透镜焦距的测量方法

确定透镜焦距f有两种方法:一种是绝对确定法,另一种是成象测定法。绝对确定法常在设计与制造透镜时使用,它是根据几何光学中理想成象的基本原理,求出球面折射各基点(面)与焦距值,然后再求出由两个球面折射所粗成的单透镜以至于由任意个单透镜形成的透镜组的焦距及其各基点(面)。由于此法用到的只是在设制时就能准确确定的一些量,例如透镜材料的折射率,球面的半径及诸球面间的间隔大小等,因而是确定焦距最准的方法。然而由于计算过于复杂,另一方面对于现成的透镜,往往又很难甚至于无法准确地知道以上各量,所以,此法一般并不常用;而且即使对设制     

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;…     

球面端面的锥形梯度折射率透镜的近轴成像特性

本文根据光线在球面上的折射公式及光线微分方程,研究了光线经两端面为球面的锥形梯度折射率透镜的传播和变换,基于光线传递ABCD矩阵,提出了球面端面的锥形梯度折射率透镜的一种等效光学系统.文中给出了该透镜的主平面、焦平面和焦距计算公式,以及近轴成像高斯公式.当锥度为零时即得到球面端面的柱形或径向梯度折射率透镜的相应结果.     

全息透镜光学特性与数值解析

全息透镜是一种新型光学成象元件,成象原理与制造工艺部与普通透镜不同,它有许多独特的性质.全息透镜可以单独使用,也可以与普通透镜混合使用,构成光学系统。本姓要阐述全息透镜在理想情况下的物象关系、成象原理、基点位置、焦距及放大率等光学特性;推导一组实用的计算公式,并附有计算举例。     

基点测定实验中透镜的选择与搭配

现行的实验教材一般编有“透镜组基点的测定”这一实验,实验前必须考虑如何选择套筒的长短,合理搭配透镜的问题。下面结合LKF型有座测节器进行论述。考虑两薄透镜组成的透镜组,设二透镜的第二焦距分别为f_2~′和f_2~′,两透镜之间的距离为d(实际为套筒的长度),则透镜组的第二焦距f~′可由下式求出:     

厚镜

厚镜是一个包含有一个反射球面的透镜系统．本文从把厚镜看作是一个折射系统和一个反射统系出发．推导出厚镜的主平面位置和焦距公式，讨论了公式的适用范围，并介绍了如何利用主平面和主焦点来简便地描述厚镜成象的规律．     

高能X射线组合透镜聚焦性能的实验结果

高能X射线组合透镜是一种基于折射效应的新型X射线光学元件。报道了这种新型X射线光学元件聚焦性能的最新实验结果。设计的高能X射线组合透镜为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料,包括40个相同的、顺序排布的平凹折射单元,折射单元的球面半径为200μm,组合透镜的几何口径约为500μm,长度约为8 mm,焦距约为1.3 m。简要描述了PMMA材料X射线组合透镜的制作技术和制作过程。并给出了X射线组合透镜聚焦性能测试实验系统和实验条件。最后给出8 keV单色X射线辐射下,PMMA材料X射线组合透镜的聚焦性能的测试结果,对实际测试结果进行了分析和讨论,得出结论,焦距等参量与理论计算结果基本吻合。     

周期场透镜的成象特性

由三个或五个透镜元素组成的周期场,可以作为离子透镜使离子束成象。通常它具有比单个透镜元素强得多的聚焦能力(在相同的电压比下)。这种周期场透镜曾用于静电加速器离子源初聚系统中,但它的成象特性尚未有详细的分析。本文提出一种研究这类透镜特性的方法。将周期场看作由若干个透镜元素合成的组合透镜,然后以Ferraris特征行列式求它的基点表示式。作为普遍情况,以浸没透镜作为透镜元素,导得了三个和五个透镜元素的周期场透镜基点表示式。式中只包含透镜元素的基点参量和电极系统的几何参量。式子十分简洁,便于计算,并有足够的精确度。通过解析表示式中各个因子的分析,可以方便地掌握透镜的特性。由短磁透镜组合的周期磁场是上述普遍情况的一个特例。文中以等径小间隙双圆筒透镜为浸没透镜元素,对周期场透镜的特性用导得的基点表示式进行了计算和分析。     

透镜焦距及球面曲率的测量

概述目前透镜焦距及球面曲率半径的测量方法，介绍透镜焦距及球面曲率半径的准直光束补偿测量法的原理，指出该方法的关键是对补偿光束准直性的检测，提出一种用准直光束补偿和横向错位进行干涉测量透镜焦距及球面曲率的新方法。     

象散和球面反射镜

球面反射镜是简单而且有用的光学部件。因为它是一个反射镜,所以它成的象是没有色差的。因此,它可以用于紫外(UV)到红外(IR)整个频谱范围中,而不改变聚焦的位置。这和折射的光学部件比较起来,球差很小。例如,对于无限远处的物体,球面反射镜的球差比具有同样焦距、同样孔径和具有最佳性能形状的单透镜的球差约小8.5倍。而且,当用球面反射镜得到1:1的放大倍率时,球差可减少到零。然而,球面反射镜不是没有缺点的。因为象聚焦在入射辐射的同侧,所以,接收元件必定遮住部份入射光。如果“离轴”使用反射镜来避免遮拦,则会引起另一个问题,即反射镜倾斜使物点发出的光线沿主光线成象在不同的位置(图1)。这正是已知的象散现象,此象散为孔径光阑位置、反射镜倾斜度、物距和反射镜曲率的函数。     

对称光学系统的特性函数和象差 (二)象差的叠加

一、前言在以前一篇关于普通光学系统成象公式的论文中,我们已描述过一种求折射面或反射面角特性函数(程函)的方法。Bruns曾指出,一个光学系统的程函可以通过叠加其部件的程函和消除中间坐标来求出。Schwarzschild对这个问题用于三级象差和透镜、反射镜系统的设计作了精辟论述。Smith把它扩大到高级象差。本文中,我们使用其中某些概念,推导出根据部件程函系数(直到以方向余弦表示的第十级)计算对称系统程函系数的算法。对于任     

折射等光程面与傍轴成像球面之间的关系

利用费马原理得到了两个齐明点之间折射等光程面的曲面方程,然后得到了折射等光程面顶点(即齐明点连线与折射面的交点)处的曲率半径表达式,它与球面傍轴成像公式具有完全相同的形式.这说明,傍轴成像中的球面与折射等光程面之间存在联系.分析发现,傍轴成像球面实际上就是对顶点处曲率半径等于该球面半径,并在顶点处与该球面相切的一系列折射等光程面的近似.     

一种测薄透镜光学参量的简便方法

此法适用于透镜两球面曲率半径相等的等凸、等凹透镜的测量．一、实验装置与测量方法如图1所示，在光具座上依次放上小灯、毛玻璃、有箭头孔的物屏和待测透镜．图1测量装置简图共轴调节后，使待测透镜贴近物屏，然后逐渐远离物屏，直到在物屏上看到清晰的、与物等高倒立的实像为止，设此时透镜与物屏间距离为S．在本文中，S是个重要的量，由它可以方便地求出透镜的各光学参量．下面给出用S表述的透镜焦距人折射率n。、两球面半径r．因两球面半径相等，故均用r代之；在本文第3节中将证明，当待测透镜为等四透镜，其当符测透镜为等凸透镜，…     

失调单球面折射系统的衍射积分和分数傅里叶变换

根据球面的几何特征，分析了单球面折射光学系统折射面倾斜和偏心时的失调特征；由失调元件矩阵和共轴元件矩阵的依次相乘，得到了完备的描述失调单球面折射光学系统的矩阵；从系统衍射积分与失调矩阵元的关系导出了该系统的失调衍射积分，并利用单球面折射光学系统的分数傅里叶变换结构参数得到了系统失调时的分数傅里叶变换结果.这些结果可用于数值计算和模拟该系统失调时对输入复振幅的衍射和分数傅里叶变换.     

一种测量凹透镜焦距的方法

介绍了一种新的测量凹透镜焦距的方法：复合成象法。该方法通过凹透镜的两次成象过程中透镜位移的测量，再利用贝塞尔公式将凹透镜的焦距值间接测量出来，此方法的测量精度高，相对误差约为１％左右。     

自准直法测凸透镜焦距易发生的错误

自准直法测凸透镜焦距是一种常用的比较简单的实验方法,但往往由于观测的不是凸透镜焦平面上形成的象而造成错误,本文就此问题作如下分析。自准直法测凸透镜焦距原理:如图1,当物体尸处在凸透镜的焦平面上时,由P发出的光线通过透镜L折射后成平行光,如果在透镜后面放一个与透镜光轴垂直的平面反射镜M,此平行光经M反射后再次通过透镜,仍会聚于透镜光轴的对称位置上。也就是说,象相对于物为大小相等的倒立实象,物距、象距均等于该透镜的焦距。     

端面抽运方形复合YAG温度场及热透镜研究

采用数值方法研究了方形截面复合Nd∶YAG激光晶体棒在端面抽运情况下的温度分布及热透镜效应,得到复合激光晶体内温度场的数值解和径向温度梯度引起的轴向传播光相位延迟分布ΔΦT(r),并与同条件下普通晶体的结果进行了比较.结果表明,吸收系数越大,两种晶体中最高温度相差也越大.采用复合晶体可以大幅度降低激光晶体内的温升,同时减小端面形变造成的透镜效应.复合晶体的ΔΦT(r)与普通晶体相似,且不满足对半径r的二次方关系.在rwp时,ΔΦT(r)相对于参考球面透镜的相位畸变Δφ随r的增大而急剧增大.     

液体可变焦折衍混合光学系统

提出了一种液体可变焦折衍混合光学系统，该系统将传统的折射透镜的其中一面设计成二元面，通过改变折射系统的曲率半径来实现对整个光学系统的焦距的调节．这种液体可变焦折衍混合光学系统的主要优点是能够消除色差．经实验证明该光学系统焦距和折射系统的曲率半径呈线性变化关系并且在变焦的同时很好的解决了色差问题．     

光学透镜边缘杂散光的消除

<正> 一、光学透镜边缘杂散光在现代精密光学仪器制造工业中,要想进一步提高各种光学仪器的成象质量,就必须考虑光学系统的杂散光。然而,光学透镜边缘毛面所产生的杂散光是一个很特殊的问题。国内对此常常不够重视,国外则十分注意这一问题。大家知道,一台光学仪器在成象的光学系统中,形成物体的实象时除了成象光线外,还有非成象光线在象面上扩散,这些非成象光线(即杂散光)非常有害。其中很大一部分来自光学透镜边缘毛面,因为光学透镜边缘毛面是用磨料经机械加工形成的一个粗糙表面,当不同波长的光线经过光学仪器的透镜系统时,就会在光学透镜组的毛面发生反射、散射,形成所谓二次和高次杂散光,透镜数目越多,杂散光量也越大,致使象质变坏。如果散杂光严重到足够程度的话,将使光学仪器的鉴别率降低,以致不能有效观察,从而降低了仪器使用效能。有时在实际检验和测量透镜质量时也会     

验证主平面性质的实验

为使学生更好地理解主平面的性质,我在测节仪(连云港光仪厂出品)上安排了下达实验. 用40×显微镜物镜前片当作扩束镜,置于 He-Ne激光管前,再用 7×望远镜的物镜(口径=52 mm)作准直镜,以此所得粗平行光束作为本实验的光源。以两个薄透镜组成共轴球面系统简称(透镜组),基本参数见表一. 先以上述平行光束,在测节仪上按传统方法测定透镜组的基点,实验数据见表二. 为较准确地测出主平面的位置,激光束的准直调整是关键.如果经准直后的光束稍有发散或会聚,则通过透镜组后的会聚点就不是焦点,用摆杆找到的节点(主点)以及量出的焦距自然是不准确的.…