变折射率介质中光线的追迹

本文根据A.Sharma等人提出的方法,给出了变折射率介质中光线追迹的矢量表达式;并提供了一个判断计算结果可靠与否的误差函数.在计算例子中,提出并讨论了用高精度的数值解来判断某些近似解析解所适用的范围.     

光在非均匀介质中传播规律的演示

光在介质中的传播规律遵循费马原理,如：在均匀介质中,光沿直线传播．在非均匀介质中,光的传播轨迹比较复杂,与非均匀介质的状态有密切关系．尽管海市蜃楼和沙漠幻影是大自然中能够看到的光在非均匀介质中的传播现象,但只有在一定条件下才能出现,不是随时可以看到的．为了能在光学教学中让学生能够看到光在非均匀介质中的传播,本文利用白糖溶液和水之间扩散形成的浓度非均匀区域,实现了光线的非直线传播．通过光线实际传播的路径,计算了非均匀区域液体折射率的相对变化．这一演示实验取材简单,容易实现,对学生思维训练具有一定的借鉴意义．     

渐变折射率介质中光线路径的数值计算

从理论上分析了渐变折射率介质中光线传播的规律,建立了光线路径的数值计算方法。     

变折射率介质中光线追迹通用算法的研究

基于几何光学的光线折射和反射原理提出了变折射率介质中的光线追迹算法,给出了在光线追迹过程中进行递推的反射光线和折射光线的方向余弦方程;解决了空间中法线的确定和光线回转等问题。最后通过对多种不同的存在解析解的特殊折射率分布的数值解值和解析解值的比较,验证了算法的正确性,并且讨论了应用算法时应该注意的问题和算法中还有待解决的问题。该算法不但具有广泛的适用性,基本不受折射率分布的制约,而且其数值解精度达10^-5。该算法在变折射率介质的光学设计和空间成像补偿等方面有着广阔的应用前景。     

一种基于恒星光线偏折的大气折射率估计方法

基于标准大气环境的大气折射率理论模型不能反映实际大气折射率的波动性,针对该问题,提出了一种基于恒星光线偏折的大气折射率估计方法。基于光学卫星的恒星观测数据,分析恒星光线经大气折射发生偏折的现象,建立恒星光线经大气折射后进入光学卫星传感器的光路模型,在分层球形大气的假设下证明该光路模型的对称性。研究一种利用恒星实测光线和恒星理论光线迭代前向反馈的方法,用以估计分层大气折射率。最后,利用光学卫星的恒星观测数据进行有效性验证,计算出的大气折射率与理论大气折射率相符,且能够反映短期波动性。对测试用的恒星实测数据进行处理,结果表明:88%以上的恒星理论视线与实测视线的估计值相差不超过1%,其余部分观测数据估计偏差基本不超过20%。     

非均匀折射率场中光传输现象研究

海市蜃楼是一种非常有趣的光学现象,其本质是由于光在非均匀折射率介质中传输时发生的折射和全反射现象。本文基于费马原理与拉格朗日方程在理论上推导出了光在非均匀折射场的传输方程。然后通过数值模拟成功复现了光在非均匀折射场中传输的图像与相应蜃景图像。最后,通过实验研究了不同入射角度下光线传输规律和海市蜃景现象,实验结果与理论符合较好,验证了上述理论分析的正确性。     

在合成的梯度折射率介质中的光线追迹

本文介绍由光程的幂级数展开成欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)方程的解,引入一个对一种合成的梯度折射率介质的光线追迹算法。     

变折射率光线方程的一种数值解法

根据变换后的光线方程,导出了一套变折射率介质中寻求光线方程数值解的迭代公式。两个典型的计算实例表明,本文提出的光线方程数值解法是一个较为普遍而节省计算时间的方法。     

测定介质折射率的几种方法

介绍了几种测定介质折射率的方法.     

非均匀介质对强激光传播的影响

以强激光应用在化学工程中所遇到的物理问题为背景，研究介质的热透镜效应、吸收强弱、吸收饱和程度以及介质的流动等因素对激光传播的影响。根据一组简化模型，提出了描述光场行为的方程组，给出了不同情况下介质的温度分布情况、光线在介质中的变化行为以及激光光强的分布化情况。所得结果，对光化学工程设计有一定的参考价值。     

高折射率厚透镜在均匀介质中焦点位置的正确计算方法

本文以几何光学原理,讨论了高折射率厚透镜在均匀介质中焦点位置的正确计算方法。给出了焦点位置是否在厚透镜内的判别表达式和焦点分别在厚透镜内外的计算方法,并分析了高折射率球透镜、棒状凸透镜等几种特例,澄清了经常易被忽昨和混淆的概念。对光纤通讯无源器件中经常用到微厚透镜及棒状透镜,有一定参考意义。     

非圆柱形发散梯度折射率棒透镜光线传播轨迹的解析解族

本文研究光线在具有非圆柱形等折射率面的发散型梯度折射率棒透镜中的传播规律,提出在轴向弱非匀条件(即dg~(-1)(z)/dz<<1下近轴子午光线轨迹的一种解析表达式.从该解析式的解析解,棒透镜梯度参数g(z)所满足的条件出发,导出棒透镜的折射率分布族.文中给出了两个线性无关的光线传播轨迹的解析解族,并以一种发散型棒透镜为例讨论了近轴成像特性.     

一些轴向梯度折射率介质内的光线微分方程的解

本文给出了四种轴向梯度折射率介质内光线微分方程的解析解,并指出轴向梯度介质平板是无光焦度的。     

脉冲在时域二次折射率介质中的传播

从空域与时域的相似性出发，把克尔介质近似为时域二次折射率介质，从而得到了脉冲在该介质中的解析形式，并给出了相应的时域传输矩阵。     

一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象研究

本文研究了一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象规律。光在这种类锥形纤维中的传播具有变幅值和变周期的振荡特征,文中从光线轨迹的近似解析式出发,导出高斯光学公式,并讨论了结果的适用性。研究表明,类锥形梯度折射率纤维与在光学特性上锥形梯度折射率纤维十分类似,它们都可望成为微型光学和激光装置的重要新元件。     

光在不均匀介质中弯曲传播现象的演示

光在不均匀介质中弯曲传播现象的演示刘永钊（福州市一中３５０００１）一、器材设备及制作卫．矩形透明水箱．用玻璃胶将２—３ｍｍ厚的无色平板玻璃粘制成长５０ｃｍ高３０ｃｍ宽１０ｃｍ左右的长方形水箱（或用氯仿粘制无色透明有机塑料平板）．如图１所示．２·１０Ｌ...     

梯度折射率非局域介质中空间孤子振荡行为研究

应用等效粒子近似方法研究了光学空间孤子在带有局域和非局域非线性横向非均匀介质中的传输动力学行为.发现孤子在传播过程中横向的周期性振荡.折射率调制幅度和波导的归一化宽度决定了振荡周期的大小.介质的非局域对振荡振幅有着较小的影响.模拟了孤子传输过程,所得数值结果与理论分析符合很好.此外,模拟传输还发现多孤子束缚态能够在这个模型中稳定传播.这种振荡特性或许可以应用于光学路由器、转换器、开关等.     

光线在具有抛物线型折射率分布的玻璃板内的传播特性

本文讨论了光线在厚度方向具有抛物形折射率分布的玻璃板内的传播。分别对中心折射率比两大面折射率高和中心折射率比两大面折射率低的情况进行了讨论,前者称为正向折射率分布的玻璃板,后者称为负向折射率分布的玻璃板,还讨论了光线在两块互相垂直放置的具有正向抛物形折射率分布的玻璃板内的传播。 我们利用含铊铅硅酸盐玻璃中的铊离子与熔盐中的钾离子交换获得具有正向抛物形折射率分布的玻璃板,并用双光束干涉仪观测了两块互相垂直放置的玻璃板的干涉环。 讨论表明,两块互相垂直放置的正向抛物形折射率分布的玻璃板具有成像作用,而负向抛物形折射率分布的玻璃板具有发散光的作用。文中还考虑了它们的应用。