究竟能成多少个像

在物理教学杂志、课外辅导习题册上常会遇到这样一道光学选择题：两相交平面镜反射面间夹角恰为６０°,在其中任一位置放置一点光源Ｓ．那么,它所成的像共有［Ｃ］ Ａ．３个 　Ｂ．４个 　Ｃ．５个 　Ｄ．６个 答案是 Ｃ．５个．有些竞赛辅导书上还给出了特殊角（如９０°、６０°、４５°、３０°等）成像个数计算式：（３６０°／θ）－１（θ为两相交平面镜反射面特殊夹角度数）． 如果两相交平面镜反射面间夹角θ是任意角,如 ５５°、４０°、３６°……,能成多少个像哪？究竟有没有规律哪？我进行了实验研究,得到了如下结论： １…     

像再次成像的条件分析及讨论

以平面镜以及平面镜与凸透镜组合为例,对像再次成像的条件进行讨论,以加深学生对成像概念的理解.     

两个平面镜成像的规律

对两个有一定夹角的平面镜成像问题的研究,是单个平面镜成像知识的扩展和延伸,两个平面镜成像的现象存在于我们生活中,只要我们稍加留意就不难发现它.因此,研究这一现象,发现它的规律也具有实际意义.先对成像过程及相关名称作简单介绍.如图1所示,设M,N两平面镜镜面夹角为θ(0<θ<180°),两镜面被纸面所截,且均垂直于纸面.AA′和BB′是两镜及其延展面跟纸面的交线,O点是这两直线的交点(也是三面交点).今在两镜面间的纸面上任一位置放一个小物体S(可视为一个点),线段SO跟M镜面的夹角∠SOA=α,跟N镜     

夹角平面镜的成像数

夹角平面镜的成像是师生深感困惑的问题之一．本文拟从平面镜成像规律出发，用不完全归纳法导出一个具体的判别法．     

互成角度的两平面镜间物体成像规律解析

1平面镜的成像规律 物体在平面镜中成像的必要条件是：物体在平面镜的前面;要使物体在第一个平面镜中的像在第二个平面镜中继续成像,第一个物体的像必须在第二个平面镜的前面……;     

基于激光平面镜反射的长度测量仪的理论设计

给出了利用小型激光器和平面镜测量长度的基本原理,测量长度及其不确定度与平面镜转动角之间的关系,并例举了有关理论计算和分析．讨论了设计长度测量仪的注意事项．该长度测量仪可用于大学、中学物理实验教学和一般的长度测量．     

基于多级微镜的傅里叶变换成像光谱仪干涉成像系统分析与设计

为了实现傅里叶变换成像光谱仪的静态化与高通量,提出一种基于多级微镜的时空混合调制成像光谱仪,其干涉系统是利用一个多级微镜代替迈克尔逊干涉仪中的平面镜,其显著特点是无运动部件和限制系统光通量的狭缝,可同时获得目标的干涉图与二维空间图像。该成像光谱仪利用前置成像系统将目标成像到干涉系统的平面镜与多级微镜上,利用多级微镜的结构特点对两成像光束的光程差进行调制,然后通过后置成像系统获得不同干涉级次的目标图像。首先通过对该成像光谱仪干涉系统光谱信噪比的分析,明确了光谱信噪比与图像信噪比之间的关系,确定了多级微镜的特征参数。为了确保每个阶梯面所对应光程差的恒定性,通过对前置成像系统成像过程的分析,确定了前置成像系统像方远心的光路结构;通过对系统视场角与光程差之间关系的分析和计算,确定了前置成像系统的设计指标并完成了光学设计。为了保证后置成像系统不引入额外的光程差,通过对后置成像系统成像特点的分析,确定了后置成像系统双远心的光路结构;通过对系统入射孔径角与阶梯级数之间关系的分析和计算,最终设计出满足系统性能需求的后置成像系统。通过对各单元系统的理论分析与光学设计,为静态化与高通量成像光谱仪的发展提供了一种新的思路。     

自准法测薄透镜焦距实验中的干扰像

自准法测凸凹薄透镜焦距的光路图如下．该方法简单易行，物理图象清晰，不失为薄透镜焦距测量的好方法．原则上，作反光用的平面镜M和待测透镜之间的距离不大影响成像的清晰度，但平面镜过远会因反射成像时对其法线方向要求变严而使成像变暗．因此，一般认为为使成像亮度较高，测凹透镜焦距时，应尽量使平面镜M高物屏P近一些，凸透镜L；高物屏P的距离以凸透镜焦距的2倍为宜．实验表明这种选法可能会在物屏P上出现干扰像，即不是经平面镜M反射的光形成的等大倒立的实像，结果使约15％的学生产生错误测量．即使是自准法测凸透镜焦距，也往…     

减少光电成像系统周期目标莫尔赝像的双倍率法

光电成像系统对周期目标欠抽样成偈时,由于频谱混淆将产生莫尔条纹式的赝像.介绍了利用两帧不同样频率下的混淆图像以减少莫尔赝像恢复原周期目标的双倍率方法,并给出了计算模拟结果.     

高精度半导体激光打标机F-θ镜头设计

为保证半导体激光打标机F-θ镜头的扫描质量,实现系统像高与扫描角的线性变化,需对F-θ镜头给予一定的畸变量,并使其满足等晕条件。分析F-θ镜头工作原理及像差要求,根据1 064 nm半导体激光打标机的光源成像要求选择合适的玻璃材料,合理分配每片透镜的光焦度,以保证等晕成像;根据F-θ镜头线性成像要求,计算系统总畸变量为1.6%,系统总畸变量为系统的实际桶形畸变与相对畸变量之和;在光学系统优化设计时,引入这两项优化参数,优化过程中观察系统成像变化情况。设计结果表明:系统MTF曲线接近衍射极限,F-θ镜头相对畸变小于0.36%,各视场均方根半径均小于艾里斑直径,并且整个系统70%的能量集中在直径为16 μm的圆内,系统总畸变量为1.58%,满足设计指标要求。     

再添两支蜡烛效果更好——“平面镜成像”案例分析

对于"平面镜成像"的教学,凭着以往的经验以及以前的教学后记可知,学生记住平面镜成像的特点比较容易,但要真正灵活运用却有困难.学生虽然知道像与物体的大小相等,但还是根深蒂固地认为:人离镜子越近,像就越大;镜子越大,像也越大.也就是学生并没有真正理解平面镜成像的规律,只是靠机械的记忆.如何改变学生的错误认识呢?我作了以下尝试.     

平面镜成像观察范围的确定

利用平面镜观察镜前的景物(即景物的虚像),其观察范围既与平面镜的口径有关,又与观察点在镜前的位置有关.下面以实例来说明如何确定平面镜成像的观察范围.     

平面镜系统的复四元数综合法

作者在前两篇论文[1,2]中曾介绍过用综合四元数及复四元数计算平面镜系统的方法,讲述如何利用这种方法计算由两面、三面及四面镜组成的基本平面镜系统。按照这种方法,计算可以简化为算出平面镜系统的作用算子的正则形式。按此算子的正则形式,易于确定平面镜系统变换空间的方式。该法与其它方法特别是与向量矩阵法比较,优点在于它们不与选定的特殊坐标系相联系,因此在计算过程中,对计算结果不需要进行从一个坐标系到另一坐标系的换算。在论文[1,2]中讨论了一个正面问题:按已知的物体与平面镜系统的位置,确定象在平行光路或在会聚光路中的位置。     

平面镜组合成像实验的探讨

基于反射原理,研究由三块三平面镜组合的直角三面镜的成像特点和规律。通过作图,讨论和研究直角三面镜的成像作图规律。该讨论和研究对理解多平面镜组合成像规律及应用有一定指导意义,丰富了教学和实践活动。     

评平面成像的目域及视场问题的求解思路

平面镜成像的目域及视场问题既是高中几何光学的重要内容也是学习中的难点.教学实践表明,理解掌握平面镜成像的规律是解决这两类问题的基础,总结归纳其解题思路是求解的关键.     

基于光场成像原理和混沌系统的多图像加密方法

针对现有光学加密方法对加密系统要求高、受器件性能限制、加密效率低、解密图像易失真的局限性,提出一种基于光场成像原理和混沌系统的多图像加密方法.该方法利用混沌系统随机生成光场成像系统的个数与系统参数,并在计算机中构造出相应的多个光场成像系统;将多幅待加密图像拼接后置于光场成像系统中依次计算得到光场图像,通过提取光场图像的多幅子孔径图像并进行拼接,实现多幅图像的快速加密.解密过程为加密过程的逆过程.该方法将计算成像的方式引入加密过程,使加密不受硬件条件的限制,易于实现.实验结果表明,提出的算法密钥复杂度低,易于传输;对噪声有较好的鲁棒性,密钥空间大,密钥敏感度高,安全性好;加密效率高,解密图像无损失.在需要大量图像进行安全传输的领域具有广泛的应用前景.     

干涉型计算层析成像光谱仪的实现方法

提出了一种干涉型计算层析成像光谱仪(CTII)原理及实现方法。CTII把空间调制式傅里叶变换成像光谱仪(FTIS)的原理与计算层析成像光谱仪(CTIS)的原理巧妙结合,因此整个系统在原理上具有高灵敏度、高光谱分辨率,以及高空间分辨率。分析和讨论了CTII的工作原理,给出了一种实用CTII的光路结构;对典型目标的投影图像进行实验,实验结果验证了本方法的可行性。     

基于多级微反射镜的时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪:原理及数据处理

介绍了一种基于多级阶梯微反射镜的时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪的原理及数据处理方法.仪器利用一块多级阶梯微反射镜取代传统迈克尔逊干涉仪中的动镜以实现静态干涉,通过摆镜扫描使目标物体成像在不同的子阶梯反射面上从而获得目标物体不同光程差的干涉信息.某一时刻,目标物体经摆镜与前置成像系统后在平面镜与多级阶梯微反射镜上形成两个一次像点,两个一次像点被平面镜和多级阶梯微反射镜反射之后经后置成像系统最终成像在探测器焦平面上.平面镜与多级阶梯微反射镜之间的高度差会使到达探测器的两束光的光程差不同,因此探测器焦平面上可以获得目标物体的二维空间信息及一维干涉信息.根据多级阶梯微反射镜参数及光学系统设计参数计算得到摆镜步进角度为0.095°.利用实验获得的三维数据立方体进行了图像拼接与光谱复原.针对子阶梯反射镜存在宽度差异的问题,提出了一种基于极坐标霍夫变换的图像分割方法.为缓解拼接全景图中的间断线效应,将图像变换到HSI颜色空间并插值拟合其亮度分量后再变换回原空间.对拼接后的干涉图像进行了降维、去直流、寻址、切趾、相位校正、傅里叶变换及光谱分辨率增强等处理,完成了光谱复原工作.复原光谱分辨率为194 cm-1,优于设计指标(250 cm-1).     

激光引信中半导体激光器的准直及其测试

在理论上分析了单级单透镜光学系统对激光高斯光束发散角的影响。用单个平凸透镜对激光引信中的半导体激光器进行了准直，达到了激光引信光束准直的要求。通过CCD成像方法对准直后的光束发散角进行了测量，利用二阶矩算法计算出光束发散角。实验测得2个方向的发散角分别为θx=7.03°和θy=0.69°，验证了准直系统达到激光引信要求的θx＜10°和θy＜1°技术指标。     

平面镜演示实验仪器的研制和成像分析

阐述了平面镜演示实验仪器的设计与制作、使用方法及观察到的实验现象,并从光学成像的角度分析和探讨了相应的物理原理.