负折射率材料单球面近轴成像奇特规律的研究

研究了负折射率(n′<0)材料单球面折射对近轴光线的成像规律.理论推导证实负折射率材料单球面近轴成像的所有公式与我们所熟悉的常规材料(n′>0)单球面的完全相同,但由于n′<0,它的成像规律完全不同于常规材料的.文中通过物距-像距曲线比较了两种材料的物-像关系,并对(n′<0,f′>0,f>0)情形下的物像位置、虚实正倒、缩放规律等进行阐述,给出了物像空间的对应图示.     

光束斜入射的折反射组合光学系统的像差计算

基于平面对称光栅反射镜系统的像差理论,根据光学元件材料折射率对成像光束波像差进行修正,将像差理论扩展到平面对称折射光学系统,使得该理论可应用于光束斜入射的折反射组合光学系统的像差计算;指出在折反射组合光学系统中考虑物像方空间折射率的关系,以及入射角方向的定义,使得波像差的计算表达式保持统一;应用扩展后的像差理论对折反射...     

光学一题

如题图,光轴上O1、O2处各有一个单一折射球面,分隔着折射率分别为 n= 1. 0、 n0= 1. 3和n’=1.7的三种均匀透明介质.已知实物点S对此两球面相继的近轴折射像点位于 S’.试用作图法求定两个球面的中心C1、C2,以及此组合系统的像方主点H’、像方焦点F’.“光学一题”解答 题中只给出了球面顶点位置和两侧折射率数值,所以可利用通过球面顶点O的共轭光线满足折射定律这一特性来求解,如解图,O1为中任意长作单位,作出半径为1.0和1.39的圆弧N和N0.延长SO1交N于A,作过A的轴平行线交N0于B,则O1B是满足折射定律的与入射线SO1共轭的第一折射…     

线偏光经单次反射后可成为圆偏光

线偏光从折射率为n1的光密介质,以大于临界角ie的入射角i1入射到折射率为n2(相似文献   

空气折射率测量装置

1983年第17届国际计量大会通过“米’划新定义 是基于光在真空中的速度 C.“1m 是光在真空中1s/ 299792458的时间间隔内所经过路径的长度”.从定 义出发测量长度,可以得到最准确的量值,但是一般测 量只能在空气中实现.空气中光速v和真空光速c之 间有以下关系:v=c/n, 式中n是空气折射率. 因此,大地测量中的光波测距仪和长度测量中的 激光干涉仪,在测量时必须同时测定该时刻的空气折 射率值.上述仪器的测量精度很大程度上依赖于空气 折射率的测量精度. 现在配备在上述仪器上的装置是三个空气参量 (气压、温度和湿度)传感器.根据三者测量值由…     

双凸厚透镜曲率半径和折射率的测定

运用球面成像原理,应用物像同屏和物像异屏方法,采用透镜折反折和折折成像,测定双凸厚透镜的曲率半径和折射率,并利用焦距公式计算得双凸厚透镜的焦距.该实验测定方法,体现了透镜成像的过程,得到了双凸厚透镜曲率半径和折射率的计算公式,拓展了透镜光学参量测定的方法和途径.     

物理竞赛中的“一题多解”

【题目】(第31届全国中学生物理竞赛预赛第11题)如图1所示,一水平放置的厚度为t折射率为n的平行玻璃砖,下表面镀银(成反射镜).一物点A位于玻璃砖的上方距玻璃砖的上表面为h处.观察者在A点附近看到了A点的像,A点的像到A点的距离等于多少?不考虑光经玻璃砖上表面的反射.     

光纤通信光开关的物理基础(续)

4　热光开关热光开关和电光开关的结构可以相同 ,但是产生开关效应的机理不同 .这里的热光效应是指通过电流加热的方法 ,使介质的温度变化 ,导致光在介质中传播的折射率和相位发生改变的物理效应 .折射率随温度的变化关系为n(T) =n0 +Δn(T) =n0 + n TΔT=n0 +αΔT(6 9)式中 n0 为温度变化之前的折射率 ,ΔT为温度的变化 ,α为热光系数 ,它与材料的种类有关 .表 3是几种材料的热光系数 .表 3　几种材料的热光系数材料 α/ (10 - 4K- 1 )L i Nb O30 .0 4 3Si 2Si O2 1.1聚合物 1　　Δn将引起相位变化为Δφ=2 πΔn L/ λ0 =2 παL…     

光学成象中的矩阵方法(Ⅱ)──ABCD定理的应用和举例

单球面、平面镜和薄透镜是人们熟悉的光学元件.我们根据球面折射矩阵,利用ABCD定理,导出它们的成象规律,以此作为该矩阵方法的一个应用.一.单球面 1.焦距公式 如图 6所示,∑为折射球面,前后介质的折射率分别为n0和ni,由式(8),其光线变换矩阵是根据 ABCD定理式(13)Ri=AR0+B/CR0+D　　　(20)由 Ri=-∞,S0=R0=f0和R0=∞,Si=—Ri=fi,可得到物像空间的焦距公式两者之比 f0/fi=n0/ni　　(22)2.物像方程 将(21)和(22)代入(19)式,有 利用( 20),并考虑到 SO— R。, S;—一R;,可得 到折射球面的高斯公式 由图6,傍轴物POQ。的共轭像是P;Q;…     

物光参考光同光轴的体全息存储光学系统设计

将两块漫射板分别置于输入面的两侧,使物光和参考光同光轴,可以使体全息存储傅里叶变换光学系统更为紧凑。然而,在这种全息存储光学系统中,物光和参考光的总数值孔径较物光数值孔径大很多。分析这种体全息存储光学系统物光和参考光光路的设计要求和光学参量的确定;采用多重结构方法对物光正向光路、逆向光路和参考光光路同时优化设计,实现对物光光路二对物像共扼位置控制像差,并满足参考光光路的要求;给出前后组焦距分别为33 mm和30 mm的物光和参考光同光轴,前工作距为30 mm,物光和参考光总数值孔径为0.53的全息存储光学系统的设计结果。系统的波像差小于0.071λ,达到衍射极限。     

椭圆偏振法数据处理软件设计

以C^ Builder 6．0为开发工具,成功设计和编制了一套椭偏法数据处理软件．它具有求解透明膜厚度、折射率和金属复折射率以及绘制(n,d)～(Ψ,△)列线图的功能,求解膜厚和折射率精度分别达到0．01nn、和0001．实验表明该软件的求解结果是准确和可靠的．     

光谱分析中色散曲线的计算机模拟方法

在光的色散中,物质的折射率n和入射光在真空中的波长λ之间的关系由科希方程给出: n=a+b/λ~2+c/λ~4+… (1)式中a、b和c是物质常数。这个方程表征的曲线叫正常色散曲线。用摄谱仪或分光镜进行光谱分析,此时棱镜安装在接近于“最小偏向角”位置,如图1所示。图中α为棱镜顶角,入射光AB和出射光CD对称于棱镜两边,BC平行棱镜底边。δ为最小偏向角,己经求得棱镜的拆射率为     

光学一题

如图,横线是一薄透镜的光轴,薄透镜的物方、像方折射率分别为n=1.0、n'=1.5已知实物点S此薄透镜近轴成像于S',试用作图法求定薄透镜的两个焦点F和F'. 在解图中,以 S’的垂轴线高为y’,取 1.5y’的离轴高度,得M.联接SM并延长交轴于H(即H’).H(H’)就是描述薄透镜位置的物方(像方)主点 H(H’).在三角形HAS中,有这正是近轴成像时的垂轴放大率公式,故上述作图求H(H’)的方法成立. 主点既已确定,则可根据解图中的共轭光线1、1’和2、2’,分别求定轴上的物方焦点和像方焦点F’.可以肯定,像方焦距值一定是物方焦距值的1.5倍;透镜是发…     

介电润湿液体光学棱镜

为实现光束控制系统的无机械化、快速化和微小化,研制基于介电润湿效应的液体光学棱镜。分析界面形状随电压的变化,推导接触角与两侧工作电压的关系,测量系统对光束的偏转角,讨论接触角饱和及液体折射率对系统控光能力的影响。采用COMSOL软件仿真研究液体粘性对棱镜性能的影响。结果表明,在不同电压组合下,双液体界面从初始弯曲界面变为与水平方向呈不同倾斜角的平界面,从而实现对入射光束方向的控制和偏转。受电润湿饱和现象的影响,该液体棱镜的偏转范围为-10°~+10°。若选用的液体组合可降低甚至消除接触角饱和,且具有大的折射率比,则系统的控光能力将得到大幅提高。当动力粘度取0.03Pa·s时,系统的响应速度和稳定性能最佳。     

负折射率材料透镜的消色差

以工作在近红外波段0.848 μm～1.114μm,焦距100 mm,入瞳直径20 mm,具有负阿贝数的负折射率平凹透镜为例,介绍了两种对该类负折射率透镜的消色差设计方法,即利用正折射率材料透镜与负折射率材料透镜组合消色差和负折射率透镜中引入衍射光学元件实现折衍射混合透镜消色差方法.结果表明,正负折射率材料透镜组合消色差方法中正折射率材料透镜承担几乎全部光焦度,进而引入大量额外单色像差,但利用衍射光学元件可以在不引入额外像差的同时实现负折射率透镜的消色差.根据负折射率材料在介质与空气分界面的特殊折射特性,推导了以负折射率为基底的衍射光学元件的衍射效率公式,得到衍射微结构高度公式,求出不同波长处的衍射效率值.负折射率二元衍射光学元件在设计波长0.912 μm处衍射效率为40.53％,在波长0.848 μm处的衍射效率为35.06％,在波长1.114 μm处的衍射效率值为39.83％.     

用空间滤波方法制作θ调制全息物片

给出了一种制作θ调制全息物片的新方法.在空间滤波光学系统的频谱面上放置只允许±1级频谱通过的滤波器,当单色平行光垂直照射物平面上的一维光栅时,将在像平面上得到两个重叠的一维光栅像,同时在成像区域形成光强按余弦规律变化的干涉条纹.用装有镂空模板和全息干版的可旋转组合干版夹对干涉条纹进行3次等时曝光,记录下3种不同干涉条纹方向的图案,即可制作出θ调制全息物片.     

光在光轴取向任意条件下的晶体表面透射率

为了分析一束光在晶体表面的能量损失以及两束折射光的能量比,给出了一种求解反射率和透射率的方法。讨论了光从各向同性介质入射到单轴晶体表面时的折射和反射,注意到了e光线与e光波方向的不同,e光折射率与e光波法线折射率的不同,得出了在界面处应该满足的边界方程。在晶体光轴取向任意的条件下,给出了表明各光束间能量关系的折射率和反射率的理论表达式,为晶体器件特性的研究提供了有力的理论工具。数值模拟表明:得到的结果满足能量守恒;反射到各向同性介质中的光的电场(或磁场)与原入射光的电场(或磁场)不再平行;光轴的取向和入射角的大小对折射的o光、e光的能量比有很大的影响。     

Sc掺杂Ca3Si4的电子结构和光学性质

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法对Sc掺Ca3Si4的电子结构和光学性质进行了系统的计算和分析比较.研究结果为块体Ca3Si4是间接带隙半导体,带隙为0.372eV,价带主要是由Si的3s和3p及Ca的3d态电子构成,导带主要是由Ca的3d态电子构成,静态介电常数ε1(0)=19,折射率n0=4.35;吸收系数在能量3.024eV处达到最大峰值1.56×105cm-1.而掺杂Sc变为n型半导体;费米能级附近的导带主要则由Ca的3d态电子和Sc的3d态电子构成,静态介电常数变为ε1(0)=54.58,折射率n0=7.416;吸收系数在能量5.253eV处达到最大峰值1.614×105cm-1.通过掺杂有效调制了Ca3Si4的电子结构和光学性质,计算结果为Ca3Si4光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

声波的负折射

一束光从空气射入水中,入射线和折射线将分别位于界面法线的两侧,并且入射角大于折射角,这便是通常意义下的折射定律.折射率n=±εμ,其中ε是材料的介电常数,μ是磁导率.一般情况下n为正值,这是因为,对常规材料而言,ε>0,同时μ>0,并且电磁波的电场、磁场和波矢三者构成右手关系.然而,大约在 30年前有理论学家提出,可能出现ε<0、同时μ<0的情况,此时电场、磁场和波矢之间构成左手关系.在左手关系的情况下,折射率n将取负值,入射光和折射光将位于界面法线的同一侧.这类反常的负折射率材料直到 2000年才在实验中得到展示.以上描述都是针对电…     

鱼眼镜头初始结构的设计

基于主光线传输方程,研究了鱼眼镜头前光组负弯月形透镜物像空间的视场角压缩比与结构参数之间的关系,并根据视场角压缩比及镜头尺寸的设计限制,初步确定前光组的结构参数。针对前光组具有平面对称光学系统的成像特性,应用平面对称光学系统像差理论计算前光组波像差;然后利用鱼眼镜头前、后光组波像差的平衡条件,求解后光组各透镜的光焦度及光学间隔;并将其作为限制条件,应用Zemax软件设计了由三块透镜组成的简单后光组系统。以该简单系统作为初始结构进一步复杂化,得到满足更大视场和孔径要求的鱼眼镜头。研究表明,所述方法为设计鱼眼镜头初始结构提供了一种新的思路,且避免了以往设计者过于依赖经验和参考专利的问题。