用zemax设计光学显微镜光学系统设计实验报告
课 程 设 计
光学显微镜设计 设计题目
学 号
专业班级
指导教师
学生姓名 测量显微镜
根据学号得到自己设计内容的数据要求：
1.目镜放大率10(即焦距25）
2.目镜最后一面到物面距离110
3.对准精度1.2微米
按照实验步骤，先计算好外形尺寸。然后根据数据要求选取目镜与物镜。
我先做物镜。因为这个镜片比较少。按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。
然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。发现“优化不了”，所有参数均没有变化。而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。我百思不得其解。开始认为镜头库的参数可能有问题。最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。焦点到节点的距离才是焦距。经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。但这个寻找是很费力气的，事倍功半。老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。
但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限
远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。不解。还是按照原来的方法。把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。然后把它与优化好的物镜拼接起来。后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。
还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。
物镜参数及优化函数
物镜（未缩放）
物镜ray
物镜点列图
物镜参数
物镜各窗口
目镜镜片参数
目镜2D光路（未缩放）
物镜各参数
物镜加理想透镜优化
物镜加理想透镜优化（ray）
物镜加理想透镜优化（spt）
显微镜
显微镜光路及总体长度
显微镜各参数
望远镜和显微镜实验报告
望远镜和显微镜 实验报告 BME8 鲍小凡 2008013215 【实验目的】 （1）了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法； （2）了解放大率等的概念并掌握其测量方法； （3）进一步熟悉透镜成像规律。 【实验原理】 一、望远镜 1、望远镜的基本光学系统 无穷远处物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。 图1 望远镜的基本光学系统 使用望远镜时，应先调目镜，看清分划板，再调镜筒长度。使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差（中间像落在分划板平面上）。 2、望远镜的视放大率。 记目视光学仪器所成的像对人眼的张角为ω’，物体直接对人眼的张角为ω，则视放大率： tan 'tan ωωΓ= 由几何光路可知： 0'''tan ,tan '''e e y y y f f f ωω= == 因此，望远镜的视放大率： 0' 'T e f f Γ= 实际测量望远镜无焦系统的视放大率时，利用图二所示的光路图。当物y 较近时，即物距： () 100'1''e L f f f <+ 时，物镜所成的像会位于O e 右侧（实像）或左侧（虚像），经目镜后，即成缩小的实像y’’，于是视放大率： 00'''''T e e f f y f f y Γ= ==
图2 测望远镜的视放大率图 3、物像共面时的视放大率。 当望远镜的被观测物位于有限远时，望远镜的视放大率可以通过移动目镜把像y’’推远到与物y 在一个平面上来测量。如图三。此时： ''tan ',tan y y L L ωω= = 于是可以得到望远镜物像共面时的视放大率： ()() 010''''''e T e L f f y y f L f +Γ= =- 可见，当物距L 1大于20倍物镜焦距时，它和无穷远时的视放大率差别很小。 可见，当物距L 1大于20 倍物镜焦距时，它和无穷远时的视放大率差别很小。 图3 测望远镜物象共面时的视放大率 二、显微镜 1、显微镜的基本光学系统 显微镜的物镜、目镜都是会聚透镜，位于物镜物方焦点外侧附近的微小物体经物镜放大后先成一放大的实像，此实像再经目镜成像于无穷远处，这两次放大都使得视角增大。为了适于观察近处的物体，显微镜的焦距都很短。 图4 显微镜基本光学系统 使用时需先进行视度调节使分划板叉丝的像位于人眼明视距离处，再调焦使被观察物清晰可见并与分划板叉丝的像无视差。 2、显微镜的视放大率。 显微镜的视放大率定义为像对人眼的张角的正切和物在明视距离D =250㎜处时直接对人眼的张角的正切之比。于是由三角关系得：
用zemax设计光学显微镜光学系统设计实验报告
课 程 设 计 光学显微镜设计 设计题目 学 号 专业班级 指导教师 学生姓名 测量显微镜
根据学号得到自己设计内容的数据要求： 1.目镜放大率10(即焦距25） 2.目镜最后一面到物面距离110 3.对准精度1.2微米 按照实验步骤，先计算好外形尺寸。然后根据数据要求选取目镜与物镜。 我先做物镜。因为这个镜片比较少。按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。 然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。发现“优化不了”，所有参数均没有变化。而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。我百思不得其解。开始认为镜头库的参数可能有问题。最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。焦点到节点的距离才是焦距。经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。但这个寻找是很费力气的，事倍功半。老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。 但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限
远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。不解。还是按照原来的方法。把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。然后把它与优化好的物镜拼接起来。后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。 还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。 物镜参数及优化函数
zemax实例
课程1：单透镜（a singlet） 开始ZEMAX，输入波长和镜片数据，生成光线 特性曲线（ray fan），光程差曲线（OPD），和点列图 （Spot diagram），确定厚度求方法和变量，进行简 单的优化。 假设需要设计一个F/4的镜片，焦距为100mm，在轴上可见光谱范围内，用BK7玻璃，该怎样开始呢？ 首先，运行ZEMAX。ZEMAX主屏幕会显示镜片数据编辑（LDE）。你可以对LDE（你工作的场所）窗口进行移动或重新调整尺寸，以适合你自己的喜好。LDE由多行和多列组成，类似于电子表格。半径、厚度、玻璃和半口径等列是使用得最多的，其他的则只在某些特定类型的光学系统中才会用到。 1、基本设置：开始，我们先为我们的系统输入波长。这不一定要先完成，我们只不过现在选中了这一步。在主屏幕菜单条上，选择“系统（System）”---“通用配置（general）”----“单位units”，先确定单位。再选择“系统（System）”菜单下的“波长（Wavelengths）”。屏幕中间会弹出一个“波长数据（Wavelength Data）”对话框。ZEMAX中有许多这样的对话框，用来输入数据和提供你选择。用鼠标在第二和第三行的“使用（Use）”上单击一下，
将会增加两个波长使总数成为三。现在，在第一个“波长”行中输入0.486，这是氢（Hydrogen）F谱线的波长，单位为微米。 Z EMAX全部使用微米作为波长的单位。现在，在第二行的波长列中输入0.587，最后在第三行输入0.656。这就是ZEMAX中所有有关输入数据的操作，转到适当的区域，然后键入数据。在屏幕的最右边，你可以看到一列主波长指示器。这个指示器指出了主要的波长，当前为0.486微米。在主波长指示器的第二行上单击，指示器下移到587的位置。主波长用来计算近轴参数，如焦距，放大率等等。“权重（Weight）”这一列用在优化上，以及计算波长权重数据如RMS点尺寸和STREHL率。现在让所有的权为1.0，单击OK保存所做的改变，然后退出波长数据对话框。 选择“系统（System）”---“视场（fields）”----“角度”将X、Y都设为零。表示光线平行于主光轴入射。 2、为镜片定义一个孔径。这可以使ZEMAX在处理其他的事情上，知道每一个镜片该被定为多大。由于我们需要一个F/4镜头，我们需要一个25mm的孔径（100mm的焦距除F/4）。设置这个孔径值，选择“系统”---“通用配置（General）”---“aperture（孔径）”输入“光圈数值”：25。注意孔径类型缺省时为“入瞳直径（Entrance Pupil Diameter）”，也可选择其他类型的孔径设置。 3、加入一些重要的表面数据。ZEMAX模型光学系统使用一系列的表面，每一个面有一个曲率半径，厚度（到下一个面的轴上距离），和玻璃。一些表面也可有其他的数据，我们以后将会讨论到。
自组显微镜和望远镜
如何自组显微镜和望远镜？ 1. 自组显微镜和望远镜( hkais 2008-07-04 23:59:17 提供资料) 查看详情>>> 可以在下面这个论坛上面找，就有相关的制作文章。 望远镜论坛望远镜、天文望远镜、显微镜的研究与制作及二手交易的论坛... 镜之家--望远镜论坛 2. 自组显微镜和望远镜( gm807 2008-08-23 11:48:38 提供资料) 查看详情>>> 1.仪器的准备 望远镜实验 光学平台，标尺，物镜，目镜，二维架，二维平移底座，三维平移底座等。 显微镜实验 光源，微尺，透镜架，物镜，目镜，三维平移底座，升降调节架，毫米尺，双棱镜架等。 2.望远境步骤 自组望远镜 (1)参照光路图组成望远镜，向约3米远处的标尺调焦，使标尺的像清晰可见，并对准两个红色指标间的“E”字(距离为d1)； (2)观察者用一只眼睛观察望远镜视场中标尺的像，另一只眼睛直接注视标尺，在视觉系统获得被望远镜放大的和直观的标尺的叠加像，再测出放大的红色指标内直观标尺的长度d1。 (3)求出自组望远镜的放大率，并与计算出的放大率作比较。 3.显微境步骤 (1)按光路图布置各器件，目测调至共轴。 调节光源，微尺，物镜和目镜之间的距离，在显微镜系统中得到清晰的放大的微尺的像。 (2)在目镜之后置一与主光轴成45°角的平玻璃板（半透半反），距此玻璃板25cm处置一白光源照明的毫米尺; (3)测量显微镜的放大率：通过显微镜能看到微尺的放大像，这个像与半透半反镜所成的标尺的像在同一平面上，从这两个像的大小之比求得显微镜的放大率。 (4)测量物镜与目镜之间的距离，并比较显微镜的测量放大率与计算放大率。 3. 自组显微镜和望远镜( 黄燕 2008-08-13 16:32:05 提供资料) 查看详情>>> 1,比较各种测量薄透镜焦距的方法,设计出测量焦距的光路,并测量出实验提供的所有透镜的焦距,从中选择出适合组装显微镜和望远镜的透镜. 2,设计出自组望远镜的光学系统,画出光路图,说明结构和简单原理,并用你选择的透镜组成望远镜 3,设计出自组显微镜的光学系统,画出光路图,说明结构和简单原理,并用你选择
使用ZEMAX设计的典型实例分析
使用ZEMAX于设计、优化、公差和分析 武汉光迅科技股份有限公司宋家军（QQ：41258981）转载并修改 摘要 光学设计软件ZEMAX的功能讨论可藉由使用ZEMAX去设计和分析一个投影系统来讨论，包括使用透镜数组(lenslet arrays) 来建构聚光镜(condenser)。 简介 ZEMAX以非序列性(non-sequential) 分析工具来结合序列性(sequential) 描光程序的传统功能，且为一套能够研究所有表面的光学设计和分析的整合性软件包，并具有研究成像和非成像系统中的杂散光(stray light) 和鬼影(ghosting) 的能力，从简单的绘图(Layout) 一直到优化（optimization）和公差分析（tolerance analysis）皆可达成。 根据过去的经验，对于光学系统的端对端（end to end）分析往往是需要两种不同的设计和分析工具。一套序列性描光软件，可用于设计、优化和公差分析，而一套非序列性或未受限制的(unconstrained) 描光软件，可用来分析杂散光、鬼影和一般的非成像系统，包括照明系统。 “序列性描光程序”这个名词是与定义一个光学系统为一连串表面的工具有关。所有的光线打到光学系统之后，会依序的从一个表面到另一个表面穿过这个系统。在定义的顺序上，所有的光线一定会相交到所有的表面，否则光路将终止。光线不会跳过任何中间的表面，且光线只能打在每一个已定义的表面一次。若实际光线路径交到一个表面上超过一次，如使用在二次描光(double pass) 中的组件，必须在序列性列表中，再定义超过一次的表面参数。 大部份成像光学系统，如照相机镜头、望远镜和显微镜，可在序列性模式中完整定义。对于这些系统，序列性描光具有许多优点：非常快、非常弹性和非常普遍。几乎任何形状的光学表面和材质特性皆可建构。在成像系统中，序列性描光最重要的优点为使用简单且高精确的方法来做优化和分析。序列性描光的缺点，包括无法追迹所有可能的光路径(即鬼影反射) 和许多无法以序列性方式来描述的光学系统或组件。 非序列性描光最常用来分析成像系统中的杂散光和鬼影，甚致分析照明和其它非成像系统。在非序列性描光中，光线入射到光学系统后，是自由的沿着实际光学路径追迹；一条光线可能打到一个对象(object) 许多次，而且可能完全未打到其它对象。此外，非序列性方法可用来分析从光学或机构组件产生的表面散射(scatter)，以及从场内(in-field) 和场外(out-of-field) 的光源所产生的表面反射而形成的鬼影成像。 ZEMAX的功能 ZEMAX可以用于一个完全序列性模式中、一个完全非序性模式中和一个混合模式中，混合模式对分析具有大部分序列性而却有一些组件是作用在非序列性方式的系统，是相当有用的，如导光管(light pipes) 和屋顶棱镜(roof prisms)等。
ZEMAX单透镜设计例子详细(多图)
ZEMAX单透镜设计例子，单透镜是最简单的透镜系统了，这个例子基本是很多ZEMAX教程开头都会讲的。 1-1 单透镜 这个例子是学习如何在ZEMAX里键入资料，包括设罝系统孔径(System Aperture)、透镜单位(Lens Units)、以及波长范围(Wavelength Range)，并且进行优化。你也将使用到光线扇形图(Ray Fan Plots)、弥散斑(Spot Diagrams)以及其它的分析工具来评估系统性能。 这例子是一个焦距100 mm、F/4的单透镜镜头，材料为BK7，并且使用轴上(On-Axis)的可见光进行分析。首先在运行系统中开启ZEMAX，默认的编辑视窗为透镜资料编辑器(Lens Data Editor, LDE)，在LDE可键入大多数的透镜参数，这些设罝的参数包括： ?表面类型(Surf：Type)如标准球面、非球面、衍射光栅…等 ?曲率半径(Radius of Curvature) ?表面厚度(Thickness)：与下一个表面之间的距离 ?材料类型(Glass)如玻璃、空气、塑胶…等：与下一个表面之间的材料 ?表面半高(Semi-Diameter)：决定透镜表面的尺寸大小 上面几项是较常使用的参数，而在LDE后面的参数将搭配特殊的表面类型有不同的参数涵义。 1-2 设罝系统孔径 首先设罝系统孔径以及透镜单位，这两者的设罝皆在按钮列中的「GEN」按钮里（System->General）。点击「GEN」或透过菜单的System->General 来开启General的对话框。 点击孔径标签(Aperture Tab)（默认即为孔径页）。因为我们要建立一个焦距100 mm、F/4的单透镜。所以需要直径为25 mm的入瞳(Entrance Pupil)，因此设罝： ?Aperture Type：Entrance Pupil Diameter ?Aperture Value：25 mm
光学显微镜实验报告
光学显微镜实验报告 通信（1）班赵雯琳1140031 【实验目的】 1·熟悉光学显微镜的构造和工作原理 2·学习使用显微镜测量小长度的方法 【实验仪器】 显微镜，可调狭缝，白光源 【实验原理】 显微镜是用来观察和研究微小物体的助视仪器，它的主要部分是物镜和目镜。为简便起见，吧构造复杂的物镜和目镜视为由单个凸透镜组成，物镜焦距较目镜短。 物体先由物镜放大再由目镜放大观察到该实像。 【实验内容】 1·取出显微镜，置于左前方，便于观察与记录。 2·打开白光源，显微镜进行调光。 3·将可调狭缝置于载物台上，并固定好。 4·调节调焦手轮，使得狭缝的像清晰。 5·调节分划板及焦距，使得分划板观察清晰。 6·调节测微鼓轮，使得分划板的第一个交点位于左狭缝的左端。 7·转动分划板，当第一个交点位于左狭缝时，记下数据，继续转动手轮，当同一个交点位于右侧狭缝时，再次记录数据。 8·将手轮转回左狭缝的左端，再向右端转动，重复7的步骤，记录三组数据。
【数据】 σ=0.01 d=1.65±0.01mm 【误差分析】 1·调节目镜不够准确，使得分划板不是非常地清晰，狭缝板与分划板不处于相对平行的两个平面。 2·手轮的空转需要空间，产生空转误差。 3·视觉的误差使得度数不是非常准确。 【注意事项】 1·狭缝应垂直于显微镜筒的移动方向，使得测量的狭缝下同一水平上。 2·用分划板上的同一点测狭缝的距离，保证测量的狭缝在同一水平上。 3·分划板与狭缝的像必须清晰且在相对平行的两个平面，消除误差。 4·在每次测量中必须保证手轮往同一方向转动，避免空转误差。 5·注意度数采用千分尺的度数方法。
望远镜与显微镜实验报告
望远镜和显微镜 实验报告 BME8鲍小凡15 【实验目的】 （1）了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法； （2）了解放大率等的概念并掌握其测量方法； （3）进一步熟悉透镜成像规律。 【实验原理】 一、望远镜 1、望远镜的基本光学系统 无穷远处物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。 图1 望远镜的基本光学系统 使用望远镜时，应先调目镜，看清分划板，再调镜筒长度。使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差（中间像落在分划板平面上）。
2、望远镜的视放大率。 记目视光学仪器所成的像对人眼的张角为ω’，物体直接对人眼的张角为ω，则视放大率： tan 'tan ωωΓ= 由几何光路可知： 0'''tan ,tan '''e e y y y f f f ωω= == 因此，望远镜的视放大率： 0' 'T e f f Γ= 实际测量望远镜无焦系统的视放大率时，利用图二所示的光路图。当物y 较近时，即物距： () 100'1''e L f f f <+ 时，物镜所成的像会位于O e 右侧（实像）或左侧（虚像），经目镜后，即成缩小的实像y’’，于是视放大率： 00'''''T e e f f y f f y Γ= == 图2 测望远镜的视放大率图 3、物像共面时的视放大率。 当望远镜的被观测物位于有限远时，望远镜的视放大率可以通过移动目镜把像y’’推远到与物y 在一个平面上来测量。如图三。此时：
''tan ' ,tan y y L L ωω= = 于是可以得到望远镜物像共面时的视放大率： ()() 010''''''e T e L f f y y f L f +Γ= =- 可见，当物距L 1大于20倍物镜焦距时，它和无穷远时的视放大率差别很小。 可见，当物距L 1大于20倍物镜焦距时，它和无穷远时的视放大率差别很小。 图3 测望远镜物象共面时的视放大率 二、显微镜 1、显微镜的基本光学系统 显微镜的物镜、目镜都是会聚透镜，位于物镜物方焦点外侧附近的微小物体经物镜放大后先成一放大的实像，此实像再经目镜成像于无穷远处，这两次放大都使得视角增大。为了适于观察近处的物体，显微镜的焦距都很短。 图4 显微镜基本光学系统 使用时需先进行视度调节使分划板叉丝的像位于人眼明视距离处，再调焦使被观察物清晰可见并与分划板叉丝的像无视差。
立式光学仪实验报告doc
立式光学仪实验报告 篇一：光学实验报告 建筑物理 ——光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量 实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：XX年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量 一、实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光 材料的过透射比进行实测。通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。 二、实验原理和试验方法 （一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反 射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。 下面是间接测量法。
1. 实验原理 （1）用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即： p=φp/φ 因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们 可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。（2） 用照度计和亮度计测量 用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l 后按下式计算 p=πl/e 式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。 3.测量方法 ①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字 样，则需要换电池；
显微镜系统设计实验报告
光学系统设计实验报告 设计题目：测量显微镜光学系统 专业班级：光信息08-1班 学生姓名： 学号： 指导老师：
一实验目的 1.了解光学系统设计的基本步骤，学会基本外形尺寸的计算。 2.熟悉ZEMAX软件的操作，了解操作要领，学会应用基本的相差 评价函数并进行优化。 二、实验器材 ZEMAX软件、相关实验指导书 三、设计要求 1）设计说明书和镜头文件。镜头文件包括物镜镜头文件、目镜镜头文件和光学系统镜头文件。 2）部分技术参数选择： ①目镜放大率10 ②沿光轴,目镜最后一面到物面沿光轴的几何距离280毫米 ③对工件实边缘的对准精度为2.2微米 ④其它参数自定 3）其他要求 ①视场大小自定，尽可能大些，一般达到商用仪器的一半。 ②可以不加棱镜。如加棱镜，折转角大小自定。棱镜可以按照等效玻璃板处理。 ③可以对物镜和目镜进行整体优化或独立优化。 ④可以加上CCD。 四、具体设计 1.系统结构设计思路 1)系统结构框图
物体经物镜所成的放大的实像与分划板重合，两者一同经目镜成一放大的虚像。棱镜的型式为斯米特屋脊棱镜，它能使系统成正像，并且使光路转折45°角，以便于观察和瞄准（此处可以不加设计）。为避免景深影响瞄准精度，物镜系统采用物方远心光路，即孔径光阑位于物镜像方焦面上。 （图1 显微镜系统结构图） 2)等效光路原理图
（图2 显微镜无光轴偏转的等效光路图） 2.外形尺寸计算 1)首先绘出光学系统的等效光路原理图。如图所示，首先将棱镜作为等效空气平板处理。 2)求实际放大率。系统的有效放大率由系统的瞄准精度决定。用米字形虚线瞄准被测件轮廓，得系统有效放大率 由于工具显微镜一般要求有较大的工作距和物方线视场，又要求共轭距不能太长，因而工具显微镜的实际放大率和物镜的放大率均不宜过大。取实际放大率为 3)求数值孔径 4)求物镜和目镜的放大率 目镜的放大率 物镜的放大率 5)求目镜的焦距 ? -=Γ30102.02 .21.500055 .061.061.0 nsinU ≈??===δλk NA 3 -=ΓΓ =e β?=Γ10e mm f e e 25250 =Γ= '? ≥?=≥ Γ222 .21.55 .725.72δk
实验1 显微镜的使用实验报告
实验1 显微镜的使用实验报告 班级：10生科二班/星期三上午第二大节课/第二小组 姓名：杨袁予童组员：杨方、朱树生 实验时间2113年 3月 6日 一、实验名称 显微镜的使用方法 二、实验目的: 1、掌握显微镜的构造，熟练使用显微镜进行试验观察。 2、能够分析显微镜常见故障的原因，并作适当处理。 三、实验内容： 1、利用高、低倍显微镜和油镜观察一些永久装片。 2、将所观察到的镜像绘制成图片。 三、实验器材: 显微镜、装片或切片等。 四、实验原理： 1、显微镜的用途 显微镜是一种精密的放大仪器，是研究生物学不可缺少的工具。在学习生物学的过程中，要研究许多细微的结构，必须借助显微镜进行观察。 2、显微镜的构造 光学显微镜由机械装置和光学系统两大部分组成，其中光学系统主要包括物镜、目镜、遮光器和光源等。 3、显微镜的成像原理 光学显微镜的光学系统两由大部分组成。由目镜和物镜组成成像系统，由反光镜和旋转光样构成照明系统。
五、实验步骤: 1、低倍镜的使用 （1）取镜和放置：右手握住镜臂,左手托住镜座。把显微镜轻轻地放在实验桌上略偏左、离实验桌边缘5cm为宜。 （2）对光：转动转换器：使低倍物镜正对通光孔(镜端与孔保持2厘米距离)。转动遮光器，使大的光圈对准通光孔。左眼注视目镜内，右眼睁开同时用手转动反光镜对向光源。直到目镜里看到白亮的视野。（3）放置玻片标本：把要观察的装片放在载物台上，有标本的一面向上 使标本正对通光孔的中心，然后用压片夹压住。 （4）调节焦距：下降镜筒，侧目注视物镜头，用手旋转粗准焦螺旋直到物镜头接近装片为止。上升镜筒，左眼注视目镜内，用手旋转粗准焦螺旋使镜筒缓缓上升，直到从目镜内看清物像为止。再轻微来回转动细焦螺旋，使物像更清晰。 2、高倍镜的使用 （1）选好目标：一定要先在低倍镜下把需进一步观察的部位调到中心，同时把物像调节最清晰的程度，才能进行高倍镜的观察。 （2）转动转换器：调换上高倍镜头，转换高倍镜时转动速度要慢，并从侧面进行观察（防止高倍镜头碰撞玻片），如高倍镜头碰到玻片，说明低倍镜的焦距没有调好，应重新操作。 （3）调节焦距：转换好高倍镜后，用左眼在目镜上观察。调节细准焦螺旋。如果视野的亮度不合适，可用集光器和光圈加以调节。
显微镜参数测量实验
光电综合实验（1） 实验报告 姓名学号 学院: 专业: 题目: 显微系统特性参数的测量 指导教师：王小燕
2010 年 1 月 22 日 显微系统特性参数的测量 一、实验目的 通过对显微系统特性参数的实际测量，进一步掌握显微系统的基本成像原理，同时加深对其各参数的理解。 二、实验内容 1.通过自组显微镜来提高学生的动手能力以进一步加深对显微系统理解。 2.更换目镜和物镜，测量不同显微系统的线视场、放大倍率。 3.使用显微镜观察光纤面板，并通过显微镜读数计算光纤直径。 三、实验仪器 待测显微镜、25×测微目镜、10×目镜、8×物镜、3×物镜、标准刻尺、照明光源等。 四、测量原理 （一）显微镜的原理示意如下图1所示： 图1 显微镜原理示意图 从图中可见，显微镜由物镜及目镜构成，显微镜的特点是有较大的光学间隔且其物镜的焦距不大，目镜的焦距也比较小。被观测的物体首先经显微镜的物镜放大后其像再经目镜放大以供人眼观察，其成像过程是一个二次成像过程。其系统放大率
目Γ=Γβ （1） 式中β为物镜的垂轴放大倍率，Γ目为目镜的视觉放大倍率。 (二) 显微镜线视场的检测 从显微镜原理图可见，对于显微镜而言，分划板是其视场光阑，显微镜的线视场主要取决于视场光阑的大小，且显微镜的视觉放大率越大，它的物空间的线视场越小。 若在显微镜承物台上放置一标准玻璃刻尺，并以光源照明，令显微镜对标准玻璃刻尺进行调焦，使人眼通过显微镜看清其像，则显微镜中所能看到的最大刻线范围即为显微镜的线视场。 五、测量步骤 （一）显微系统线视场的测量 1、将标准刻尺放置在被测量显微镜的承物台上，固定好位置，并用光源照明刻尺。 2、更换显微镜的物镜（如果物镜的放大倍率选择过大则看不到刻尺的像），同时通过拔插的方式选择一个适合的目镜，转动旋钮令显微镜对刻尺进行调焦，直至看到刻尺的清晰的像，若通过调整只能看见刻尺的模糊的像，则还需更换目镜进行相应的视度调节。 3.此时读出通过显微镜目镜所能看到的最大的刻尺范围，此数值即为待测显微镜的线视场的大小。由于在此成像过程中所用的物为已知刻值的刻尺，所以通过直接读取格值的方式就能够测量出线视场的大小，十分方便快捷。 4.用不同的物镜和目镜组合成显微系统，依次进行线视场的测量，并记录数据。 （二）光纤面板的测量 1. 将待测光纤面板放置在显微镜（选用25×测微目镜和8×物镜）的承物台上，固定好位置，并用光源照明光纤面板。 2.调节转动旋钮令显微镜对光纤面板聚焦，直至看到光纤面板的清晰的网格像。 3.固定显微镜不动，转动测微目镜的螺旋旋钮，并通过目镜观察十字线移动的光导纤维数目m ，此时记录下螺旋旋钮移动的距离L ，则可测得光纤直径d ：
光学实验报告 (一步彩虹全息)
光学设计性实验报告（一步彩虹全息） 姓名： 学号： 学院：物理学院
一步彩虹全息 摘要彩虹全息是用激光记录全息图, 是用白光再现单色或彩色像的一种全息技术。彩虹全息术的关键之处是在成像光路( 即记录光路) 中加入一狭缝, 这样在干板上也会留下狭缝的像。本文研究了一步彩虹全息图的记录和再现景象的基本原理、一步彩虹全息图与普通全息图的区别和联系、一步彩虹全息的实验光路图，探讨了拍摄一步彩虹全息图的技术要求和注意事项，指出了一步彩虹全息图的制作要点, 得出了影响拍摄效果的佳狭缝宽度、最佳狭缝位置及曝光时间对彩虹全息图再现像的影响。 关键词：一步彩虹全息；狭缝；再现 1 光学实验必须要严密，尽可能地减少实验所产生的误差； 2 实验仪器 防震全息台激光器分束镜成像透镜狭缝干板架光学元件架若干干板备件盒洗像设备一套线绳辅助棒扩束镜2个反射镜2个 3 实验原理 3.1 像面全息图 像面全息图的拍摄是用成像系统使物体成像在全息底板上，在引入一束与之相干的参考光束，即成像面全息图，它可用白光再现。再现象点的位置随波长而变化，其变化量取决于物体到全息平面的距离。 像面全息图的像（或物）位于全息图平面上，再现像也位于全息图上，只是看起来颜色有变化。因此在白光照射下，会因观察角度不同呈现的颜色亦不同。 3.2 彩虹全息的本质 彩虹全息的本质是要在观察者与物体的再现象之间形成一狭缝像，使观察者通过狭缝像来看物体的像，以实现白光再现单色像。若观察者的眼睛在狭缝像附近沿垂直于狭缝的方向移动,将看到颜色按波长顺序变化的再现像。若观察者的眼睛位于狭缝像后方适当位置, 由于狭缝对视场的限制, 通过某一波长所对应的狭缝只能看到再现像的某一条带, 其色彩与该波长对应, 并且狭缝像在空间是连
望远镜和显微镜实验报告材料
大学物理实验报告 【实验名称】望远镜和显微镜 【实验目的】 （1）了解望远镜和显微镜的构造及其放大原理，并掌握其使用方法； （2）了解视放大率等概念并掌握其测量方法； （3）进一步熟悉透镜成像规律。 【实验原理】 （一）望远镜 1．望远镜基本光学系统 基本的望远系统是由物镜和目镜组成的无焦系统，物镜L0的像方焦点'o F与目镜e L的物方焦点e F重合，如图所示。无穷远物体发出的光经物镜后在物镜焦平面上成一倒立缩小的实像，再利用目镜（短焦距）将此实像成像于无穷远处，使视角增大，利于人眼观察。为了利于对远处物体的观测，望远镜物镜的焦距一般较长。 1. 望远镜的基本光学系统 图示望远镜，物镜与目镜均为会聚透镜，这种望远镜称为开普勒望远镜，其优点是可在物镜与目镜之间的中间像平面上安装分划板（其上有叉丝和刻尺）以供瞄准或测量。实验装置中用到的望远镜（如分光计上的望远镜，光杠杆系统中的望远镜等）均为开普勒望远镜，在中间像平面上装有分划板。 实际上，为方便人眼观察，物体经望远镜后一般不是成像于无穷远，而是成虚像于人眼明视距离处；而且为实现对远近不同物体的观察，物镜与目镜的间距即镜筒长度可调，物镜的像方焦点与目镜的物方焦点可能会不重合。使用望远镜时，观察者应先调目镜看清分划板，使分划板成像于人眼明视距离处，再调节望远镜镜筒长度，即改变物镜、目镜间距，使被观察物清晰可见并与分划板叉丝无视差。 2. 望远镜的视放大率 视放大率Γ定义为目视光学仪器所成的像对人眼的张角（记为ω’）的正切与物体直接对人眼的张角（记为ω）的正切之比，即：
tan ' tan ωω Γ= 对图示望远镜，有： y''' tan ,tan ''o e e y y f f f ω=ω== 因此，望远镜的视放大率T Γ为 T o '=' e f f Γ 其中，e f 、'e f 分别是e L 的物方焦距、像方焦距，e f ＝'e f 。 实际测量望远镜无焦系统的视放大率时，可以利用图示光路。 用仪器测出像高''y ，从三角关系可得出： ''''' o o T e e f f y f f y Γ= == 因此无焦系统的视放大率可测出。 测量望远镜的视放大率图 3. 物像共面时的视放大率 当望远镜的被观察物位于有限远时，望远镜的视放大率可以通过移动目镜把像''y 推远到与物y 在一个平面上来测量。如图所示：
光学全息照相实验报告
光学全息照相实验报告
实验II 光学全息照相 光学全息照相是利用光波的干涉现象，以干涉条纹的形式，把被摄物表面光波的振幅和位相信息记录下来，它是记录光波全部信息的一种有效手段。这种物理思想早在1948年伽柏（D.Gabor）即就已提出来了，但直到1960年，随着激光器的出现，获得了单色性和相干性极好的光源时,才使光学全息照相技术的研究和应用得到迅速地发展。光学全息照相在精密计量、无损检测、遥感测控、信息存储和处理、生物医学等方面的应用日益广泛，另外还相应出现了微波全息，X光全息和超声全息等新技术，全息技术已发展成为科学技术上的一个新领域。 本实验通过对三维物体进行全息照相并再现其立体图像，了解全息照相的基本原理及特点，学习拍摄方法和操作技术，为进一步学习和开拓应用这一技术奠定基础。 实验目的
了解光学全息照相的基本原理和主要特点； 学习静态光学全息照相的实验技术； 观察和分析全息全图的成像特性。 仪器用具 全息台、He —Ne 激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底版等。 基本原理 全息照片的拍摄 全息照相是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程.相干光波可以是平面波也可以是球面波，现以平面波为例说明全息照片拍摄的原理。如图1所示，一列波函数为t i ae y πυ21=、振幅为a 、频率为υ、波长为λ 的平面单色光波作为参考光垂直入射到感光板上。另一列同频率、波函数为t i r T t i Be be y πυλπ222==??? ??-的相 干平面单色光波从物体出发，称为物光，以入射角θ同时入射到感光板上，物光与参考光产生干涉，在感光板上形成的光强分布为 ax ab b a I cos 222++= (1)
实验一 普通光学显微镜的使用与生物绘图
实验一普通光学显微镜的使用与生物绘图 【目的要求】 1. 了解显微镜的构造和各部分的性能，学习并掌握正确的使用技术和保养措施； 2. 学会制作临时装片、徒手切片的方法。 3．学会绘制生物图。 【材料和用品】 显微镜、微藻培养液 【实验内容与方法】 （一）普通光学显微镜的基本构造、使用方法及保护 1、显微镜的基本结构 显微镜构造很复杂，种类很多，但基本结构是由机械和光学两大部分构成，现分述如下：1.1 机械部分它是为光学部分服务的部件，包括以下六部分： (1) 镜座：显微镜最下面呈马蹄形或圆形的部分，起稳定和支持显微镜作用。 (2) 镜柱：直立于镜座上的短柱，支持显微镜的其它部分。 (3) 镜臂：弯曲成马蹄形的部分，便于手持，下端与镜柱相连接的地方有一个倾斜关 节，可使镜臂倾斜，便于观察。 (4) 载物台：自镜臂下端向前伸出，放置标本用的平台，其中央有一个园孔，叫通光孔。台 上有一移动器（老式的左右各有一个压片夹），用以固定和移动标本。 (5) 镜筒：和镜臂上方连接的园筒部分。有的显微镜镜筒内有一抽管，可适当抽长，一般 长度是160-170mm。镜筒上端装有目镜，下端有一个可转动的园盘，叫物镜转 换器（或叫物镜旋转盘），其上装有2-4 个物镜。 (6) 调焦器：为镜壁上两种可转动的螺旋，一大一小，能使镜筒上下移动，调节焦距。大的 叫粗调焦器，升降镜筒较快，用于低倍镜对焦；小的叫细调焦器，升降镜筒较 慢。 1.2 光学部分由接目镜、接物镜、反光镜、聚光器等四部件组成。 (1) 接目镜：装于镜筒上方，由两组透镜构成，接目镜的作用是把接物镜所形成的倒立实像 再放大成为一个虚像。接目镜上刻有5×，8×，10×，15×，25×等符号，表示放大倍数。 我们所观察到的标本的物像，其放大倍数是接物镜和接目镜放大倍数的乘积。如接物镜是10×，接目镜是8×，其物像的放大倍数是10×8＝80 倍。可在接目镜内两个透镜间的光栏上可装一根剪短的毛发，做为指针，用以指示要观察的材料。
光学综合实验报告要点
光学综合实验报告 班级： 姓名： 学号： 日期： 序号实验项目课时实验仪器（台套数）房间指导教师 1 焦距测量 （分别在焦距仪和光学平台上测 量）4 焦距仪（3-4）、 光学平台及配件（1-2） 西北付辉、樊宏 2 典型成像系统的组建和分析 （在光学平台上搭建显微镜、望远 镜、投影仪） 4 光学平台及配件（1-2）东南付辉、樊宏 3 典型成像系统的使用 （使用商用典型成像系统）4 显微镜（3）、望远镜（3）、 水准仪（2） 东南付辉、樊宏 4 分光计的使用 （含调整、测量角度和声速）4 分光计（3-4）、超声光栅 （2） 东南付辉、樊宏 5 棱镜耦合法测波导参数 4 棱镜波导实验仪（2）西南郎贤礼、李建全 6 半导体激光器的光学特性测试 4 半导体激光器实验仪（2）西南郎贤礼、李建全 7 电光调制 4 电光调制仪（2）西南郎贤礼、李建全 8 法拉第效应测试 4 法拉第效应测试仪（2）东北郎贤礼、李建全 9 声光调制 4 声光调制仪（2）西南郎贤礼、李建全
目录 1、焦距测量--------------------------------------4 2、典型成像系统的组建和分析----------------------7 3、典型成像系统的使用----------------------------10 4、分光计的使用----------------------------------10 5、棱镜耦合法测波导参数--------------------------14 6、半导体激光器的光学特性测试--------------------22 7、电光调制--------------------------------------29 8、法拉第效应测试--------------------------------38 9、声光调制--------------------------------------46 10、干涉、衍射和频谱分析--------------------------47 11、迈克尔逊干涉仪--------------------------------58 12、氦氖激光器综合实验----------------------------63
使用ZEMAX设计的典型实例分析
使用ZEMAX于设计、优化、公差和分析 摘要 光学设计软件ZEMAX的功能讨论可藉由使用ZEMAX去设计和分析一个投影系统来讨论，包括使用透镜数组(lenslet arrays) 来建构聚光镜(condenser)。 简介 ZEMAX以非序列性(non-sequential) 分析工具来结合序列性(sequential) 描光程序的传统功能，且为一套能够研究所有表面的光学设计和分析的整合性软件包，并具有研究成像和非成像系统中的杂散光(stray light) 和鬼影(ghosting) 的能力，从简单的绘图(Layout) 一直到优化（optimization）和公差分析（tolerance analysis）皆可达成。 根据过去的经验，对于光学系统的端对端（end to end）分析往往是需要两种不同的设计和分析工具。一套序列性描光软件，可用于设计、优化和公差分析，而一套非序列性或未受限制的(unconstrained) 描光软件，可用来分析杂散光、鬼影和一般的非成像系统，包括照明系统。 “序列性描光程序”这个名词是与定义一个光学系统为一连串表面的工具有关。所有的光线打到光学系统之后，会依序的从一个表面到另一个表面穿过这个系统。在定义的顺序上，所有的光线一定会相交到所有的表面，否则光路将终止。光线不会跳过任何中间的表面，且光线只能打在每一个已定义的表面一次。若实际光线路径交到一个表面上超过一次，如使用在二次描光(double pass) 中的组件，必须在序列性列表中，再定义超过一次的表面参数。
大部份成像光学系统，如照相机镜头、望远镜和显微镜，可在序列性模式中完整定义。对于这些系统，序列性描光具有许多优点：非常快、非常弹性和非常普遍。几乎任何形状的光学表面和材质特性皆可建构。在成像系统中，序列性描光最重要的优点为使用简单且高精确的方法来做优化和分析。序列性描光的缺点，包括无法追迹所有可能的光路径(即鬼影反射) 和许多无法以序列性方式来描述的光学系统或组件。 非序列性描光最常用来分析成像系统中的杂散光和鬼影，甚致分析照明和其它非成像系统。在非序列性描光中，光线入射到光学系统后，是自由的沿着实际光学路径追迹；一条光线可能打到一个对象(object) 许多次，而且可能完全未打到其它对象。此外，非序列性方法可用来分析从光学或机构组件产生的表面散射(scatter)，以及从场内(in-field) 和场外(out-of-field) 的光源所产生的表面反射而形成的鬼影成像。 ZEMAX的功能 ZEMAX可以用于一个完全序列性模式中、一个完全非序性模式中和一个混合模式中，混合模式对分析具有大部分序列性而却有一些组件是作用在非序列性方式的系统，是相当有用的，如导光管(light pipes) 和屋顶棱镜(roof prisms)等。 序列性系统需定义视场角(field of view)、波长范围（wavelength range）和表面数据（surface date）。序列性设计的最重要参数之一，为系统孔径(system aperture)。系统孔径，常指入瞳(entrance pupil) 或孔径光栏（STO），它限制可从已定义视场入射光学系统的光线。光学表面可以是折射、反射或绕射。透镜可以是由均匀或渐变折射率材质所制成。表面的下弯(sag) 可以是球面、圆锥面(conic)、非球面(aspheric)或藉由多项式或其它参数函数
光学显微镜实验报告
光学显微镜实验报告集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
光学显微镜实验报告 通信（1）班赵雯琳 1140031 【实验目的】 1·熟悉光学显微镜的构造和工作原理 2·学习使用显微镜测量小长度的方法 【实验仪器】 显微镜，可调狭缝，白光源 【实验原理】 显微镜是用来观察和研究微小物体的助视仪器，它的主要部分是物镜和目镜。为简便起见，吧构造复杂的物镜和目镜视为由单个凸透镜组成，物镜焦距较目镜短。 物体先由物镜放大再由目镜放大观察到该实像。 【实验内容】 1·取出显微镜，置于左前方，便于观察与记录。 2·打开白光源，显微镜进行调光。 3·将可调狭缝置于载物台上，并固定好。 4·调节调焦手轮，使得狭缝的像清晰。 5·调节分划板及焦距，使得分划板观察清晰。 6·调节测微鼓轮，使得分划板的第一个交点位于左狭缝的左端。 7·转动分划板，当第一个交点位于左狭缝时，记下数据，继续转动手轮，当同一个交点位于右侧狭缝时，再次记录数据。
8·将手轮转回左狭缝的左端，再向右端转动，重复7的步骤，记录三组数据。 【数据】 σ=0.01 d=1.65±0.01mm 【误差分析】 1·调节目镜不够准确，使得分划板不是非常地清晰，狭缝板与分划板不处于相对平行的两个平面。 2·手轮的空转需要空间，产生空转误差。 3·视觉的误差使得度数不是非常准确。 【注意事项】 1·狭缝应垂直于显微镜筒的移动方向，使得测量的狭缝下同一水平上。 2·用分划板上的同一点测狭缝的距离，保证测量的狭缝在同一水平上。 3·分划板与狭缝的像必须清晰且在相对平行的两个平面，消除误差。 4·在每次测量中必须保证手轮往同一方向转动，避免空转误差。 5·注意度数采用千分尺的度数方法。