几何光学实验中一现象的理论分析和验证

1引言 在用物距像距法测量凸透镜的焦距实验中,从理论上讲在不同的物距范围内,下述两种调节方法均易从像屏上得到清晰像:(1)物和透镜固定(令物距大于焦距),调节像屏成像;(2)物和像屏固定(令二者间距满足成实像的条件),调节透镜成像.     

透镜成像规律的妙用

透镜成像时,从物体上任一点Ｓ发出的光线,经透镜折射后都交于一点,（或反向延长线交于一点）这一点就是Ｓ点的像Ｓ’并且物体和像的连线必通过透镜的光心．此规律在光学解题中有妙用．１作任一入射光线经透镜后的折射光线 例１．画出图１中入射光线ＡＢ经凹透镜折射后的光线． 在入射光线ＡＢ上任选一点Ｃ作为物点,应用三条特殊光线中的任意两条,作出物点Ｃ的像点Ｃ’．虚线连接Ｃ’Ｂ延长后ＢＤ就是所求的光线． 根据光路的可逆性原理,应用此法也可画出任一条折射光线对应的入射光线．２根据物、像位置确定透镜位置和焦点 例２,如图…     

调整双棱镜同轴等高的简易方法

本文介绍一个调整双棱镜同轴等高的简易方法，该法采用先调节狭缝和目镜至基本等高，可使各光学部件快速调至同轴等高，通过随意移动棱镜和目镜在轨道上的位置，以便在实验中观察到清晰的干涉条纹；采用位移法测试，可从实验方法中加深理解光线直线传播和干涉现象的意义。     

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.     

透镜成像与针孔成"像"的比较

像,是指从物体发出的光线经过光学系统后所形成的与原物相似的图景.光学中的成像规律可由光的直线传播及反射、折射定律进行分析,人们熟知的有针孔成像和透镜成像.     

光斑问题浅析

光斑问题是几何光学中比较典型的一种类型的习题,89年高考物理试题中就有一道有关光斑问题的计算题,光斑问题往往和透镜成像联系在一起,解答此类问题,常见的错误是把光斑看做像,直接应用透镜成像公式求解,像是物体经透镜折射后,其光线(或延长线)汇聚而成的,物体上某点发出的光线,必交于像的对应点上,而光斑是光沿着直线传播、或者光通过透镜折射后,照射到光屏上的光点排布形成的亮斑,不存在光线对应的交点问题,两者是不相同的。     

调整双棱镜同轴等高的简易方法

本文介绍一个调整双棱镜同轴等高的简易方法．该法采用先调节狭缝和目镜至基本等高，可使各光学部件快速调至同轴等高．通过随意移动棱镜和目镜在轨道上的位置，以便在实验中观察到清晰的干涉条纹；采用位移法测试，可从实验方法中加深理解光线直线传播和干涉现象的意义     

基于空间光调制器的层析成像技术

以传统的干涉法全息技术为基础,本文提出了一种纯光学的三维显示全息技术。利用空间光调制器实现真实物体的物光波前重现,在不同平面上呈现物体的层析像。首先,利用波前传感器采集真实物体的波前信息。接着,运用单次快速傅立叶变换算法对光路中成像透镜的传递函数进行模拟,制成含有该物光经透镜后的波前信息,分别得到了实验所需的强度和相位灰度图片。然后,通过两台空间光调制器对入射平行光场进行调制,从而实现对物光经透镜后的光场进行波前重现。最后,根据透镜的成像原理,把CCD分别放置在物体前后两个成像面上即可得到层析的成像图。实验中分别在距离空间光调制器后298. 5 mm和337. 6 mm处观察所探测到的物体前后两个成像面的立体层析像。实验结果表明:在模拟透镜的焦距为150 mm、计算衍射距离为150 mm的情况下,前后两个成像面在x、y轴方向上的横向放大率分别为(1. 1,1. 08)和(1. 34,1. 09),与利用透镜成像公式计算得到的横向放大率(1,1. 2)相比,相对误差分别为(10. 6%,8%)和(11. 7%,8%)。角扩散度分别为2. 95°和2. 61°,其相对误差分别为2. 6%和0. 7%,低于5%,基本符合实验原理。实验结果证明了该方法的可行性,为后续开展的三维显示与新的全息技术提供了有效的技术支撑。     

层叠微透镜阵列扫描成像系统的动态像差

以层叠微透镜阵列扫描成像系统的动态像差为研究目标,基于非旋转对称光学系统的矢量波像差理论,建立了层叠微透镜阵列扫描成像系统的动态波像差理论模型,提出一种可用于系统波像差计算的适用性方法。同时,将动态波像差模型应用于两片式微透镜阵列扫描结构的像差分析中,分析了多扫描视场下的初级波像差以及均方根（RMS）波前差,并计算了不同扫描视场下的初级波像差值在光学表面上的分布。所得研究结果对层叠微透镜阵列扫描成像系统的设计优化与装调实验具有理论指导和工程化意义。     

信息光学实验装置的调整

4f′光学滤波系统是信息光学实验中最常用的光学系统。它要求正变换透镜L_1的后焦面与付里叶逆变换透镜L_2的前焦面重合,并要求确定L_1的前焦面、谱面、L_2的后焦面。本文介绍一种快速准确定位的莫尔条纹法。     

左手性介质透镜系统的赛德尔像差特性研究

根据初级像差理论，系统研究了由左手性介质构造的透镜系统的赛德尔像差特性.分析了左手性介质单折射曲面的赛德尔像差特性，发现其消初级球差的曲面类型比普通介质更为灵活且可用于实成像系统.依据薄透镜赛德尔和数公式，分析和设计了三种只有左手性介质才具备的可消部分赛德尔像差的薄透镜结构参数，提出了几种能同时消除全部五种赛德尔像差的由左手性介质构造的透镜组合系统.研究表明左手性介质相对于普通介质在消像差方面存在较大优势，在光学设计时可以采用更少的折射表面个数或更简单的表面形状即可到达同等的成像性能.     

薄透镜焦距测定实验中像屏的改进

运用各光学元件(如透镜、面镜……)组合成特定的光学系统成像时,要想获得优良的像质,必须保持光束的同心结构,即要求该光学系统符合或接近理想光学系统的条件.这样,物方空间的任意物点,经过该系统成像时,在像方空间必有唯一的共轭像点存在,而且符合各种理论计算公式.     

分光计调整中的十个怎么办

光学实验的基本技能是仪器和光路的调整,这些工作要比力学实验和电学实验中的工作麻烦得多,因为光路在一般情况下不易察觉,而且光路通过透镜、平面镜折射和反射后出现左右颠倒、上下颠倒,这些现象常被学生所忽略。所以学生在做分光计的调整实验时大都感到光路非常难调,不易掌握规律。光路调节是一个细致的工作,盲目调节,可     

宽波段高分辨率Dyson成像光谱仪设计研究

主要对一种远心成像光谱仪系统,即Dyson成像光谱仪进行了设计研究。这种成像光谱仪结构简单紧凑,仅由一个半球透镜和一个凹面光栅组成。在Rowland圆与折射理论的基础上,分析了Dyson成像光谱仪在宽波段下可消除像散的重要条件,即光栅半径与半球透镜半径之比,并获得了具备极高光学性能的光学系统参数计算条件。为了使这种成像光谱仪更适宜于工程化应用,又在其基础之上设计和分析了探测器表面脱离半球透镜的方法。设计实例获得了数值孔径0.33,工作波段0.38~1.7 μm,狭缝长度15 mm,像面表面成像斑均方根值半径小于2.5 μm的Dyson成像光谱仪结构和改进后的像斑均方根值半径小于8 μm的改进型Dyson成像光谱仪结构。该设计方法和设计结果合理可行,优化结构性能优越,并可用于工业及遥感等多个领域。     

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.     

超表面透镜的像差分析和成像技术研究

传统光学透镜及光学系统基于光传播效应实现电磁波调控功能,其体积较大、不易集成.而超表面是由人工亚波长尺度单元构成的二维平面结构,由于其相对于传统透镜具有超薄的优势,并且可以实现对光场的任意调控,近年来在光学成像领域得到广泛研究和应用.本文阐述了超表面透镜的工作原理,分析了超表面成像透镜的单色像差和色像差成因以及对应的像...     

光学实验中伪像的鉴别

光学实验中伪像的鉴别闵春宗，左云彤（四平师范学院１３６０００）在光学实验和光学测量中，由于光学系统中各光学元件表面的多次反射和折射，往往能看到许多像，而对我们有用的只是其中的一两个．如果将有用的像叫做真像，那许多无用的像就叫做伪像．在实验中，应首先鉴...     

光学实验中等高共轴的调节

在普通物理光学实验中,光学元件等高共轴的调节好坏将直接影响成象质量和测量误差,因此,在光学实验中等高共轴的调节是很重要的.下面仅就两个实验为例说明调节方法.一、粗调把实验中所用到的光学元件置放在光具座上,在考虑到这些元件的调节幅度和光源的中心亮度后,确定辅助棒的高度,并依某一端为准来调节各元件间共轴和等高,如图     

物、像速度关系初探

有关运动物体经透镜成像时,物体的运动速度和其像的运动速度之间的关系,定性的讨论在一些刊物上已有零星的出现,这些文章都没能就物和像的移动速度之间给出一个确定的函数关系。本文将分别就凹透镜和凸透镜在近轴光学条件及物体的运动速度远远小于光速的条件下成像时,物、像的速度关系作些探讨。1 凹透镜成像时,物、像速度关系     

对薄透镜焦距测定实验的进一步研究

在薄透镜焦距测定实验的基础上，进一步讨论了折射反射系统成像的规律。