第一篇：2012级光学设计题DOC
2012级光学设计性实验题目
设计性选题说明
光学实验最后一部分是设计性实验。以下就题目的选择、实验的进行说明如下：
1、从下列题目中每个学生任选一个实验题目，每题人数给定。6月6日（周五）下午1：30至4：00提交实验方案，经指导教师审阅批准后开始进行实验，没有提交实验方案或实验方案不合格的学生不允许进行设计性实验。戴瑞：光学一室； 陆子凤：光学二室 ； 李金环：光学三室； 张瑛：光学准备室。
2、实验分成四个组，1组周一（6月9号）、2组周二（6月10号）、3组周三（6月11号）、4组周五（6月13号）。下午12:30---17:30；
3、制定方案时，要发挥独创精神，根据题目要求选择适当的实验方法、仪器（精度、型号）、安排适当的实验步骤及注意事项。方案必须认真手写到实验报告上，不得抄袭；
4、进行实验时，要注意分析实验数据，并与预期结果进行比较，分析实验中的问题，适当地改进实验方案，使实验获得比较理想的结果；
5、实验误差分析结果的评价以及对实验的进一步的探讨，是设计性实验的重要内容；
6、实验后写出完整的实验报告；
7、计性实验的心得体会要实事求是的写，要有重点并具体的议论一、二个问题，防止空谈，特别希望提出具体的改进意见和对教师的期望。
8、实验前提出需要仪器及材料的详细计划，实验室提供现有的仪器设备供同学选用，如有特殊仪器使用要求，需要提前向老师说明。注意爱护和保管好仪器，如有损坏或丢失要及时报告老师处理；
9、设计性实验主要参考书：光学教程 姚启钧著；普通物理实验（光学）杨述武；
9、实验题目J1－J10由李金环老师指导，L1－L7由陆子凤老师指导，Z1－Z8由张瑛老师指导；D1—D2由戴瑞老师指导。
10、时间要求：请选好题目，每人1题，并于5月28（周三）日下午由各班负责人将选题名单上交给张瑛老师。
J李金环老师的设计实验题目
（J实验一 to J实验八）（13人）
J实验一 光盘性质研究（1人）
目的：
（一）了解光盘CD，VCD，DVD的构成及光学性质；
（二）学会解释出现的光学现象； 要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；
（二）使用多种方法进行测量；
（三）光盘的刻线走向及刻线密度。提示：
（一）利用光的衍射特性； 问题：
（一）将研究的结果进行比较。
J实验二 光谱分析及柯西色散公式研究（1人）
目的：
（一）研究光谱分析的基本方法；
（二）进一步研究棱镜色散曲线；
（三）研究正常色散曲线—柯西公式。要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；
（二）分析不同玻璃棱镜的色散曲线，确定实验室使用棱镜的制作材料；
（三）用计算机进行数据及图形处理； 提示：
（一）可利用最小偏向角；
（二）选择不同光源进行比较分析。
J实验三 空间滤波对光栅性质的探讨（2人）
目的：
（一）掌握制作光栅的方法；
（二）探讨光栅不同频率衍射光的性质；
（三）了解空间滤波的原理。要求：
（一）自己设计实验方案，画出光路图；
（二）推导出双光束干涉的公式；
（三）推导出正弦光栅的衍射方程；
（四）讨论光强对条纹对比度的影响。提示：
（一）利用干涉和衍射；
（二）空间滤波。问题：
（一）怎样得到对比度好的条纹？
J实验四 定域与非定域干涉的研究（1人）
目的：
（一）进一步了解干涉的原理；
（二）定域干涉与非定域干涉的形成；
（三）掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用。要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。提示：
（一）光的干涉； 问题：
（一）什么是定域干涉，非定域干涉，两者的本质区别；
（二）用非定域干涉测量光源的波长。
J实验五 光源相干长度的测量（1人）
目的：
（一）进一步了解相干长度的概念；
（二）研究不同光源相干性；
（三）掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用。要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。
（二）测量不同光源的相干长度（白光，钠灯，汞灯中的某个波长）提示：
（一）光的干涉；
（二）定域干涉或者非定域干涉均可。
问题：
（一）什么是相干长度；
（二）不同光源的相干长度。
J实验六 光学系统像差研究（2人）
目的：
（一）进一步了解像差理论，对各种像差作定量和定性的研究； 要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；
（二）测量出球差，像散；
（三）观察场曲和畸变；
（四）测量色差；
（五）画出观察到的像差图形。提示：
（一）可以用朗契光栅考察各种像差。问题：
（一）分析各种像差的来源及解决办法。
J实验七 不同方法测量钠双线的波长间隔（1人）
目的：
（一）测钠灯光源中双线的波长间隔；
（二）深入理解干涉原理 要求：
（一）熟练调节和使用迈克尔逊干涉仪
（二）熟练调节和使用法布里-珀罗干涉仪 问题：
（一）如何迅速正确地在迈克尔逊干涉仪上调出白光的干涉条纹？
（二）如何确定两束光等光程？
J实验八 用光学扫描法测量金属杆直径（1人）
目的：
（一）用不同的方法测量金属杆的直径；
（二）用激光扫描测量金属杆直径 要求：
（一）几何阴影是如何确定的；
（一）试分析光线经过金属杆表面是怎样传播的。
（二）如何得到测量金属杆较好的实验效果？
提示：
单边衍射原理
J实验九 莫尔条纹原理及应用(1人)目的：
（一）了解莫尔条纹的原理；
（二）了解莫尔条纹的应用及光栅传感器的原理；
（三）用莫尔条纹测量微小偏角 要求：
设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。
J实验十 生活中的偏振光及检测(1人)
目的：
（一）掌握光的偏振原理；
（二）检测生活中的偏振光；
（三）了解偏振光的应用。要求：
设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。
J实验十一 双光栅衍射成像研究(1人)
目的：
（一）掌握光栅的衍射原理；
（二）应用光栅衍射成像 要求：
设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。
L陆子凤老师的设计实验题目
（L实验一to L实验七）（12人）
L实验一 ：自组望远镜和显微镜（2人）
目的：
（一）了解望远镜和显微镜的基本原理与结构；
（二）学习组装望远镜和显微镜，掌握他们的使用方法；
（三）了解助视仪器的视角放大率和测量方法； 要求：
（一）根据望远镜（显微镜）的基本原理与结构，确定光学元件的具体参数（如焦距大小）；
（二）设计方案，搭建一个望远镜（显微镜）实验光路，绘出其光路图
（三）组装不同视角放大率的显微镜，并利用比较法，以微小物体例如（微尺）为物，验证显微镜的放大率；分别用比较法和工时法测量组装望远镜的视角放大率 提示：
望远镜是物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合的光学系统。详见《光学教程》姚启钧，高教出版社。组装显微镜前，一定想好显微镜的放大率如何确定计算，通过放大率的计算确定筒长。
L实验二：用迈克尔逊干涉仪测白光光源的相干长度和薄玻璃片的折射率（2人）
目的：
（一）利用迈克尔逊干涉仪测白光光源的相干长度和薄玻璃片的折射率
（二）深入理解等倾和等厚干涉原理 要求：
（一）熟练调节和使用迈克尔逊干涉仪
（二）掌握测定玻璃折射率的原理和方法 问题：
（一）如何迅速正确地在迈克尔逊干涉仪上调出白光的干涉条纹？
（二）如何确定两束光等光程？
L实验三： 偏振光特性的研究（时间剩余要求自制色偏振仪）（1人）
目的：
（一）学习用光电转换的方法测定相对光强, 验证马吕斯定律。
（二）研究1/4波片的光学特性
（三）研究半导体激光器的偏振特性（测出其偏振度）
（四）研究物质的旋光特性
（五）观察石英晶体的旋光特性和测量旋光度
（六）观察旋光色散，并解释现象 要求：
（一）掌握各种偏振光的特性。
（二）学会辨别各种偏振光。
（三）了解偏振光干涉和双折射现象。提示：
用偏振光干涉原理解释双折射现象。用白光做光源，在两个正交偏振片之间插入一块双折射物质，从检偏器一端迎光看去，可以看到偏振光干涉产生的颜色，用观察到的现象来解释双折射现象。问题：
（一）什么是互补色？
（二）用偏振光理论来解释实验中的互补色现象。
L实验四
编码片的摄制及空间虑波实验研究（2人）
目的：
（一）学会用干涉原理制作调制光栅图片。
（二）了解空间虑波，空间频谱等基本概念，基本知识。要求：
（一）设计实验方案，拟定实验方法和步骤，摄制正交光栅及调制光栅图片。
（二）设计空间滤波实验装置，画出光路图，调节光路，观察调制光栅图片以过滤波后所成象的变化情况并加以解释。
提示：
掌握光学傅立叶变换，用阿贝二次成像原理解释试验中遇到的现象。了解各种滤波器对图像质量的影响 问题：
（一）在调制中物面上没有光栅的地方原来都是透明的但像面上相应部位却是暗黑的，为什么
（二）钠光或白光进行阿贝实验有何困难，实验光路应怎样变动
L实验五：双棱镜干涉的深入研究（2人）
目的：
（一）进一步掌握双棱镜的干涉原理及调节方法；
（二）测定两虚光源之间的距离与狭缝-双棱镜间距之间的关系。要求：
（一）实验测量双棱镜的楔角，并比较角度不同干涉现象的差异；
（二）用多种方法测量两虚光源之间的距离，并比较优缺点；
（三）测定两虚光源之间的距离与狭缝-双棱镜间距之间的关系曲线；
（四）利用双棱镜干涉观察He-Ne激光的干涉条纹，并测量氦氖光的波长； 提示：
如何调节氦氖光的干涉条纹，以及如何测量其波长，请自性参考《物理实验》2007年，27卷，第7期34-35页！
L实验六：一步彩虹全息（2人）
目的：
（一）了解白光再现全息照相的基本原理，学习拍摄一步彩虹全息图和观察再现图像的方法
（二）了解一步彩虹全息图与普通全息图有何区别和联系 要求：
（1）一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理。
（2）拍摄全息图的技术要求和有关注意事项。（3）了解并掌握一步彩虹全息的实验光路图。
（4）掌握像面全息和一步彩虹全息实验光路以及再现像的区别和联系。
提示：
拍摄一步彩虹全息图，物置于透镜物方焦距（ｆ≈１０ｃｍ）以外。在屏上出现适当大小的清晰物像之后，再把干版架向前（或向后）挪动３ｍｍ～１０ｍｍ。紧靠透镜置一约５ｍｍ宽的缝光栏，调节物光和参考光强度适当后即可拍摄，或在教师指导下，拍摄一张像平面全息图。
L实验七：自制旋光仪测定糖溶液的浓度（时间剩余要求自制色偏振仪）（1人）
目的：
1．观察线偏振光通过旋光物质所发生的旋光现象 2．了解右旋体、左旋体旋光物质
3．掌握用旋光仪测定溶液或液体物质的旋光度的方法
要求；
1．配置一定浓度的糖溶液（最好理论计算出该溶液的浓度，以和测量值比较）2．组装旋光仪和测定旋光率
（1）样品管的充填
（2）仪器零点的校正和半暗位置的识别（3）样品旋光度的测定
3．注意事项
（1）溶液注满试管，两端不能有气泡。
（2）试管两端均应擦干净方可放入旋光仪。
（3）在测量中应维持溶液温度不变。
（4）试管中溶液不应有沉淀，否则应更换溶液。
Z张瑛老师的设计实验题目
（Z实验一to Z实验八）（13人）
Z实验一 光栅特性的研究（2人）
目的：
（一）熟悉分光计的构造和调节原理
（二）深入研究光栅的光学特性 要求：
（一）推导出最小偏向角位置上的光栅方程
（二）在平行光斜入射的条件下，测量光栅常数和未知光波波长。
（三）测出左右两侧光谱的非对称分布规律。
（四）利用光栅测量普朗克常数和里德伯常数。提示：
利用汞光源和最小偏向角位置上的光栅方程求光栅常数和未知光波的波长。利用氢光源测量普朗克常数和里德伯常数。
Z实验二 液体折射率测量方法的比较研究（2人）
目的：
（一）研究用多种方法测量液体的折射率
（二）分析各种方法的适应范围。要求：
（一）设计三种测量液体折射率的方法
（二）实测三种液体的折射率
（三）分析各种方法的特点及误差 提示：
设计三种在实验室现有条件下可完成的测量液体折射率的方案，不包括基础实验中已用过的方法和中学实验中过于简单的方法。
Z实验三 用 F—P干涉仪测量激光的波长（1人）
目的：
（一）熟悉 F—P干涉仪的原理及调节方法
（二）测量激光的光波波长 要求：
（一）调出标准的等倾干涉花样
（二）用普通方法测量未知光波的波长
（三）在厚度不变的条件下，测量激光的光波波长 提示：
在汞光源前放上滤光片，先调出绿光条件下标准的等倾干涉花样，测出第k级及第k-3圆环的直径。然后换上激光光源，保持膜厚度不变，用同样的方法测出第k级及第k-3圆环的直径，代入公式即可出激光波长。
Z实验四 反射式白光再现全息照相（1人）
目的：
（一）进一步理解白光再现全息照相的原理
（二）熟悉白光再现全息照相光路 要求：
（一）设计两种拍摄白光再现全息照相的光路。
（二）利用两种光路分别拍摄两张反射式全息图。
（三）与普通全息照相比较有何异同点； 提示：
在各种实验讲义中查阅原理部分，设计两种拍摄反射式白光再现全息的光路，在实验中分别用两种光路拍摄反射式白光再现全息图。
Z实验五：用法布里干涉仪测量钠双线的波长差及膜厚度（1人）
目的：
（一）掌握法布里—珀罗干涉仪的调节方法
（二）通过法布里—珀罗干涉仪测定钠黄双线的波长差
（三）膜厚d的测量。要求：
（一）设计方案，写出测量原理和测量公式，拟定实验步骤，测定钠黄双线的波长差；
（二）测定膜厚d；
（三）比较迈克尔逊干涉仪与法布里—珀罗干涉仪的实验现象的区别。提示：
钠光源是由两种波长的光组成，它的波长值是平均波长值。由于法布里的分辨率非常高，能够把这两种波长的光所形成的干涉花样分开，我们利用这一现象来求两光之间的波长差。
Z实验六
全息波带片的制作（2人）
目的：
（一）掌握制作全息波带片的原理。
（二）学会制作全息波带片的方法。
（三）观察全息波带片的成像特点。要求：
（一）设计两种制作全息波带片的光路。
（二）摄制不同焦距的全息波带片。
（三）观察全息波带片具有的透镜成像规律。
（四）讨论全息波带片的成像和玻璃透镜成像相比的优缺点。提示：
以全息照相原理为基础，自行设计两种拍摄全息波带片的光路。用两种光路拍摄出不同焦距的全息波带片，并用不同的方法测量其焦距。
Z实验七 用干涉法测量金属丝的线胀系数（2人）
目的：
（一）掌握用干涉法测量线胀系数的原理。
（二）学会用光学的方法测量金属丝的线胀系数。要求：
（一）推导出测量金属丝线胀系数的公式。
（二）研究出具体的切实可行的测量方案。
（三）制定出给金属丝加热的方法。
提示：
用两块平板玻璃与待测金属丝制成空气劈尖，用钠光照射劈尖时，分别测得金属细丝在常温和高温下的干涉条纹宽度及高温时的温度，利用推导出的线胀系数公式可求出金属丝的线胀系数。
Z实验八 高亮度LED光源在光学实验中的应用（2人）
目的：
（一）掌握LED白光源的发光原理。
（二）了解LED白光源的发光特点及与普通白炽光源的区别。要求：
（一）研究LED白光源的光谱特性。
（二）用LED白光源在三个基础实验题目中研究其发光特点。
（三）与普通白炽光源、节能灯白光源作比较，分别论述各种白光源的特点。
提示：
自选在三个基础实验中运用LED白光源代替白炽光源，通过实验数据说明LED白光源与普通白炽光源有何异同，概括总结出LED光源的综合特性。
戴瑞老师设计实验题目
（D实验一 to D二实验）
D实验一 设计实验探讨单透镜及光具组主平面成像性质（1人）
目的：
（一）掌握主平面成像性质；
（二）实验上观察到单透镜主平面上成像.要求：
（一）理论推导单透镜及光具组主平面成像的横向放大率；
（二）设计实验方案观察单透镜主平面上成像，画光路图；
（三）设计实验方案计算光具组主平面上成像的横向放大率，画光路图.提示：
（一）借助辅助透镜成像.D实验二 探讨确定波片光轴的实验方法（2人）
目的：
（一）掌握不同偏振态的光通过波片后偏振态的变化；
（二）探讨确定波片光轴的实验方法； 要求：
（一）会用布儒斯特定律确定偏振片的透振方向；
（二）设计实验方案，画光路图确定波片光轴方向；
第二篇：2010级光学设计题修改版
2009级光学设计性实验题目
选题说明
光学实验最后一部分是设计性实验。以下就题目的选择、实验的进行说明如下：
1、从下列题目中任选一个实验题目。每题人数给定，6月4日（周一）下午1：30提交实验方案，经指导教师审阅批准后开始进行实验；贾艳：光学二室 ；李金环：光学三室；张瑛：光学准备室：
2、实验分成四个轮回，周二（6月5号）、周三（6月6号）、周五（6月8号）、周一（6月11号）下午12:30---17:30；
3、制定方案时，要发挥独创精神，根据题目要求选择适当的实验方法、仪器（精度、型号）、安排适当的实验步骤及注意事项。方案必须认真手写到实验报告上，不得抄袭；
4、进行实验时，要注意分析实验数据，并与预期结果进行比较，分析实验中的问题，适当地改进实验方案，使实验获得比较理想的结果；
5、实验误差分析结果的评价以及对实验的进一步的探讨，是设计性实验的重要内容；
6、实验后写出完整的实验报告；
7、计性实验的心得体会要实事求是的写，要有重点并具体的议论一、二个问题，防止空谈，特别希望提出具体的改进意见和对教师的期望。
8、实验前提出需要仪器及材料的详细计划，实验室提供现有的仪器设备供同学选用，如有特殊仪器使用要求，需要提前向老师说明。注意爱护和保管好仪器，如有损坏或丢失要及时报告老师处理；
9、设计性实验主要参考书：光学教程 姚启钧著；普通物理实验（光学）杨述武；
9、实验题目L1－L8由李金环老师指导，J1－J7由贾艳老师指导，Z1－Z6由张瑛老师指导；
10、时间要求：请选好题目，每人1题，并于6月1日下午（周三）由负责人将选题名单上交给李金环老师。
L李金环老师的设计实验题目
（L实验一 to L实验八）
L实验一 光盘性质研究（1人）
目的：
（一）了解光盘CD，VCD，DVD的构成及光学性质；
（二）学会解释出现的光学现象； 要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；
（二）使用多种方法进行测量；
（三）光盘的刻线走向及刻线密度。提示：
（一）利用光的衍射特性； 问题：
（一）将研究的结果进行比较。
L实验二 光谱分析及柯西色散公式研究（1人）
目的：
（一）研究光谱分析的基本方法；
（二）进一步研究棱镜色散曲线；
（三）研究正常色散曲线—柯西公式。要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；
（二）分析不同玻璃棱镜的色散曲线，确定实验室使用棱镜的制作材料；
（三）用计算机进行数据及图形处理； 提示：
（一）可利用最小偏向角；
（二）选择不同光源进行比较分析。
L实验三 空间滤波对光栅性质的探讨（2人）
目的：
（一）掌握制作光栅的方法；
（二）探讨光栅不同频率衍射光的性质；
（三）了解空间滤波的原理。要求：
（一）自己设计实验方案，画出光路图；
（二）推导出双光束干涉的公式；
（三）推导出正弦光栅的衍射方程；
（四）讨论光强对条纹对比度的影响。提示：
（一）利用干涉和衍射；
（二）空间滤波。问题：
（一）怎样得到对比度好的条纹？
L实验四
编码片的摄制及空间虑波实验研究（2人）
目的：
（一）学会用干涉原理制作调制光栅图片。
（二）了解空间虑波，空间频谱等基本概念，基本知识。要求：
（一）设计实验方案，拟定实验方法和步骤，摄制正交光栅及调制光栅图片。
（二）设计空间滤波实验装置，画出光路图，调节光路，观察调制光栅图片以过滤波后所成像的变化情况并加以解释。提示：
掌握光学傅立叶变换，用阿贝二次成像原理解释试验中遇到的现象。了解各种滤波器对图像质量的影响 问题：
（一）在调制中物面上没有光栅的地方原来都是透明的但像面上相应部位却是暗黑的，为什么
（二）钠光或白光进行阿贝实验有何困难，实验光路应怎样变动
L实验五 定域与非定域干涉的研究（2人）
目的：
（一）进一步了解干涉的原理；
（二）定域干涉与非定域干涉的形成；
（三）掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用。要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。提示：
（一）光的干涉；
问题：
（一）什么是定域干涉，非定域干涉，两者的本质区别；
（二）用非定域干涉测量光源的波长。
L实验六 光源相干长度的测量（2人）
目的：
（一）进一步了解相干长度的概念；
（二）研究不同光源相干性；
（三）掌握迈克尔逊干涉仪的调节和使用。要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。
（二）测量不同光源的相干长度（白光，钠灯，汞灯中的某个波长）提示：
（一）光的干涉；
（二）定域干涉或者非定域干涉均可。
问题：
（一）什么是相干长度；
（二）不同光源的相干长度。
L实验七 光学系统像差研究（2人）
目的：
（一）进一步了解像差理论，对各种像差作定量和定性的研究； 要求：
（一）设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图；
（二）测量出球差，像散；
（三）观察场曲和畸变；
（四）测量色差；
（五）画出观察到的像差图形。提示：
（一）可以用朗契光栅考察各种像差。问题：
（一）分析各种像差的来源及解决办法。
L实验八 不同方法测量钠双线的波长间隔（1人）
目的：
（一）测钠灯光源中双线的波长间隔；
（二）深入理解干涉原理
要求：
（一）熟练调节和使用迈克尔逊干涉仪
（二）熟练调节和使用法布里-珀罗干涉仪 问题：
（一）如何迅速正确地在迈克尔逊干涉仪上调出白光的干涉条纹？
（二）如何确定两束光等光程？
J贾艳老师的设计实验题目
（J实验一to J实验七）
J实验一 望远镜组装与显微镜（2人）
目的：
（一）了解望远镜和显微镜的基本原理与结构；
（二）了解开普勒望远镜与伽利略望远镜的区别；
（三）组装开普勒望远镜与伽利略望远镜；
（四）了解助视仪器的视角放大率和测量方法； 要求：
（一）根据望远镜（显微镜）的基本原理与结构，确定光学元件的具体参数（如焦距大小）；
（二）绘出望远镜（显微镜）的光路图,设计测其视角放大率的实验方案；
（三）制作简易望远镜（开普勒望远镜及伽利略望远镜），比较其区别
（四）测定所制作的简易望远镜的视角放大率，并与理论值比较。
提示：
望远镜是物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合的光学系统。详见《光学教程》姚启钧，高教出版社。搭建显微镜实验光路前，一定想好显微镜的放大率如何确定计算，通过放大率的计算确定筒长。
J实验二 用光学扫描法测量金属杆直径（2人）
目的：
（一）用不同的方法测量金属杆的直径；
（二）用激光扫描测量金属杆直径 要求：
（一）几何阴影是如何确定的；
（一）试分析光线经过金属杆表面是怎样传播的。
（二）如何得到测量金属杆较好的实验效果？
提示：
单边衍射原理
J实验三 莫尔条纹原理及应用(1人)目的：
（一）了解莫尔条纹的原理；
（二）了解莫尔条纹的应用及光栅传感器的原理；
（三）用莫尔条纹测量微小偏角 要求：
设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。J实验四 生活中的偏振光及检测(1人)
目的：
（一）掌握光的偏振原理；
（二）检测生活中的偏振光；
（三）了解偏振光的应用。要求：
设计实验方案，推导出实验的原理和公式，画出光路图。
J实验五 偏振光特性的研究（2人）
目的：
（一）学习用光电转换的方法测定相对光强, 验证马吕斯定律。
（二）研究1/4波片的光学特性
（三）研究半导体激光器的偏振特性（测出其偏振度）
（四）研究物质的旋光特性
（五）观察石英晶体的旋光特性和测量旋光度
（六）观察旋光色散，并解释现象 要求：
（一）掌握各种偏振光的特性。
（二）学会辨别各种偏振光。
（三）了解偏振光干涉和双折射现象。
J实验六 双棱镜干涉的深入研究（3人）
目的：
（一）掌握双棱镜干涉原理及调节方法；
（二）深入研究双棱镜干涉的特点及规律
内容要求：
（一）测定两虚光源间距与狭缝-双棱镜间距的关系；
（二）用不同方法测两虚光源间距的比较研究（3种以上）；
（三）设计实验方法，测定双棱镜的角度及折射率；设计方法测定虚光源的位置；
（四）解释干涉条纹的疏密变化规律（固定狭缝和双棱镜，移动测微目镜；固定狭缝和测微目镜，移动双棱镜）；
（五）用白光替代钠光源，观察干涉现象，并解释；
（六）空间相干性及干涉条纹可见度的观察及解释。
J实验七 一步彩虹全息（2人）
目的：
（一）了解白光再现全息照相的基本原理，学习拍摄一步彩虹全息图和观察再现图像的方法
（二）了解一步彩虹全息图与普通全息图有何区别和联系 要求：
（1）一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理。
（2）拍摄全息图的技术要求和有关注意事项。（3）了解并掌握一步彩虹全息的实验光路图。
（4）了解彩虹全息的用途
提示：
拍摄一步彩虹全息图，物置于透镜物方焦距（ｆ≈１０ｃｍ）以外。在屏上出现适当大小的清晰物像之后，再把干版架向前（或向后）挪动３ｍｍ～１０ｍｍ。紧靠透镜置一约５ｍｍ宽的缝光栏，调节物光和参考光强度适当后即可拍摄。
Z张瑛老师的设计实验题目
（Z实验一to Z实验六）
Z实验一 光栅特性的研究（2人）
目的：
（一）熟悉分光计的构造和调节原理
（二）深入研究光栅的光学特性
要求：
（一）推导出最小偏向角位置上的光栅方程
（二）在平行光斜入射的条件下，测量光栅常数和未知光波波长。
（三）测出左右两侧光谱的非对称分布规律。
（四）利用光栅测量普朗克常数和里德伯常数。提示：
利用汞光源和最小偏向角位置上的光栅方程求光栅常数和未知光波的波长。利用氢光源测量普朗克常数和里德伯常数。
问题：
（一）在平行光斜入射光栅的条件下，光谱分布有什么特点？
（二）用两种方法测量光栅常数，哪一种快捷方便？
（三）Z实验二 液体折射率测量方法的比较研究（3人）
目的：
（一）研究用多种方法测量液体的折射率
（二）分析各种方法的适应范围。要求：
（一）设计三种测量液体折射率的方法
（二）实测三种液体的折射率
（三）分析各种方法的特点及误差
提示：
设计三种在实验室现有条件下可完成的测量液体折射率的方案，不包括基础实验中已用过的方法和中学实验中过于简单的方法。
问题：
（一）简述各种方法测量液体折射率的优缺点。
Z实验三 用 F—P干涉仪测量激光的波长（2人）
目的：
（一）熟悉 F—P干涉仪的原理及调节方法
（二）测量激光的光波波长 要求：
（一）调出标准的等倾干涉花样
（二）用普通方法测量未知光波的波长
（三）在厚度不变的条件下，测量激光的光波波长
提示：
在汞光源前放上滤光片，先调出绿光条件下标准的等倾干涉花样，测出第k级及第k-3圆环的直径。然后换上激光光源，保持膜厚度不变，用同样的方法测出第k级及第k-3圆环的直径，代入公式即可出激光波长。
问题：
（一）用这种方法测量激光波长主要消除了哪个物理量的影响。
（二）这种方法与书上的常规方法比较，哪种方法误差小？
Z实验四 反射式白光再现全息照相
（2人）
目的：
（一）进一步理解白光再现全息照相的原理
（二）熟悉白光再现全息照相光路 要求：
（一）设计两种拍摄白光再现全息照相的光路。
（二）利用两种光路分别拍摄两张反射式全息图。
（三）与普通全息照相比较有何异同点； 提示：
在各种实验讲义中查阅原理部分，设计两种拍摄反射式白光再现全息的光路，在实验中分别用两 种光路拍摄反射式白光再现全息图。
问题：
（一）仪器：
1号或2号扩束镜。总结反射式全息光路的特点。
Z实验五 用法布里干涉仪测量钠双线的波长差及膜厚度（2人）
目的：
（一）掌握法布里—珀罗干涉仪的调节方法
（二）通过法布里—珀罗干涉仪测定钠黄双线的波长差
（三）膜厚d的测量。要求：
（一）设计方案，写出测量原理和测量公式，拟定实验步骤，测定钠黄双线的波长差；
（二）测定膜厚d；
（三）比较迈克尔逊干涉仪与法布里—珀罗干涉仪的实验现象的区别。
提示：
钠光源是由两种波长的光组成，它的波长值是平均波长值。由于法布里的分辨率非常高，能够把这两种波长的光所形成的干涉花样分开，我们利用这一现象来求两光之间的波长差。
问题：
（一）法布里干涉仪与迈克尔逊干涉仪的主要区别是什么？
Z实验六 全息波带片的制作（2人）
目的：
（一）掌握制作全息波带片的原理。
（二）学会制作全息波带片的方法。
（三）观察全息波带片的成像特点。要求：
（一）设计两种制作全息波带片的光路。
（二）摄制不同焦距的全息波带片。
（三）观察全息波带片具有的透镜成像规律。
（四）讨论全息波带片的成像和玻璃透镜成像相比的优缺点。提示：
以全息照相原理为基础，自行设计两种拍摄全息波带片的光路。用两种方法制作出不同焦距的全息波带片。
问题：
（一）波带片焦距的测量值与理论值进行比较，分析产生误差的原因。仪器：
光栅光路，焦距为25厘米的厚透镜。（5号）
第三篇：光学作图题归类总结
光学作图题归类总结
包括的内容
1.根据光的直线传播作图
2.利用光的反射定律作图、根据光的折射规律作图 3.根据凸透镜对光的作用作图
4.利用光路的可逆性作图及填充透镜等。现归类总结如下：
一、光的直线传播作图
例1：通过作图说明为什么睁开两只眼睛比闭上一只眼睛更能准确地确定物体的位置。
解析：由于光在同种均匀介质里沿直线传播，人们是靠两只眼睛来确定物体位置的。同一个物体同时被两只眼睛看到，说明物体恰好在进入眼睛的两条光线的交点上，而两条直线相交时，交点是唯一的，因此，只有睁开双眼才能确定物体的准确位置(如图1所示)。
例2：如图2所示。AB为一不透明的挡光板，CD为一日光灯管，EF为光屏，请用作图找出光屏上没有照亮的区域。
解析：本题只需作出日光灯管两端点C、D发出的两条光线分别经过挡光板的两端点A、B的光路，如图3所示，可看出光屏上没有照亮的区域为ABHG。
二、直接用光的反射定律作图
例3：通过作图表示一束太阳光沿与水平面成45°射到水平地面上，并作出其中的一条光线的反射光线。
解析：用光线表示光的传播情况，太阳光可以看成是平行光。先画出水平面，再沿与水平成45°角画出三条入射光线表示一组平行光，即太阳光，如图4所示。作反射光线的方法是，先过入射点作垂直反射面的法线(注：法线不是光线，应用虚线表示)，再根据反射角等于入射角在法线的另一侧画反射光线(注：反射光线一定要用箭头表示光线离开反射面)。
三、确定平面镜的位置作图
例4：一条与水平地面成60°角的入射光线如图5，若使它的反射光线与地面平行，应该怎样放置平面镜?
解析：从题目的条件可知，入射光线与反射光线的夹角应是60°或120°，因法线是入射光线与反射光线所成夹角的平分线，若法线的位置一经确定镜面的位置就可以找到了。现过O点做反射光线OB，如图6所示，使∠AOB=120°，O为入射点。再作∠AOB的平分线ON，ON为法线。最后根据法线与镜面垂直，因此过O点作ON的垂线MM'，MM'就是平面镜的位置。
题中只要求光线“水平”射出，所以此题的作图应有两种。一种水平向右，另一种水平向左，所以，平面镜与水平面成30°角也不是唯一的，第二种作图请同学们自己完成。
四、平面镜成像特点作图
例5：S是一个发光点，S′是它在平面镜中成的像，SA是S发出的一条光线，请在图7中画出平面镜的位置和光线SA经平面镜反射后的反射光线。
解析：根据平面镜成像特点可知，平面镜的位置应在像、物连线的垂直平分线上。作法：①连结光点S和像点S′；②作SS′的垂直平分线即为平面镜的位置；与SA相交于点B；③连结S′与B，向前延伸作光线BC，则BC为入射光线SA的反射光线。如图8所示。
五、寻找平面镜观察范围作图
例6：如图9，平面镜MN上方有一物体AB，试用作图回答下列问题： ①人眼在什么范围里可以看到整个物体AB在镜中的像？
②要使人眼在E点看不到镜中的像，至少应把平面镜的哪一部分遮住。
解析：本题需根据平面成像的特点运用端点法作图：①首先根据成像的对称性作出物体AB在平面镜中的像A'B'（如图10）；借助像A'B'，作出过A、B射向平面镜N点的入射光线对应的反射光线NA1、NB1；同理，作出过M点的反射光线MA2、MB2，观察范围应该在光线NA1、MA2所夹的范围内。②从像A'、B'连接眼睛E：A'E和B'E，分别与镜面相交于R、Q，（如图11），处于E处的人眼就是通过平面镜QR之间的部分看到平面镜中完整的像A'B'，因而至少应该遮住RQ这一部分。
六、寻找点光源作图
例7：如图12，在平面镜上有从某一点光源发出的两条光线射到平面镜上反射时的两条反射光线，请通过作图法找到这个发光点。
解析：根据平面镜成像特点可知，像与物是关于平面镜对称，且所成的像点都在所有反射光线的延长线上。所以我们可先延长两条反射光线得到像点S'，然后找到他的对称点S，该点即是点光源。如图13所示。
同学们也可以直接运用光的反射定律作出两条反射光线的入射光线(两条入射光线相交的点)来确定光源的位置。
七、光的折射规律作图
例8：李华在洪泽湖乘船游玩时，发现水面下某处有一只青蛙（如图14所示），他用激光笔照射到了这只青蛙。请你在图中画出李华在照射青蛙时的入射光线、折射光线和反射光线。
解析：因李华是在空气中用激光笔发射光线，照射到青蛙的光线应是折射光线，画图时只要注意折射角小于入射角就行（如图15所示）。
八、光折射时光路的可逆性作图
例9：如图16所示是上、下表面平行的玻璃砖，一束光从空气斜射到玻璃砖的上表面，这束光从玻璃砖的下表面透射后的光路是怎样的？
解析：如图17所示，光在上表面折射时，折射角r小于入射角i；在下表面折射时，入射角等于r（因为上、下表面平行），根据光路可逆原理，这时折射角应等于i，因此透射光平行于入射光，并且向左侧移了一段距离，由此可见玻璃砖对光线有侧移作用，进一步研究表明，玻璃砖越厚，侧移距离越大。
九、透镜的特殊光线作图
例10：如图18所示，AO是入射光线，OB是光通过凸透镜或凹透镜折射后的传播方向，试在图中的适当位置填上适当的光学元件，并画出主光轴的位置。
解析：根据透镜成像的三条特殊光线可知，当入射或折射光线平行于主光轴时，就可确定折射或入射光线的传播方向。由以上特点，当入射光只有一条时，可添加一条与入射光线平行的辅助线，使之形成一束平行光，然后再看这束平行光经过光学元件折射后光路宽窄的变化，以区分是会聚还是发散了，若是发散，则填个凹透镜（如图19）；若是会聚就填个凸透镜（如图20）。辅助线可加在入射光线的上方，也可以加在下方，同时将辅助线当作主光轴，这样一来就能得到两个解答。
如果同学们有兴趣，还可将辅助线与折射光线OB平行，也可再得到两个解答，不妨一试。
十、光反射类“黑箱”问题作图
例11：如图21所示。请在方框内填补所需的光学元件，使其光路成立。
解析：观察光路，光线并不是透过黑箱，而是传播方向发生了改变，所以只能填补面镜而不是透镜。值得请注意的是双箭头的出射光线需与双箭头的入射光线对应，单箭头的出射光线需与单箭头的入射光线对应，所以，需反向延长出射光线、顺向延长入射光线使其分别相交，相交的两点就可确定平面镜的位置。如图22所示。
十一、光折射类“黑箱”问题作图
例12：实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决，请在图23的方框中画出它们的组合方式，并分别写出两块透镜间的距离S跟两块透镜的焦距f1、f2的关系。
解析：由于光线经过“黑箱”后，光线的传播方向要经过两次折射，且并没有如上例所示的双箭头和单箭头区分，所以可任意将其中的一条入射光线与一条出射光线相连，表示光折射后的传播路径，再分析折射后的光线相对入射光线来说是发散的还是会聚的，从而确定填充凸透镜还是凹透镜。根据连接的光路，可有两种解答。如图24所示。根据透镜发生折射的特殊光线，两种情况中透镜间的距离S跟两块透镜的焦距f1、f2的关系分别为：S=f1+f2、S=f1―f2。
第四篇：LED光学设计心得
LED光学设计心得
光学设计首先是对LED有一定的了解
先说CREE吧，CREE比较常用的LED：XPE，XPE-hew，XPG，XPG-2，XTE，XBD，XML，XML-EZW，XML-HVW，MTG，CXA系列和ML系列，还有以前的那种MX6，MX3，MX3应该是已经停产了，CREE的LED总体上还是很不错的，除了XPE-HEW，XTE，XBD-ww，MX3和MX6这几款容易出黄圈外(MX3和MX6中心容易出蓝斑，下面就不讲MX3了，后面会告诉大家怎么去掉TIR透镜的黄斑，不需要那么麻烦去模拟荧光粉的)，其它的光源都是比较好设计的，这些光源中MX6，XPG-2以及CXA系列的定位是需要注意的(我用的是TP)，MX6和ML系列的光源文件的原点位置在LED基座的底部，XPG-2的光源文件的原点位置在LED发光面下面0.2mm的位置处，CXA系列的原点在光源板子的表面，所以在导入光源文件的时候原点位置是需要注意的。
现在CREE用的比较多的应该是XPG，XPG-2，XTE，XBD。CXA系列用的还是很少，我们就说说XTE，XBD和XPG-2吧，这是CREE去年推出来的(没记错的话，应该是去年)，我用XTE做过多款路灯，都是边缘发黄，这个我还想到有什么办法解决！XBD设计过单颗透镜，MR16等，XBD-CW加轻微的磨砂是可以没有黄斑的，但是ww这款磨砂就要加重一点，用蜂窝改善也是可以的，且XBD的冷白和暖白测同一个透镜，角度是不一样的，设计时一定要确定用什么色温范围(其实
在TIR设计时注意一下结构，是可以用轻微磨砂就能完全去掉黄斑)，XPG-2这款光源和XPG一样，做TIR的透镜是可以不用加磨砂的，光斑没有黄斑，且光通量在1.5A时，光通量可以在400lm以上(R3，R4，R5)，XTE和XPG-2这两款在光通量是很接近的，且它们的光通量的测试数据是在结温85°C时测的，现在的所有的4040尺寸一下的LED，就LUXEON-T(3737的尺寸)是可以和他们竞争的。
(以上都是我个人对CREE LED的看法，可能有不正确的地方或者漏掉的地方，欢迎大家指出来)
下面说说lumileds，流明的LED型号太多，我主要用过的有：rebel，rebel-es，Luxeon-Z，luxeon-A,luxeon-M其余的像LUXEON-H，luxeon-T等等这些基本没用到过，我相信很多光学设计师都个我一样，用的流明LED最多的型号就是rebel 和rebel-es，流明的LED光源文件原点的位置是不用移动的(我用的是TP)，且rebel-es主要是和XPG竞争的，两者的光通量基本一样，做的透镜也没有黄圈，但是流明的光源规格书中一般没有1.5A的数据，CREE都是有的。rebel和rebel-es都是很好设计的光源，就像CREE的XPE和XPG(以上都是我个人对lumileds的看法，可能有不正确的地方或者漏掉的地方，欢迎大家指出来)
osram的LED最著名的就是oslon80和150，一般就是CP7P，CR7P，CQ7P和CPDP，CRDP，CQDP,其中以CP7P，CPDP 这个
用的最多，在没有CR7P，CQ7P的光源文件时，是可以用CP7P的光源文件设计的，结果基本上是一样的，OSLON150也是这样。osram的CP7P，CPDP，CQAR这三个光源的光源文件模拟时都是需要移动的(TP)。用TP设计的人都知道，7p和DP模拟时，显示出的光斑是不对称的(我说的是镜面)，osram的80°和150°不怎么好设计配光，配光曲线老是不对称，这个其实不用去太在意，这是光源文件的问题，模拟时表面加个蜂窝就可以了，当然你也可以在TP里面设置磨砂，然后透镜表面附一个磨砂属性。我用CP7P和CPDP设计过路灯，par灯，MR16，还用背光用的那种透镜等等，没有黄圈，光面也是没有黄圈。
osram去年推出的CQAR，光通量比不上XPG-2和luxoen-T，且做路灯的话，黄圈很重，TIE的透镜表面也需要加磨砂才能改善，光源文件的原点位置也是需要移动的(以上都是我个人对osram的看法，可能有不正确的地方或者漏掉的地方，欢迎大家指出来)
下面就说日亚的光源吧： 日亚有183-6L，183-3L，219,119,757,153，这些都是用的较多的，当然还有cob封装的，cob封装的以后一起说，183这两款和CREE的MX6，MX3很想，当然配上同一个透镜的角度是不一样的，但是光斑的边缘发黄，小角度中心发蓝都是有的，且这两种光源的光源文件的位置都是一样的，都在LED基座的底部，所以用的时候要移动光源文件，不过现在基本上不见用183这两款光源了。219和119这两款光源是一样的，只是封装上有区
别(这是日亚的人说的)，但是219中的有一款和其他的219是不一样的，我忘了是哪一个了。下面就直说119了，119这个光源我在几年设计中遇到的不是很多，但是每次的效果都是不错的，加点磨砂一点问题都没有。现在比较火的是757这个，TIR透镜上用到，球泡灯上用到，主要是性价比不错，但是黄圈重，tir的灯杯上，加磨砂光斑都很难做均匀，但是我以前帮客户做了一个，DUV是在0.006以下的，cd值和效率也都满足客户的要求，主要还是透镜结构要做注意，要知道LED黄圈是由透镜的哪个部分引起的，不要去模拟荧光粉，我以前也用模拟荧光粉的方法去处理黄圈，但是都不对，可能是我的模拟荧光粉的方法不对吧!
我这几年的设计中遇到最多的光源就是上面的这些，当然还有CITIZEN的cob封装的LED，sharp的，三星的，还有国产的我下面就说一下怎么把黄圈去掉，其实是很简单的，只要把透镜火山口里面的平凸做平了，表面加磨砂或者珠面就可以了，大家以后设计时可以试一下，但是这样做不好的地方就是透镜的cd值会比火山口做平凸的要低，有可能不能满足客户要求，那这时就要把透镜的角度做客户允许角度范围的下线，这样也是可以的，就是透镜的容差也做大了。
下面在说下所有cob封装的LED吧，这个说完就说路灯，现在做cob封装用的越来越多，想citizen的CLL010-020-030-040-0505,还有234等等，还有sharp的GW5D这些，太多了，记不住啊!特别是sharp的和NICHIA的cobLED，下载的光源文件是RS8的，TP用不了，那么这个时候怎么办，我不了解别人是怎么做的，但是我遇到过很多都是说自己建光源文件，是不是LED有多少个芯片就建多少个朗博体，在加上个荧光粉，设置不同的波长，或者有些人直接把整个发光面建朗博体，在或者就是用TP7.0以上的版本，根据配光建一个光源，然后附在一定大小的平面上，我想告诉大家，这样做肯定不行的，只要LED的尺寸超过5050的，自己建的光源做透镜的误差会很大，其实是很简单的，打个比方吧，如果你有MX6的光源文件，没有日亚183-6L的光源文件，那么你就可以用MX6代替日亚183-3L来做，然后透镜表面加磨砂来微调一下角度。我想告诉大家的就是，cob的发光面越大的，这种替换的角度会越准确，就算客户要求的LED的发光面是10mm，而你已有的光源的光源文件是9mm，这样都是可以直接替换来做的，这样的唯一要求：透镜的表面一定要磨砂，因为珠面微调的成本太贵
第五篇：光学设计总结
1.什么是光学设计？
所谓光学系统设计，就是根据仪器所提出的使用要求，设计出光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组的结构等。2.光学设计工作内容？
光学设计所要完成的工作包括光学系统设计和光学结构设计。3.光学设计各个阶段的主要内容？
（1）.根据仪器总体的技术要求，拟定光学系统的原理图，并初步计算系统的外形尺寸。称为“初步设计”或者“外形尺寸计算” ；（2）.根据初步设计的结果，确定每个透镜组的具体结构参数。称为 “像差设计”或称“光学设计”。
4.光学系统设计的一般过程和步骤？
一、光学系统设计的一般过程
1、制定合理的技术参数；
2、光学系统总体设计和布局；
3、光学部件（光组、镜头）的设计；
一般分为选型、确定初始结构参数、像差校正三个阶段。
（1）选型;
（2）初始结构的计算和选择；
A、解析法；
B、缩放法；
（3）像差校正、平衡与像质评价。
4、长光路的拼接与统算；
5、绘制光学系统图、部件图和光学零件图；
6、编写设计说明书；
7、必要时进行技术答辩。
二、光学设计的具体设计步骤
1、选择系统的类型；
2、分配元件的光焦度和间隔；
3、校正初级像差；
4、减小残余像差(高级像差)。
5.光学仪器对光学系统的性能和质量要求
一、光学系统的基本特性
二、系统的外形尺寸
三、成像质量
四、仪器的使用条件与环境
此外，在进行光学系统设计时，还要考虑它应具有良好的工艺性和经济性。
1.什么是孔径？什么是视场？
2.七种像差的基本概念、怎样表示、特点、初级像差描述形式、基本校正方法？ 像差：实际像与理想像之间的差异
（1）球差
概念：轴上点发出的同心光束经光学系统各个球面折射以后，不再是同心光束，其中与光轴成不同角度的光线交光轴于不同的位置上，相对于理想像点有不同的偏离，这种偏离称之为球差。
表示：
特点：
或
初级球差描述形式：
式中，称为初级球差系数(也称第一赛得和数)，为每个面上的初级球差分布系数。
危害：球差使得在高斯像面上得到的不是点像而是一个圆形弥散斑。
校正：鉴于正负透镜产生不同符号的球差，因此，欲获得一个消球差的系统，必须以正、负透镜适当组合才有可能，最简单的形式有双胶合光组和双分离光组。
球差是孔径的偶次方函数，因此，校正球差只能使某带的球差为零。
对于仅含初级和二级球差的光学系统，当对边缘光校正球差时，在h=0.707hm的带光具有最大的剩余球差。其值是边缘光高级球差的-1/4。
（2）彗差 概念：轴外物点发出的宽光束，经透镜成像后不再交于一点而是形成一种不对称的成彗星状的弥散斑。
表示：子午彗差
弧矢彗差
特点：由于彗差是轴外物点以宽光束成像时所产生的一种单色像差。
因此，它一方面随视场大小而变化；另一方面，对于同一视场，它又随孔径的 不同而变化。慧差的展开式为
第一项为初级彗差，第二项为孔径二级彗差、第三项为视场二级彗差
初级像差描述形式：初级子午彗差
初级弧矢彗差
危害：彗差使一点的像成为彗星状弥散斑，使能量分散，从而影响成像质量。校正：彗差能够通过移动光阑和有选择的增加透镜来消除
通过移动孔径光阑或选择增加透镜来控制彗差（3）像散 概念：轴外物点沿主光线的细光束锥中，子午面上的子午光束在主光线上的会聚点t '与弧矢面上的弧矢光束在主光线上的会聚点s '各处于主光线上的不同位置，这种现象称为像散现象，与像散现象产生相应的成像缺陷，就是像散。表示：细光束
宽光束
特点：像散是成像物点远离光轴时反映出来的一种像差，并且随着视场的增大而迅速增大。所以对大系统的轴外点，即使是以细光束成像，也会因此而不能清晰。
像散是以子午像点和弧矢像点之间的距离来描述的 初级像差描述形式： 危害：严重影响成像质量 校正：
（4）场曲
概念：子午像面和弧矢像面偏离于高斯像面的距离。表示：子午场曲
弧矢场曲
特点：细光束的场曲与孔径无关，只是视场的函数。初级像差描述形式：
危害：当有场曲时，在高斯像面上超出近轴区的像点都会变得模糊。校正：正负光焦度分离是校正匹兹伐和数的唯一有效的方法
（5）畸变
概念：在一对共轭平面上的垂轴放大率不为常数时 ,就会使物、像失去了相似性，这种成像缺陷即为畸变。表示：用线畸变表示：
在光学设计中，通常用相对畸变来表示：
特点：由畸变的定义可知，畸变是垂轴像差，它只改变轴外物点在理想像面上的成像位置，使像的形状产生失真，但不影响像的清晰度。
初级像差描述形式：
危害：使像的形状产生失真 校正：
（6）位置色差
概念：描述轴上点用两种色光成像的位置差异的色差 表示：
特点：位置色差仅与孔径有关，故其级数展开式仅与孔径的偶次方有关，当孔径（或）为零
时，色差不为零，故展开式中有常数项，初级像差描述形式：
危害：位置色差严重影响成像质量 校正：用不同的玻璃做成正透镜和负透镜，把它们组合在一起，就可以消除色差。实际光学
系统中所使用的透镜组，都是由正负透镜组合起来的。
光学系统是否消色差，取决于
是否为零。
（7）倍率色差
概念：两种色光有不同的放大率，对同一物体所成的像也就不同，这就是倍率色差。表示：
特点：
初级像差描述形式：
危害：倍率色差使物体像的边缘呈现颜色，影响成像清晰度 校正：
3.七种像差哪些仅与孔径有关、哪些仅与视场有关、哪些与孔径与视场都有关？ 仅与孔径有关：球差、位置色差、（正弦差）
仅与视场有关：像散、畸变、倍率色差、细光束的场曲 与孔径与视场都有关：彗差、宽光束的场曲 4.标注图中像差？
1.光学设计阶段像质评价的方法有哪些？小像差系统、大像差系统分别用什么来评价像质？ 像质评价的方法：瑞利判断、中心点亮度、分辨率、点列图法、光学传递函数、调制传递函数（MTF）
小像差系统：瑞利判断、中心点亮度、光学传递函数、基于衍射的方法：（点扩散函数、线
扩散函数）FFT
大像差系统：分辨率、点列图法、光学传递函数、基于几何的方法；（光程差曲线、像差曲
线）
2.在几何像差曲线中如何分析垂轴像差曲线？
3.什么是瑞利判断？怎样使用瑞利判断判断光学系统的光学性能？ 实际波面与参考球面波最大波像差小于λ/4时，此波面可看作是无缺陷的，此判断成为瑞利判断。
瑞利判断根据成像波面的变形程度来判断成像质量。
4.什么是点列图？怎样用它评价系统的成像质量？
由一点发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，称为点列图。
怎样用点列图法评价成像质量时需要做大量光路计算，只有利用计算机完成； 它是一种形象直观的评价方法；应用于大像差的照相物镜等设计中；
5光学传递函数是什么？怎样用它评价系统的成像质量？曲线评价？积分评价？ 光学传递函数是一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。能反映不同空间频率、不同对比度的传递能力。一般来说，高频部分反映物体的细节传递情况，中频部分反映物体的层次传递情况，低频部分反映物体的轮廓传递情况。
利用光学传递函数评价光学系统的成像质量，是基于把物体看作是由各种频率的谱组成的，也就是把物体的光强分布展开成傅里叶级数或傅里叶积分的形式。
积分评价：
曲线评价：
1.外形尺寸计算的任务是什么？需确定哪些尺寸？
光学系统的外形尺寸计算要确定的结构内容包括系统的组成、各光组元的焦距、各光组元的相对位置和横向尺寸。外形尺寸计算基本要求：
第一，系统的孔径、视场、分辨率、出瞳直径和位置；
第二，几何尺寸，即光学系统的轴向和径向尺寸，整体结构的布局； 第三，成像质量、视场、孔径的权重。
2.什么是缩放？怎样根据缩放确定光学系统的初始结构？步骤是什么？ 缩放：等比例的放大或缩小。
1、物镜选型
2、缩放焦距
3、更换玻璃
4、估算高级象差
5、检查边界条件
1.望远系统原理？光学性能参数？
望远系统一般由物镜、目镜和棱镜（或透镜）转像系统构成。其特点是物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合，光学间隔为0，因此平行光射入望远系统后，仍以平行光射出。
2.望远物镜的光学性能参数有哪些？有什么特点？像差有什么特点？怎样去评价？
特点：相对孔径不大、视场较小
由于望远物镜视场较小，因此，通常只校正球差、彗差和轴向色差。
1、在有棱镜情况下，物镜和棱镜像差相互补偿。在棱镜中的反射面不产生像差，棱镜的像差等于展开以后的玻璃平板的像差，与位置无关，因此不论物镜光路中有几块棱镜，不论它的位置不同，只要材料相同，都可以合成一块玻璃平板计算像差。
2、目镜中有剩有少量剩余球差和轴向色差，需要物镜来补偿。
3、在系统有分划镜，目镜和物镜应当尽可能分别消像差。用光学传递函数（MTF）评价成像质量。
1.显微系统工作原理及光学性能指标？怎样评价光学性能？
2.显微物镜光学性能参数有哪些？有什么特点？怎样选择它的初始结构？像差有哪些特点？用什么方法评价它的成像质量？ 选用和设计时，考虑的光学特性中最重要的是放大率（β），数值孔径（NA）和线视场（y，y'）。
特点：短焦距，大孔径，小视场
用于显微镜观察时，一般选用消色差物镜或复消色差物镜；用于显微摄影时，一般选用平场消色差物镜，使显微摄像像面上获得全视场清晰的像。
设计显微物镜主要校正轴上点的像差和小视场的像差：球差，轴向色差 和正弦，但对较高倍率的显微镜,由于数值孔径加大,除了校正这三种像差的边缘像差之外，还必须同时校正它们的孔径高级像差，如孔径高级球差 , 色球差，高级正弦差。用光学传递函数（MTF）评价成像质量。1.目镜的工作原理？光学性能指标？ 目镜是目视光学系统的重要组成部分。被观察的物体通过望远物镜和显微物镜成像在目镜的物方焦平面处，经目镜放大后将其成像在无穷远，供人眼观察。
2.目镜光学性能参数有哪些？有什么特点？怎样选择它的初始结构？像差有哪些特点？用什么方法评价它的成像质量？
目镜光学特性的参数主要有焦距、像方视场角、工作距离、镜目距 特点：短焦距、大视场、相对孔径较小
目镜的像差校正以轴外像差为主。在目镜设计中，主要校正像散，垂轴色差和彗差这三种像差。因为彗差不会太大，因此，目镜的设计中最重要的是校正像散，垂轴色差这两种像差。在目镜中一般不校正场曲，在广角目镜中只是设法使场曲减小些。在设计望远目镜时，需要考虑它与物镜之间的像差补偿关系。用光学传递函数（MTF）评价成像质量。
1.照相物镜工作原理？光学性能参数？用什么方法评价它的成像质量？ 照相物镜的特点是以感光底片作为接收器，它的作用是把外景成像在感光底片上，是底片曝光产生影像。
照相物镜的光学特性一般用焦距、相对孔径
、视场角
表示。用光学传递函数（MTF）评价成像质量。2.三片式、四片式、双高斯物镜的特点
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