光学基础之光学系统-光学成像公式及摄像物镜知识介绍
1．光学基础
本章将介绍光学系统的成像公式和光学系统的基本形式、辐射度量的定义和单位、光学度量的定义和单位、色度量的述语、国际标准（CIE ）色度系统和光源系统。以上为设计机器视觉系统建立基础。
1.1光学系统
1.1.1光学成像公式 理想光学系统的成像公式 （1）成像的几何关系
见图1.1－1，图中也给出了各符号的定义。
图1.1－1 理想光学系统的成像
（2）物像公式
f
l l 1
1'1=+ （3）物距 f B b l ??
?
??+=1 式中B 为物面宽度，b 为像面上探测器宽度。
（4）视场
'
'22f y a r c t g =ω
光学系统的视场有以下几种，见表1.1－1 。 表1.1－1
视场取决于CCD 的规格化敏感面尺寸和物镜的焦距，如图1.1－2所示。
图1.1－2 视场和规格化敏感面尺寸
（5）孔径
物镜的常用孔径如表1.1－2所示，并且常刻在镜头的前端上。
表1.1－2
（7）焦深 2
's i n
'81
2u n f ±
=?
式中λ为观测波长。 （8）垂轴放大率
见图1.1－3
l
f fl y y ''
'-
==
β
（9）轴向放大率 n
n '
2
β
α=
图1.1－3 垂轴放大率
1.1.2摄像物镜
摄像物镜的种类繁多，分类方法也各不相同，下面仅列举出一些常用的摄像物镜形式， 常用不同类型摄像物镜的主要参数示于表1.1－3中。
表1.1－3 常用摄像物镜的主要参数
下面便按照表1.1－8的顺序介绍常用摄像物镜的基本型结构及其主要参数。在这些基本型结构的基础上还出现了许多改进型。 1）Petzval 物镜
Petzval 物镜是由彼此分开的两个正光焦度透镜组所组成的，如图1.1－4所示。它的特点是孔径大而视场小，例如，f ′=100mm 时，F 数＝1.6，而2w ＝10° 2）三片型物镜
典型三片型物镜是柯克三片型物镜，它由三个单透镜“正、负、正”组成，见图1.1－5，它的视场比petzval 型物镜的大，而相对孔径却要小些，例如， f ′=75mm 时，2ω＝10°，F 数＝4.5.
图1.1－4 petzval 物镜
图1.1－5 三片物镜
3）双高斯型物镜
大孔径摄像物镜（系指F 数<2 ），经常采用双高斯型物镜及其改进物镜，其基本结构型式如图1.1－6所示。这是一种用厚透镜来校正像面弯曲的系统。
当物体位于二倍焦距位置，光栏位于系统的中间，双高斯型物镜结构完全对称于光栏时，垂轴像差可以自动消除。完全对称结构的双高斯型物镜，其半部由弯月形的厚透镜和一个单正透镜所组成。厚透镜用于校正S Ⅳ，单透镜的弯曲用于校正S Ⅰ。两个半部之间的间距用于校正S Ⅱ。在厚镜中引入一个胶合面来校正色差（C Ⅰ）。这样，结构完全对称的一倍成像系统，七种初级像差就得到校正了。
图1.1－6 双高斯物镜
双高斯型物镜的主要缺点是轴外高级负球差和高级正像散较大。典型双高斯物镜例的参数为：f ′=50mm ，F 数＝2，而=ω250°。 4）广角物镜
广角物镜的视场超过60°，而视场超过100°的物镜则称为超广角物镜。
广角物镜大都采用对称结构，光栏位于镜组中央，镜片相对光阑对称，如图1.1－7至1.1－12所示。镜片相对光阑对称排列可以消除畸变，这对于扩大物镜视场是十分有利的。
最早出现的对称物镜是Hypogon物镜，见图1.1－7，它仅由两片对称的正透镜组成，相对孔径很小。
在Hypogon物镜的里面加入一组对称于光阑的负透镜就得到如图1.1－8所示的Topogon物镜，它的相对孔径为1：6.3，视场角为100°，畸变为0.3％。
另一类对称型广角和超广角物镜是著名的Pyccap物镜，它的半部可以看作是Hill全天物镜，如图1.1－9所示。而Hill物镜则可看作是鱼眼物镜的雏型。Pyccap物镜是把Hill 物镜对称于光阑重叠起来，如图1.1－10所示。它的相对孔径为1：8，视场角为122°，而畸变显著减小到0.07％，是用于航空摄像测量最优良的物镜。
图1.1－7 Hypogon物镜
图1.1-8 Topgon物镜
图1.1－9 Hill全天物镜
图1.1－10 Pyccap物镜
同心物镜指所有球面具有同一个曲率中心的物镜。这种物镜成像在凹球面上。这个凹球面的表面曲率中心就是入射光瞳和出射光瞳，因而也就是孔径光阑的中心。主光线无折射地通过，并且具有光线沿光轴通过的性质。轴上光束和倾斜光束也是相同的（图1.1－11所示）因此像差校正归结为球差校正。彗差、像散和畸变在同心物镜中是没有的。
同心物镜的特点是广角（2 ≈130°）和很大的相对孔径（～1：2）。
很多广角和超广角物镜，乃至鱼眼物镜，都是对前组进行复杂而获得的。图1.1－12所示的鱼眼物镜，它的相对孔径为1：2.8，视场角为180°，而畸变为100％。
有的鱼眼物镜的视场角更大，甚至高达270°。
图1.1－11 同心物镜
图1.1－12 鱼眼物镜
5）折反射型物镜
当焦距很长时，折反射型物镜与折射式物镜相比，像差容易校正，尤其是二级光谱可以消除。而且因光路折叠，可以得到特别紧凑的结构。
简单的折反射型物镜，采用球面或非球面的校正板来校正反射镜的球差。图1.1－13所示的结构型式称为Schmidt系统，前面是一块非球面校正板，称为Schmidt校正板，它的相对孔径可达1：0.75，视场角为15°。图1.1－14所示的结构型式称为MadcyTOB系统，
是MadcyTOB用弯月形透镜代替了Schmidt校正板。它的性能与Schmidt系统相似。
图1.1－13 带有Schmidt校正板的折反射型物镜
图1.1－14 带有MakcyTOB弯月形透镜的折反物镜
图1.1－15 共心系统折反射型物镜
与此相类似的结构是A。Bouwers的共心系统，如图1.1－15所示。这种共心系统的相对孔径高达1：0.65。用于全景摄像机上，如果接收器也是共心的同心圆，那么在限定的某一方向，视场角甚至可达180°。
折反射型物镜的缺点是存在中心遮拦，遮拦比通常为20－30％。中心遮拦往往降低成像层次，并且反差较大，这也是折反射系统不能普遍应用的原因之一。
6）缩微物镜
微缩物镜属于具有平像场显微物镜像质的物镜，即要求全视场内的波像差应小于 /4、出射光瞳为远心、轴外无渐晕、基本无畸变的物镜。实用的缩微物镜，基本上属于双高斯型的改进型。
缩微物镜的像质应达到衍射极限，它的数值孔径NA≥0.25。轴外光束孔径角较大，也应当有很好的成像质量。即不仅在加大孔径角时，要降低轴外高级负球差，而且应避免非对称性像差的出现。为此，光学系统的结构型式在采取复杂化的双高斯型式时，也就是把前后组的单块正透镜各由一块分裂为两块时，前组的光焦度要适当地往光阑后半部移。复杂化的双高斯型后半部的最后一块透镜是背向光栏弯曲的，如图1.1－16所示。其目的是控制上光线在像方空间的收敛度，同时产生较大的负像散。
在复杂化的双高斯型物镜前方加一组无光焦度校正板，其目的不但为了满足校正畸变
在万分之几以内的需要，而且还可以利用它，来校正轴外高级正彗差。
图1.1－16 精缩物镜结构
7）摄像物镜的接口
物镜的接口尺寸是有国际标准的，共有三种接口型式，即F型、C型、CS型。F型接口是通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头；而当物镜的焦距约小于25mm时，因物
镜的尺寸不大，便采用C型或CS型接口。上述接口的结构尺寸示于图1.1－17中。
图1.1－17 物镜接口
光学基础知识
Part1公司零件代号的含义以及材料代号和说明 公司零件代号一般由四部分组成：零件种类—尺寸—材料—说明 例：TPX-25.4K9-100FL(AR1064nm) 1、零件种类： (1) 透镜： TPX：平凸透镜TPC：平凹透镜TBX：双凸透镜TBC：双凹透镜 TML：弯月透镜TDA：胶合透镜TCM：平凹反射镜TXM：平凸反射镜 (2) 窗口： TWI：平面窗口TPW：平行窗口TPM：平面反射镜TGM：窗口毛坯 TWP：楔形窗口TPOF：平面标准镜TSM：振镜TEA：平面标准具 (3) 棱镜： TRAP：直角棱镜TPRP：波罗棱镜TRP：斜方棱镜TPTP：五角棱镜 TDVP：道威棱镜TRFP：屋脊棱镜TCCR：锥体棱镜TEQP：等边棱镜 TSP：特殊棱镜TCB：胶合（立方、分光）棱镜TPBP：佩林勃洛卡棱镜 2、尺寸： （1）直径，如TPX-25.4U-100FL （2）直径和厚度（高度），如TWI-25.4D2.5-U, （3）长、宽、高，如TPM-25x20x3-K9, TDVP-52.5 x 17 x 17K9(Al)，TRAP-12.7B 3、材料： 光学玻璃（无色光学玻璃、有色光学玻璃、特殊玻璃） 无色光学玻璃（根据其化学组成及光学性能常数分）：冕牌类和火石类 特点：K类，质轻、性硬、折射率低，一般n D=1.50～1.55，色散小 F 其它材料： U——UVFS——紫外石英，有级别之分，如0A级，0C级，0F级等 J——JGS1——国产紫外石英 SS——Suprasil——贺利氏公司石英，有型号之分，如Suorisil II, Suprasil III, Suprasil 300等UI——Infrasil——贺利氏公司石英，有型号之分，如Infrasil 301, Infrasil 302 Q——Quartz——石英晶体 C——CaF2
《透镜成像公式》教案3
透镜成像公式 透镜是光学仪器中最基本的元件,焦距是反映透镜特征的一个重要参量。由于用途不同, 需要选择不同焦距的透镜,因而测定透镜焦距、了解透镜成像的规律是最基本的光学实验。 一 实验目的 1. 了解薄透镜的成像规律; 2. 掌握光学系统的共轴调节及测量薄透镜焦距的基本方法。 二 仪器和用具 光具座, 薄透镜, 光源, 狭缝, 观察屏, 平面反射镜等。 三 实验原理 由于物体距薄透镜的距离不同,通过它所成的像的性质就有所不同。在近轴光线的条件下,薄透镜成像的高斯公式为 f v u 1 11=+ （5-1） 式中u 为物距,恒为正值;v 为像距,当物和像在透镜异侧时v 为正值,在透镜同测时v 为负值;f 为焦距,对凸透镜f 取正值,对凹透镜f 取负值。 1. 薄凸透镜焦距的测定 (1) 自准法(平面镜法): 根据焦距定义,用平行主光轴的平行光照射透镜可直接测量焦距。如图5-1所示,若物AB 正好位于透镜L 的前焦面上,则物上任一点发出的光束经L 后成为平行光,由平面镜M 反射后仍为平行光,再经L 必仍会聚于前焦平面上,得到与原物等大的倒立实像B A ''。此时,物距就等于透镜的焦距。 (2) 物距像距法: 只要f u >,就可得到一个倒立实像,在光具座上分别测出物体、透镜L 及像的位置,就可得到v u ,,由式(5-1)求得f 。 (3) 共轭法(贝塞尔法,位移法): 前两种方法都需要估计透镜光心的位置,而此方法避免了估计光心位置而引起的误差。如图5-2所示,固定物与像屏的间距s ,并设f s 4>,而物与像屏可以互换,移动透镜可以成两次像,一大一小,这就是物像共轭。由图5-2可看出 21l s u -= ,2 11l s u s v +=-=，代入式(5-1)可得 s l s f 42 2-= （5-2）
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题 一、选择题 1．如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏，下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是 A．增大④和⑤之间的距离 B．增大③和④之间的距离 C．将绿色滤光片改成蓝色滤光片 D．增大双缝之间的距离 2．如图所示为某时刻LC振荡电路所处的状态，则该时刻（） A．振荡电流i在增大B．电容器正在放电 C．磁场能正在向电场能转化D．电场能正在向磁场能转化 3．下列说法不正确 ．．．的是（） A．检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处 B．图2为光线通过小圆板得到的衍射图样 C．图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样 D．图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样 4．如图为LC振荡电路在某时刻的示意图，则
A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电 B．若磁场正在增强，则电容器上极板带正电 C．若电容器上极板带负电，则电容器正在充电 D．若电容器上极板带负电，则自感电动势正在阻碍电流减小 5．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大 ．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（） A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 6．下列说法正确的是() A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．光需要介质才能传播 D．一束单色光由空气进入水中，传播速度和频率都改变 7．下列说法正确的是（） A．不论光源与观察者怎样相对运动，光速都是一样的 B．太阳光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象 C．波源与观察者互相靠近和互相远离时，观察者接收到的波的频率相同 D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大8．下列应用没有利用电磁波技术的是 A．无线电广播 B．移动电话 C．雷达 D．白炽灯 9．有些荧光物质在紫外线照射下会发出可见光，大额钞票的荧光防伪标志就是一例，下列说法正确的是 A．改用红外线照射荧光物质也可以发出可见光 B．荧光物质发出的可见光的频率比红外线的频率低 C．荧光物质中的电子吸收了紫外线光子的能量 D．荧光物质发出可见光的过程是电子从低能级跃迁到高能级时产生的 10．以下列出的电磁波中，频率最高的是（） A．无线电波 B．红外线 C．X射线 D． 射线 11．如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光．比较a、b、c三束光，可知
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案解析(2)
高考物理光学知识点之物理光学基础测试题及答案解析(2) 一、选择题 1．太阳光照射下肥皂膜呈现的彩色,瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹,这些现象分别属于() A．光的干涉、色散和衍射现象 B．光的干涉、衍射和色散现象 C．光的衍射、色散和干涉现象 D．光的衍射、干涉和色散现象 2．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M．则下列说法中正确的是（） A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光 B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大 C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大 D．a光的折射率小于b光折射率 3．下列说法正确的是（） A．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关 B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波 C．单个光子通过单缝后，底片上就会出现完整的衍射图样 D．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏 4．一个不透光的薄板上有两个靠近的窄缝，红光透过双缝后，在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个窄缝挡住，在墙上可以观察到（） A．光源的像 B．一片红光 C．仍有条纹，但宽度发生了变化 D．条纹宽度与原来条纹相同，但亮度减弱 5．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大 ．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（） A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 6．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 A．变化的电磁场由发生区域向周围空间传播，形成电磁波 B．电场周围总能产生磁场，磁场周围总能产生电场 C．电磁波是一种物质，只能在真空中传播
第四节 透镜成像公式
第四节 透镜成像公式 一、 透镜成像 透镜成像作图法的基本方法是什么？ 取三条特殊光线中的任意两条： ⑴跟主轴平行的光线，折射后通过焦点； ⑵通过焦点的光线，折射后跟主轴平行； ⑶通过光心的光线，经过透镜后 方向不变 。 透镜成像的位置除了用作图法可以得到外，还能用更简捷的办法得到比如用公式。 图1 透镜成像 由图1得：△COF ∽△A 1B 1F △ABO ∽△A 1B 1O F B OF B A CO 111= O B BO B A AB 111= AB CO =
OF=f , B 1F = v －f , BO=u , B 1O=v 由 O B BO F B OF 11=得： 即： 整理得： ——此公式为透镜成像公式 ? 凸透镜：u , f 总取正值； ? u>f 时，v 为正值，像物异侧，实像 ? u
根据 得： ? 当u →∞时，u －f ≈ u , v ≈ f . 意义：太阳射来的平行光经凸透镜折射后再焦点会聚。 ? 当u >2f 时, u －f > f , vu , m=u v >1. 意义：成倒立、 放大的实像，如幻灯机。 ? 当u =f 时，u －f=0 , v →∞ . 意义：不成像或成像于无穷远处。 ? 当u
初二物理光学基础知识小结及练习题
初二物理光学基础知识 1、光沿直线传播 （1）光源：能够_____________的物体。 太阳、月亮、萤火虫、电灯、璀璨夺目的钻石、耀眼的玻璃墙、燃烧的篝火 （2）光在__________________________沿直线传播 （4）现象：日食、月食、影子、小孔成像 小孔成像：成_______立的______像。像的形状只与__________有关，与孔的形状______，如树下太阳光斑为圆形。 （5）光速：c=____________________ （6）光年是光在一年里传播的__________，它不是时间单位，而是______单位 2、光的反射 光的反射定律 （1）反射光线与入射光线、法线在___________________（三线共面） （2）反射光线与入射光线分别位于法线的_________________（两线分居） （3）反射角______入射角 漫反射与镜面反射的区别和规律 （1）漫反射和镜面反射都遵循光的___________定律 （2）漫反射能从____________看到物体 （3）镜面反射：镜面、瓶颈的水面、车尾灯的反射 漫反射：电影屏幕、黑板 3、平面镜成像及应用 （1）原理：光的__________ （2）成像特点：平面镜所成的像是______像；像与物体大小______；像到平面镜的距离_____物体到平面镜的距离，像与物体的连线与镜面________ （3）应用：穿衣镜（成像）、潜望镜（改变光路） 初二物理光学基础知识 练习题 一、选择题 1、活灵活现的手影，让观众大开眼界。手影的形成是由于（） A.光的直线传播 B.光的折射 C.光的反射 D.凸透镜成像 2、生活、生产中运用光学知识的实例很多，下图中主要运用光的直线传播的是（） A 激光引导掘进方向 B 小泥人照镜子 C 有经验的渔民叉鱼 D 用冰透镜向日取火 3、下列四种现象中，属于光的反射现象的是（） A 人在的影子 B 蜡烛通过小孔成像 C 荷花在水中的倒影 D铅笔在水面处好像折断了
薄透镜焦距的测定 物理实验报告
南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：薄透镜焦距的测定 学院：信息工程学院专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：基础实验大楼座位号：01 实验时间：第7周星期3下午4点开始
一、实验目的： 1．掌握光路调整的基本方法； 2．学习几种测量薄透镜焦距的实验方法； 3. 观察薄凸透镜、凹透镜的成像规律。 二、实验原理： (一)凸透镜焦距的测定 1.自准法 如图所示，在待测透镜L的一侧放置一被光源照明的物屏AB，在另一侧放一平面反射镜M，移动透镜（或物屏），当物屏AB正好位于凸透镜之前的焦平面时，物屏AB上任一点发出的光线经透镜折射后，仍会聚在它的焦平面上，即原物屏平面上，形成一个与原物大小相等方向相反的倒立实像。此时物屏到透镜之间的距离，就是待测透镜的焦距，即 由于这个方法是利用调节实验装置本身使之产生平行光以达到聚焦的目的，所以称之为自准法，该法测量误差在之间。
2.成像法 在近轴光线的条件下，薄透镜成像的高斯公式为 当将薄透镜置于空气中时，则焦距为： 式中为像方焦距，为物方焦距，为像距，为物距。 式中的各线距均从透镜中心（光心）量起，与光线行进方向一致为正，反之为负，如图所示。若在实验中分别测出物距和像距，即可用式求出该透镜的焦距。但应注意:测得量须添加符号，求得量则根据求得结果中的符号判断其物理意义。 3.共轭法 共轭法又称为位移法、二次成像法或贝塞尔法。如图所示，使物与屏间的距离并保持不变，沿光轴方向移动透镜，则必能在像屏上观察到二次成像。设物距为时，得放大的倒立实像；物距为时，得缩小的倒立实像，透镜两次成像之间的位移为d，根据透镜成像公式，可推得：
高中物理光学知识点总结
二、学习要求 1、知道有关光的本性的认识发展过程：知道牛顿代表的微粒、惠更斯的波动说一直到光的波粒二象性这一人类认识光的本性的历程，懂得人类对客观世界的认识是不断发展不断深化的。 2、知道光的干涉：知道光的干涉现象及其产生的条件；知道双缝干涉的装置、干涉原理及干涉条纹的宽度特征，会用肥皂膜观察薄膜干涉现象。知道光的衍射：知道光的衍射现象及观察明显衍射现象的条件，知道单缝衍射的条纹与双缝干涉条纹之间的特征区别。 3、知道电磁场，电磁波：知道变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产生电场，变化的磁场与变化的磁场交替产生形成电磁场；知道电磁波是变化的电场和磁场——即电磁场在空间的传播；知道电磁波对人类文明进步的作用，知道电磁波有时会对人类生存环境造成不利影响；从电磁波的广泛应用认识科学理论转化为技术应用是一个创新过程，增强理论联系实际的自觉性。知道光的电磁说：知道光的电磁说及其建立过程，知道光是一种电磁波。 4、知道电磁波波谱及其应用：知道电磁波波谱，知道无线电波、红外线、紫外线、X 射线及γ射线的特征及其主要应用。 5、知道光电效应和光子说：知道光电效应现象及其基本规律，知道光子说，知道光子的能量与光学知识点其频率成正比；知道光电效应在技术中的一些应用 6、知道光的波粒二象性：知道一切微观粒子都具有波粒二象性，知道大量光子容易表现出粒子性，而少量光子容易表现为粒子性。 光的直线传播．光的反射 二、光的直线传播 1．光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度：C ＝3×108m/s ； 各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即 v 高考物理光学知识点之物理光学知识点总复习附答案 一、选择题 1．以下列出的电磁波中，频率最高的是（） A．无线电波 B．红外线 C．X射线 D． 射线 2．如图所示是利用薄膜干涉检查平整度的装置，同样的装置也可以用于液体折射率的测定．方法是只需要将待测液体填充到两平板间的空隙（之前为空气）中，通过比对填充后的干涉条纹间距d′和填充前的干涉条纹间距d就可以计算出该液体的折射率．已知空气的折射率为1．则下列说法正确的是（） A．d′ A．在电磁波谱中，紫外线的热效应好 B．天空是亮的原因是大气对阳光的色散 C．天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射 D．晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了 6．两束单色光Ⅰ、Ⅱ从水下同一位置同一方向射向水面，只产生两束光线，光路图如图所示，则 A．两束光在水中传播时，光束Ⅱ的速度大于光束Ⅰ的速度 B．两束光在水中传播时波长一样 C．两束光线通过同一小孔时，光线Ⅰ的衍射现象更明显 D．光束Ⅰ从水中到空气中频率变大 7．关于电磁场和电磁波理论，下面几种说法中正确的是 A．在电场的周围空间一定产生磁场 B．任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场 C．振荡电场在周围空间产生振荡磁场 D．交替产生的电磁场形成电磁波，只能在大气中传播 8．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是() A．在电场的周围，一定存在着由它激发的磁场 B．变化的磁场在周围空间一定能形成电磁波 C．赫兹通过实验证实了电磁波的存在 D．无线电波的波长小于可见光的波长 9．下列说法正确的是() A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．光需要介质才能传播 D．一束单色光由空气进入水中，传播速度和频率都改变 10．下列现象中，属于光的色散现象的是（） A．雨后天空出现彩虹 B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C．海市蜃楼现象 D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 11．下图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹．若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以 光学玻璃专业知识 一、光学玻璃的生产工艺流程 现在光学玻璃应用越来越广泛，产品种类也越来越多，不同的产品其制作工艺各有不同，但大体情况类似。现以当前最流行的手机触摸屏工艺生产为例：开料平磨磨边清洗一钢化清洗二丝印清洗三成品包装。以上仅说明其主要步骤，各个公司工序可能有所差别，但大体是这样的。其中每个步骤还有更细工作，在此不详说。比如，清洗这一道工序里面就需要10个槽左右，而且一片玻璃制作下来有时需要清洗2-4次。整个生产工序相对比较复杂。 二、几个常见问题 1)白片玻璃钢化后出现白点、水印 水印问题相对简单，仅需注意水质电导率是否超高，定期测量和及时对混合离子交换树脂进行再生处理。白点问题涉及的因素比较多，需要我们逐个考虑，采取排除法处理才行。比如，是否选择了合适的清洗工艺，恰当的清洗剂，强碱性和弱碱性对应于不同工序的玻璃或不同类型的玻璃，清洗剂开槽浓度，清洗温度，清洗剂更换频率，清洗时间等，一般我们是固定其它参数，改变一个参数，逐步试验，看其对清洗质量有所提升否，再进行其它参数试验，这是一个长期积累经验的过程，一般这个过程需要很好的耐心、细心、恒心才能掌握到一些清洗技巧，这是考验一个现场管理者的智慧。 2)丝印后清洗时掉油墨、掉镜面银 这个问题主要考虑的因素有：清洗剂是否选择得当，它的碱性是否过于强烈，否则选用稍弱的碱性清洗剂，超声波频率是否开得过大，清洗时间是否过长，清洗温度是否过高等。通过多次的对比试验一般可以找到问题原因，进而采取相应办法解决。 3）丝印清洗后成品还留有少许白点、水迹等 如果在重新清洗则可能要耗费更长时间，而且这个不是普遍现象，仅少量玻璃夹杂其中，可在检查时将其挑选出来，再采用无尘布和酒精或白电油，简单的擦玻璃表面，将上面的白点、灰尘、水迹等污物擦拭一下即可。还有的做法是，如果脏污玻璃较多时可集中在一起，用碳酸钙和白电油掺和在一起，放在毛巾或无尘布上搓粉，然后冲水，再送回清洗房，重新清洗，效果还是可以得到明显改善。 4）丝印油墨的脱除问题 目前市面上采用两种方式来脱除油墨，一是利用浓硫酸，利用浓硫酸的强氧化性，将玻璃上的油墨进行分解、溶解而脱除；另外一种是利用碱在高温条件下，辅助一些有机溶剂等进行脱除。两种方法各有利弊，前一方法是成本低，使用寿命长，脱除效果好，但危险性大，耗费时间长等。后一种是效率高，效果也比浓硫酸好，但使用寿命短，成本较高，容易分层。目前市面上的各种类型脱墨剂，其性能效果各有差异，没有一种通用的产品对所有类型油墨都有较好的脱除效果。 5）生产的衔接 各个工序之间生产应做到有序，前后工序停留时间不可过长，否则会使工件表面的脏污灰尘、水迹、油污等已经干涸，这些产品在清洗前更需要增加特殊的处理，方可将表面的脏污彻底清洗干净。比如，有些脱墨后的玻璃，其工作环境一般比较差，灰尘多，如果放置时间过长，其表面的脏污则很难清洗干净或需要进行多次清洗。 一、实验综述 1、实验目的及要求 （1）了解对简单光学系统进行共轴调节 （2）学会用自准直法测量薄凸透镜的焦距 （3）学会用位移法测量薄凸透镜的焦距 （4）学会用物距-像距法测量薄凸透镜的焦距 （5）学会用物距-像距法测凹透镜的焦距 2、实验仪器、设备或软件 光具座，凸透镜，凹透镜，光源，物屏，平面反射镜，水平尺和滤光片等 二、实验过程（实验步骤、记录、数据、分析） （1）观测依据 1．自准直法测薄凸透镜的焦距 根据焦平面的定义，用右图所示的光路，可方便地 测出凸透镜的焦距 f = | x l - x 0 | 2．物距——像距法测凸透镜焦距 在傍轴光线成像的情况下，成像规律满足高斯公式 v u f 1 11+= v u v u f +?= 如图所示，式中u 和v 分别为物距和像距， f 为凸透镜焦距，对f 求解，并以坐标代入则有 f = o i l i o l x x x x x x --?- (x o ＜x L ＜x i ) x o 和x L 取值不变(取整数)，x i 取一组测量平均值。 3．位移法测透镜焦距 (亦称共轭法、二次成像法) 如右图所示，当物像间距 D 大于 4 倍焦距 即D > 4 f 时，透镜在两个位置上均能对给定物成理 想像于给定的像平面上。两次应用高斯公式并以几何关系和坐标代入，则得到 x o 和x i 取值不变(取整数)，x L1和x L2各取一组测量平均值。 4．用物距-像距法测凹透镜的焦距 B A1 A2 A B1 A1 A2 X i X o X L o i l l o i x x x x x x D d D f -?---=-=4)()(421222 2L1 F2 F1 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 第四节透镜成像公式 一、透镜成像 透镜成像作图法的基本方法是什么？ 取三条特殊光线中的任意两条： ⑴跟主轴平行的光线，折射后通过焦点； ⑵通过焦点的光线，折射后跟主轴平行； ⑶通过光心的光线，经过透镜后方向不变。 透镜成像的位置除了用作图法可以得到外，还能用更简捷的办法得到比如用公式。 图1 透镜成像 由图1得：△COF∽△A1B1F △ABO ∽△A 1B 1O F B OF B A CO 111= O B BO B A AB 111= AB CO = OF=f , B 1F = v －f , BO=u , B 1O=v 由 O B BO F B OF 11=得： 即： 整理得： ——此公式为透镜成像 公式 ? 凸透镜：u , f 总取正值； ? u>f 时，v 为正值，像物异侧，实像 ? u 定义：像长跟物长的比 AB B A 1 1叫做像的放大率。 因为△ABO ∽△A 1B 1O ：所以u v AB B A m == 11 m>1，表示成放大的像，m<1，表示成缩小的像。 注意：实像v 取正，虚像v 取负。 根据 得： ? 当u →∞时，u －f ≈ u , v ≈ f . 意义：太阳射来的平行光经凸透镜折射后再焦点会聚。 ? 当u >2f 时, u －f > f , vu , m=u v >1. 意义：成倒立、 放大的实像，如幻灯机。 ? 当u =f 时，u －f=0 , v →∞ . 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者： 凤呜大王* f v u 111 =+f u uf v -= 物理光学知识点汇总 一、名词：（共58个） 1、全反射：光从光密介质入射到光疏介质，并且当入射角大于临界角时，在两个不同介质的分界面上，入射光全部返回到原介质中的现象，就叫全反射。 2、折射定律：①折射光位于由入射光和法线所确定的平面内。 ②折射光与入射光分居在法线的两侧。 ③折射角与入射角满足：。 3、瑞利判据： 定义一：一个点物衍射图样的中央极大与近旁另一点物衍射图样的第一极小重合，作为光学系统的分辨极限，认为此时系统恰好可以分辨开两个点物，称此分辨标准为瑞利判据。 定义二：两个波长的亮条纹只有当它们合强度曲线中央极小值低于两边极大值的0.81时才能被分辨开。 4、干涉：在两个（或多个）光波叠加的区域，某些点的振动始终加强，另一些点的振动始终减弱，形成在该区域内稳定的光强强弱分布的现象。 5、衍射：通俗的讲，衍射就是当入射光波面受到限制后，将会背离原来的几何传播路径，并呈现光强不均匀分布的现象。 6、倏逝波：沿着第二介质表面流动的波。 7、光拍现象：光强随时间时大时小变化的现象。 8、相干光束会聚角：对应干涉场上某一点P的两支相干光线的夹角。 9、干涉孔径角：对于干涉场某一点P的两支相干光线从光源发出时的张角。 10、缺级现象：当干涉因子的某级主极大值刚好与衍射因子的某级极小值重合，这些主极大值就被调制为零，对应级次的主极大就消失了，这种现象就是缺级。 11、坡印亭矢量（34、辐射强度矢量）：它表示单位时间内，通过垂直于传播方向的，单位面积的电磁能量的大小。它的方向代表的是能量流动的方向，。 12、相干长度：对于光谱宽度为的光源而言，能够发生干涉现象的最大光程差。 13、发光强度：辐射强度矢量的时间平均值。 14、全偏振现象（15、布儒斯特角）：当入射光是自然光，入射角满足时，，，即反射光中只有波，没有波，这样的现象就叫全偏振现象。此时的入射角即为布儒斯特角，16、马吕斯定律：从起偏器出射的光通过一检偏器，透过两偏振器后的光强随两器件透光轴的夹角而变化，即称该式表示的关系式为马吕斯定律。 17、双折射：一束光射向各向异性的介质中，分为两束的现象。 18、光栅的色分辨本领：指可分辨两个波长差很小的谱线的能力。，其中，为光栅能分辨的最小波长差；为级次；为光栅总缝数（光栅总线对数）。 19、自由光谱范围：F-P干涉仪或标准具能分辨的最大波长差，用表示。 20、衍射光栅：能对入射光波的振幅或相位进行空间周期性调制，或对振幅和相位同时进行空间周期性调制的光学元件称为衍射光栅。 21、光源的临界宽度：条纹对比度刚好下降为0时的光源宽度。 22、光源的许可宽度：一般认为，当光源宽度不超过其临界宽度的时条纹对比度依然是很好的（），我们把此时的光源宽度称为光源的许可宽度。 23、晶体的主平面：光线在晶体中的传播方向与晶体光轴组成的平面称为该光线的主平面。 24、晶体的主截面：晶体光轴和晶面法线组成的面为晶体的主截面。 28、线色散：把波长相差的两条谱线分开的线距离。 29、角色散：把波长相差的两条谱线分开的角距离。高考物理光学知识点之物理光学知识点总复习附答案
光学玻璃专业知识
薄透镜焦距的测量实验报告
第四节 透镜成像公式
物理光学知识点汇总