“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。     

三维空间凸透镜成像坐标定位法

通过深入探究空间点和线段的凸透镜成像规律, 概括总结创建出一新的成像方法“ 凸透镜成像坐标定 位法” . 突破解决了传统几何光学“ 透镜成像作图法”所无法解决的一些难题, 可精确定位每一像点在坐标系中的位 置以及物体凸透镜成像的形状, 画出三维空间物体跨越焦平面时的立体发散图像. 举例阐明了“ 凸透镜成像坐标定 位法”的作图要点及注意事项     

测液体折射率的简单方法

在几何光学中,折射定律是学生掌握全反射、棱镜和透镜成像等知识的理论基础。弄清拆射率又是掌握折射定律的关键。为此,让每个学生都能亲自动手,用简单的方法测一下折射率很有必要。下面介绍一种测量液体折射率的简单的方法。     

关于几何光学中的成象作图问题

高中物理学中几何光学的成象作图问题,好象是很简单的,但是学生要真正能掌握作图原理,能有熟练的技巧,能达到融会贯通,能作出正确的成象图,却并不容易。作图的正确与否,不仅反映了学生掌握作图技能的熟栋程度,而且反映了学生对基础知裁的理解程度。学生掌握知识的缺陷,往往在作图过程暴露出来。     

凹凸厚透镜曲率半径和折射率的测定

观察凹凸厚透镜的球面反射成像及折反折成像,利用这一实验现象结合物像公式测定凹凸厚透镜前后表面的曲率半径和折射率。该方法不仅可以修正薄透镜测量中忽略透镜厚度所产生的误差,而且可作为测量透镜焦距和曲率半径的设计性、研究性和创新性实验项目,有利于学生深刻理解共轴球面系统成像,掌握符号规则和几何光学的成像计算。     

微面形貌观测物镜的光学系统误差分析

提出了一种非接触内窥式微面形貌探测镜,分析了其光学系统的装配误差对实际成像位置的影响.利用几何光学原理,计算了三种装配误差与实际成像位移之间的关系.给出了满足CCD成像分辨率要求的位置调整范围,推导出透镜的装配误差范围,达到成像清晰、系统分辨率高的目的.     

透镜成像规律的新教法

关于透镜成像规律,在初中物理课程中就通过作图法作了简单介绍,在中专和高中物理课程中又作了类似的讲述.其共同的特点都是以一块完整的凸透镜为例.总结出了凸透镜成像作图时,常用的三条光线.所以,学生自然也就认为:只有一块完整的透镜才能按上述规律成像,可见他们对透镜的成像规律还没有完全掌握. 针对这种现象,我在中专物理课程中讲述这部分内容时,首先向学生提出了这样一个问题:半块和小于半块的凸透镜将如何成像?听     

“光的折射”教学设计

【课题】光的折射
　　【教学时间】40 min
　　【教学对象】初中二年级学生
　　【教材】苏科版八年级上册第四章第一节（江苏科学技术出版社2013年10月第3版）
　　【教材分析】
　　光的折射是重要的光学现象，是光的直线传播和光的反射知识的延伸，同时是学生之后理解透镜成像和解释日常生活现象的基础，起到承上启下的作用。     

浅谈光学增透膜

现代光学装置,如摄影机和电影放映机的镜头,潜水艇的潜望镜等,都是由许多光学元件--透镜、棱镜等组成的.一般说来,虽然组成光学系统的透镜片数多,消除像差的情况就好,成像质量也就高.但是,由于镜面对光有反射作用,镜片越多,光的损失就越严重,光通量就越少.同时,发生在镜头内部的反射光线经多次反射和折射,便会以杂光形式到达像面,从而降低了影像的清晰度和反差,使影像的质感和层次受到损失,甚至会产生晕光现象,使画面影像增加灰雾.那么,如何克服这一缺点,提高成像质量呢?     

浅谈光学增透膜

 现代光学装置,如摄影机和电影放映机的镜头,潜水艇的潜望镜等,都是由许多光学元件──透镜、棱镜等组成的。一般说来,组成光学系统的透镜片数多,消除像差的情况就好,成像质量也就高。但是,由于镜面对光有反射作用,镜片越多,光的损失就越严重,光通量就越少。同时,发生在镜头内部的反射光线经多次反射和折射,便会以杂光形式到达像面,从而降低了影像的清晰度和反差,使影像的质感和层次受到损失,甚至会产生晕光现象,使画面影像增加灰雾。那么,如何克服这一缺点,提高成像质量呢？现代高级中学物理第二册（人民教育出版社１９９５年版）第２３３页指出：“可以在透镜的表面涂上一层薄膜（一般用氟化镁）。     

非线性锥形梯度折射率棒透镜的成像特性

根据变分法和ABCD定律,导出了非线性锥形梯度折射率棒透镜中高斯光束的成像公式.结果表明,这种透镜的成像特性与光线轨迹依赖于光功率.当n_2=0(n_2:非线性系数)以及几何光学近似下,成像公式就简化为已知的结果.     

同步辐射束流尺寸测量干涉仪的设计与仿真

基于同步光的干涉法,是一种非拦截高精度的束流截面测量手段。相比传统成像法,干涉法可以测量更小的束团尺寸、分辨率更好,较短测量波长下有望获得亚μm级的分辨率,因此在同步辐射光源中得到广泛应用。对合肥光源HLS II的原有同步光干涉装置,提出了将原有的干涉光路中第一面聚焦透镜换成RC结构聚焦反射镜,第二面单透镜换成双胶合透镜,以达到在不改变光路光轴情况下减小色散和几何像差,从而提高光路成像质量的目的。采用几何光路设计方法对成像质量进行评价,并进行物理光学仿真计算,得到测量系统的干涉条纹。仿真结果表明:光学系统成像的艾里斑半径减小约35%,点列图的均方根半径减小了约99%,波前差也减小了约75%,调制传递函数（MTF）的截止频率提高了约65%,采用聚焦反射镜代替原有的聚焦透镜可大幅提升光路成像质量。     

球面镜成像的近轴范围与误差

球面镜成像的近轴范围与误差余党军（浙江金华农业机械化学校）在几何光学中，讨论物体经球面镜反射后的成像问题时，一般参考书籍和教材中，成像的位置和大小都采用成像公式或特殊光线的几何作图法来确定．实际上，这样确定的结果存在着不可忽略的近视性。因为几何光学的...     

基于超透镜阵列的平面人工复眼研究

为了实现轻量化、集成化与大视场的光学成像系统,提出了一种基于超透镜阵列的平面化人工复眼结构.该结构使用基于几何相位原理的不同取向二氧化钛纳米柱结构来实现电磁波调控,使得超透镜阵列面与复眼的像面均为平面,不需要传统曲面复眼所需要的非球面加工.在传统超透镜聚焦相位的基础上叠加倾斜相位,能够较好地抵消光学系统非近轴区域光线离...     

大口径红外成像系统的光学设计

推导了以反射式两镜系统为主体的红外成像系统中满足光瞳匹配要求的转像透镜的高斯光学参量与两镜系统参量的关系式。当选定红外焦平面的冷屏直径及到焦面的距离后，转像透镜与两镜系统的高斯光学参量之间必须满足这个关系式，才能做到光瞳匹配，这就是冷屏为系统的出瞳．而入瞳是主反射镜的口径。消像差由主镜、副镜的非球面及转像透镜上的一个非球面承担。用实例计算验证了所推导出的公式的可靠性，红外系统的口径取为250mm，红外接收器的冷屏直径为5mm，冷屏到红外像面的距离为20mm。两镜系统主镜的曲率半径选定为-1000mm及-800mm两个值，两镜系统焦距为2000mm，1500mm及1000nm三个。共计算了六种结构参量不同的系统。     

关于透镜成像公式的讨论

在几何光学中一般是利用物体放在凸透镜一倍焦距以外的成像光路图,推出透镜成像公式:1/u 1/v=1/f……(1) 然后对u、v、f作出符号规定:使透镜成像公式1/f=1/u 1/v成为     

上好《透镜焦距测量》实验课的体会

依我浅见,实验课应突出如下三点:(1)让学生扎实地掌握基本的实验方法;(2)培养学生善于判断和解释各种实验现象,提高探索未知领域的能力;(3)增强学生使用基本仪器和解决实际问题的动手能力。下面通过薄透镜焦距的测量实验,谈谈我对以上三点的体会。一、让学生扎实地掌握基本的实验方法《薄透镜焦距的测量》是一个基本的几何光学实验。常用“物距象距法”和“自准法”测量正透     

从几何光学研究负折射率透镜的有限尺寸效应

从几何光学理论证明了,在左手系材料(负折率材料)透镜中存在完善聚焦的概念。当该透镜的尺寸可以认为是无穷大时,该透镜是无几何像差透镜。进一步考虑了有限透镜孔径对成像面上成像质量的影响,模拟结果表明:成像面上亮度对比度分布不均匀;且随着透镜孔径大小与厚度的比值减小,像的对比度将会增加。     

如何准确测定薄透镜的焦距

光学实验中,薄透镜焦距的测量是最基本的实验,常用的测量方法有:物距与像距法(简称为物像法),透镜二次成像法、自准直法、辅助透镜成像法、准直光管法等.除了自准直法和准直光管法外,无论使用哪种方法,都必须要直接测定像距.虽然从理论上说,物距和像距都可以近似地用从透镜光心算起的距离来代替而不必考虑透镜本身的厚度,因而测出的焦距一般较为准确,但由于视差、景深等因素的影响,使得在实验过程中难以准确地确定像的位置,故而使得实际的测量结果相当不准确.     

三维函数作图法在光学教学中的几个应用

三维函数作图法在光学教学中的几个应用让庆澜（北京大学物理系１００８７１）借助三维函数作图的通用程序，作者与学生把有关光学的几个物理公式用适当的计算机语言表达出来作出了一系列三维函数图，这些图形能够使学生更深入地了解物理公式的涵意，更全面与具体地掌握相...