分析球面镜参数对视场范围、分辨率和景深的影响,在给定工业相机和光学镜头参数的情况下给出双球面镜参数的设计方法。搭建基于单相机和双球面镜的视觉传感器,该传感器可以实现镜像双目视觉成像。通过分析基于球面镜反射的视觉传感器的光学特性,为新型镜像双目视觉传感器的设计提供了依据。     

《墨经》中关于测定凹球面镜曲率半径方法的记载

从《墨经》中"光学"部分试验中总结出来的一套测定凹球面镜曲率半径的方法,从而确定了焦距的大小,也为生产各种规格凹球面镜提供了检验方法.     

在高中讲球面镜成象问题的一点体会

球面镜和透镜成象的问题,是高中物理几何光学中的一个重要内容。下面根据个人在教学中的体会,提出一些看法,希望能得到同志们的指正。球面镜和透镜的成象问题,在研究方法上有很类似的地方,所以在这里只就球面镜来谈。我认为在进行这一段教学时,有两点内容应着重向学生阐明。第一,须要用作图法证明球面镜是可以成象的,然后再谈球面镜的成象公式才具有意义。第二,最好使学生彻底了解球面镜成象公式1/u+1/v=1/f中,u,v和f符号的来源。如只     

对Talbot白成像和几何成像关系的分析

针对Talbot自成像与几何光学成像毫无关系的传统观点,本文提出了一种用于几何光学成像原理和物理光学成像原理对光栅成像进行对比分析的方法,发现在某一特殊的Talbot成像距离处,光栅自成像和几何成像有相同的成像规律,当光源为单色光照射时可以认为光栅的几何成像实际上是某一个特殊位置的Talbot像．     

对Talbot自成像和几何成像关系的分析

针对Talbot自成像与几何光学成像毫无关系的传统观点,本文提出了一种用于几何光学成像原理和物理光学成像原理对光栅成像进行对比分析的方法,发现在某一特殊的Talbot成像距离处,光栅自成像和几何成像有相同的成像规律,当光源为单色光照射时可以认为光栅的几何成像实际上是某一个特殊位置的Talbot像.     

非球面镜加工

近10年来，非球面镜加工技术有了相当大的改进。可模压加工出非常精密的光学表面，并有极高的质、量，但加工成本与普通光学件相比仍然很高，限制了大规模生产的商业应用。模压非球面镜主要用于商业光学系统中，如生产规模达数十万甚至数百万台的数字相机。     

凸面光栅成像光谱仪全视场自动化光谱定标系统设计

为了确定凸面光栅成像光谱仪的光谱特性,需要对凸面光栅成像光谱仪进行光谱定标。基于单色准直光法设计了一套全视场光谱定标系统,引入球面镜提供准直光,采用一块可以自由滑动和转动的折转镜改变定标光线的入射角,实现了全谱段自动化光谱定标。运用光学设计软件CODEV对光谱定标系统进行了部分光学模拟,证明了整个系统的可靠性。结合光谱定标系统的结构和特点,对整个光谱定标系统进行了精度分析。理论分析结果表明,该系统的光谱定标精度优于1%。该定标系统具有体积小、通用性强等特点,可为其他成像光谱仪的光谱定标提供参考。     

球面镜真空紫外光谱反射率的高精度测量

为了实现对球面镜真空紫外光谱反射率的直接测量,构建了一套真空紫外光谱反射率测试系统。该系统以氟化镁窗口氘灯与Seya-Namioka凹面光栅单色仪产生单色光源,反射式调制器与参考探测器做光学补偿,内径80mm的荧光积分球与精密转台作为接收系统。光学补偿消除单色光源不稳定性,荧光积分球消除了两次测量光斑不同对探测器响应的影响,且减少了系统的能量损失。利用该系统测量了115～180nm球面镜的反射率,测试结果表明测量重复性优于±0.3%;按国际通用不确定度评估规范,对系统进行不确定度分析,相关不确定度小于1.3%。实现了球面镜反射率的高精度测量。     

用干涉仪恢复漫散射光中的几何影像

如果物体藏在强散射介质后，我们不能用几何光学方法对其成像．本文提供一种恢复散射光中几何像的干涉方法．     

像差与色差

引言要正确地讨论光通过光学系统的成像情形必须用波动光学,波动光学的理论考虑到干涉、衍射等情形,它比几何光学更符合于客观事实。不过,如果一贯地用波动光学的理论来讨论光学系统的成像,则其过程将极为繁杂而不合于实用。适当的办法是利用简单得多的几何光学中光作直线进行的概念,根据几何光学的定律,算出通过光学系统后光线位置变化的情形,然后再利用波动光学的原理来考虑成像的质量。我们先从几何光学出发,并且只限于考虑同轴的球面折射或反射系统,因为实际上只有这一类系统得到广泛的应用。先来考虑光线通过一个折射球面的情形。     

阿贝（Abbe，Ernst，1840-1905）德国物理学家（Physicist，Germany）

阿贝生于爱森纳赫的一个纺织工人家庭，因家境贫寒，靠别人资助才得以上中学和大学，于1861年在耶拿大学获得博士学位，1863年担任教授。1866年与蔡司Z2合作研制光学仪器。阿贝在光学仪器的理论上，做出了两项重要贡献：一是几何光学的“正弦条件”，确定了可见光波段上显微镜分辨极限，为迄今光学设计的基本依据之一；二是波动光学的显微镜二次衍射成像理论，把物面视为复合的衍射光栅，在相干光照明下，由物面二次衍射成像。     

“薄透镜焦距的测定”实验方法探究

"薄透镜焦距测定"作为几何光学的基础实验课,其目的不仅为了配合光学的基础理论知识,让学生掌握几何光学成像的规律和原理,更重要的是培养学生将所学的光学知识与实际应用相结合,用科学方法解决实际问题。本文基于薄透镜成像规律,系统分析了薄透镜焦距测定的不同方法中产生的误差来源,并提出了实验的改进方法。     

用于几keV能点动态成像诊断的KB-KBA混合型光学系统设计

围绕激光ICF研究中几keV能点的动态成像诊断需求,提出了具有大视场、高空间分辨、高集光效率和谱分辨特性的新型KB-KBA混合型光学结构。该结构以子午方向上两块单层膜球面镜校正像差,实现大视场内的高空间分辨;在弧矢方向上用一块多层膜球面镜聚焦,以保证较高的集光效率和谱分辨能力。该结构克服了传统单层膜和周期膜KBA结构在几keV能点动态成像诊断中存在的集光效率低,强度不均匀和有效视场受限等不足。针对2.5 keV和4.3 keV两个能点,给出了光学初始结构和膜系的设计,建立了考虑膜系反射性质的光线追迹模型。模拟结果表明,该KB-KBA混合型结构在子午方向1.4 mm视场内空间分辨均优于5μm,有效集光效率优于2×10~(-7)sr,可以满足动态成像诊断的需求。     

稳定和非稳定激光谐振腔中的自再现模讨论

本文通过菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方法,推导了一般稳定和非稳定球面镜谐振腔中自再现模的解析表达式,揭示了从稳定腔变为非稳腔过程中自再现模的变化规律.进一步地,本文在几何光学近似条件下得到了非稳腔的自再现模,通过与衍射积分结果对比,发现基于几何光学近似得到的非稳腔最低阶偶对称模(即基模)和最低阶奇对称模的空间分布与衍射积分结果一致.而对于更高阶的自再现模,当非稳腔接近稳定腔时,几何光学近似得到的自再现模空间分布和衍射积分结果之间存在较大差异.本文的结果可以作为激光原理教学内容的重要补充.     

斐索型光学合成孔径系统近轴成像条件研究

从几何光学理论出发，详细推导了斐索型光学合成孔径成像系统的近轴非相干成像条件，即子望远系统的角放大率等于系统的线性缩放因子。对于焦平面上的像点而言，合成孔径成像系统可等效为一个带有特殊形状孔径光阑的望远系统，这要求该孔径光栏的开口形状和位置分布与合成孔径成像系统各子系统孔径大小和位置分布相一致。我们由此得到了斐索型合成孔径成像系统的主要约束条件。     

一种精确测量光学球面曲率半径的方法

在简要总结各种检测光学球面曲率半径方法优缺点的基础上,提出了利用激光跟踪仪和激光干涉仪测量光学球面曲率半径的新方法。首先,通过激光跟踪仪精确定位测量干涉仪出射球面波前的焦点和待测球面镜的曲率中心点坐标,再调整待测球面镜与干涉仪的相对位置,使待测球面镜达到零条纹干涉状态,用激光跟踪仪测定此时待测球面镜上多点的位置坐标,通过计算分析即可得到待测球面镜的曲率半径。研究和分析了这种测量光学球面曲率半径方法的基本原理,并提出了针对凸球面镜曲率半径的多区域测定平均综合优化的方法。结合实例对一口径为400mm的球面透镜进行了曲率半径的测量,测量得到其两面曲率半径分别为1022.283mm(凸面)和4069.568mm(凹面),并将该透镜进行了轮廓法测量对比,其相对误差都小于0.05%。     

一种光学成像垂轴几何畸变校正方法

光学成像系统非线性几何畸变的校正仍是一个未能很好解决的课题，一些方法还不能很好地实用。本文对成像系统主要因镜头的失常导致的非线性几何畸变，分析了成像过程。提出一种以径向几何畸变为主的非线性几何畸变模型。依据此模型，提出一种通用的校正方法，应用计算机处理，可对实际的非线性几何畸变图像进行校正。文中用所提出的方法对实际成像的畸变进行了校正，给出了校正实验结果，校正效果良好，有一定的实验价值。     

4～120 nm波段的单色仪光束线设计

合肥国家同步辐射实验（ＮＳＲＬ）在表面物理光束线中应用了新的简单平面光栅单色仪作为分光仪器。它采用平面光栅和球面镜我学成像系统,波长选择由光栅绕其中心轴转动和球面绕一镜面外的轴转动完成,单色仪在４－１２０ｎｍ光谱范围内具有高的光学传输效率、高的光谱分辨率。     

自制简易光学学具

自制简易光学学具孙丞亮，刘钢，孙洪亮（天津市咸水沽第一中学３００３５０）随着教学改革的逐步深化，课堂教学中除注重正确传授理论知识外，还应特别注重学生动手能力的培养．参照初二物理新教材和高中物理必修教材中的几何光学部分“凸透镜成像规律及其应用”的内容，...