几何光学

摘要： 《临床光学》是美国眼科协会AAO的基础与临床科学教程BCSC,国家医学考试的ICO考试点的第二步必考科目必考书。之前考ICO,大家都需要读英文原版教材,因为一直没有中文版,所以很苦恼。石一宁教授经过数年的协商和努力,终于取得了美国方面的许可,并集合国内视光学方面一流的专家团队,将此书翻译为中英文对照版。便于大家学习。该书中英文对照排版,共计678页,10章,包括:导言、光学快速入门指南和如何验光;第1章几何光学;第2章物理光学;第3章人眼光学;第4章临床屈光学;第5章接触镜;第6章人工晶状体;第7章屈光手术中需要注意的光学问题;第8章光学仪器;第9章视觉康复。每章后附1-10道复习题,书末附39道总复习题。该书由高祥璐教授为总审校,6位国内专家和IOC中国项目和考试主考官为此书作序。

摘要： 生活中的实验发现:小束、分离的平行太阳光线照在黑暗中直立的金属圆柱形凸面镜上,反射光线会在地面上形成漂亮的光环或光区。这种现象产生的原因来自平行的入射光线以及入射点的法线在水平方向,并呈对称和发散排列。二者导致所有反射光线与竖直方向的夹角相等、等高入射点的反射光线在地面上的投影点与过入射点到地面垂线的距离相等。反射光线相对于自身入射点的法线(即对应圆柱水平圆周半径的延长线),偏离的水平投影从0到最大值π/2。由此导致只照亮水平截面半个圆周的入射光线,经反射后可以得到地面上整个闭合的光环,也使光环偏离准确的圆形。

摘要： 反射光学系统具有无色差、结构紧凑、体积小和成像性能优良等特点,被广泛应用于空间遥感探测领域。首先,基于同轴四反光学系统像差表达式,构建了以系统均方根波像差为条件的成像评价目标函数;进而应用开发的自适应变异概率遗传算法求解该目标函数,得到一组合适的同轴四反光学系统初始结构参数解;随后,在上述系统结构基础上对其进行适当离轴消除系统中心遮拦,并将四块光学面设定为偶次非球面,应用光学设计软件Zemax对其进行像差优化。最终设计了一款焦距为800 mm、工作波段为0.4~1.6μm、全视场角为1°、入瞳直径为80 mm的成像质量良好的离轴四反光学系统。结果表明,该方法为设计此类离轴光学系统提供了一种有效手段,具有很强的实际应用价值。

摘要： 基于项目的中学物理教学解决了项目学习难以走入高中物理常规课堂的困难。在高中物理几何光学教学实践中,“测量海水折射率”项目以测量海水的折射率为背景,展开围绕光的折射和全反射知识的单元教学。项目成果充分展示了学生的创造力和学习潜力,反映出他们物理学科核心素养的有效发展。这些优于常规教学的实践效果证实了基于项目的中学物理教学是促进物理学科核心素养发展的有力途径。

摘要： 针对FAST的主动反射面的形状调节问题,建立了初始条件下理想工作面的计算模型。将理想接收面同射电望远镜物理约束条件结合,建立了基于软约束的多目标优化模型,利用搜索法求解,得到了约束条件下工作面反射面板最优调解方案。利用几何光学性质,建立了基于蒙特卡洛法的馈源舱接收比评估模型,量化评估反射面板接收信号效果。

摘要： 本文结合光电信息科学与工程专业的特点,以“光线”和“高斯光束”的推导为例,探索关于自由空间中光传输理论模型的内在联系的教学,实践证明这种方法对于学生理解关于光传输的后续课程非常必要,为工科专业基础理论课的课程教学提供一定参考.

摘要： 在ZEAMX软件的非序列模式下利用几何光路的原理,模拟并仿真了一个可压缩1064nm半导体泵浦板条激光器激光光束的准直系统。此系统由两个相互垂直的椭圆柱面透镜组成。30°和15°分别为半导体激光器的快慢轴初始发散角,经过激光准直系统后,板条激光器在快慢轴方向发散角分别为4.4mrad和3.6mrad,达到了设计要求。

摘要： 针对已有单波长方法测量小通道竖直上升气液两相气泡流相分布参数误差较大的问题,提出了用双波长透射法进行测量研究。通过几何光学原理计算双波长激光经过气液两相流的光强分布,然后提取双波长光强分布特征量,建立了一种基于双波长测量理论的气泡流相分布参数识别模型。利用Trace Pro模拟445 nm、635 nm的激光经过位于管道截面不同位置处的不同尺寸气泡时,得到相应光强分布曲线并提取出特征量,使用仿真得到的特征量数据集对神经网络进行训练,将训练好的神经网络用来预测实验中气泡流的相分布。仿真实验结果表明,建立的模型对气泡中心位置、半径预测的平均绝对误差分别为0.018 mm、0.007 mm,均优于单波长方法,证明了所建模型的有效性和准确性。在搭建的实验平台进行了气泡流测量,重建了气泡流的三维图。

摘要： 利用几何光学研究了矩形玻璃鱼缸中2种不同光路引起的色散现象,分析了光路各自的光谱特点和产生原因,推导了光线在水面、侧水面的入射角与出射角和鱼缸底面倾角之间的关系.利用计算机对墙上的彩虹进行模拟,模拟结果与实验现象一致.

摘要： 在新形势下,高中物理教师要正确认识“读—画—写—算”解题模式在高中物理几何光学教学中的重要作用。文章通过对几何光学教学的研究和实践发现,“读—画—写—算”解题模式在高中几何光学教学中的应用,对学生掌握几何光学的知识和培养学生的思维能力起到了很好的推动作用,有助于提升学生的审题能力、作图能力、计算能力和规范解题能力。

摘要： 几何光学与波动光学的是光学的两大分支领域,为了讨论两者的特点与关系,简要分析了光的直线传播和干涉、衍射的特征,通过对双缝干涉和圆孔衍射现象的仿真计算,给出了随着波长的减小,干涉、衍射现象逐渐消失,光的传播规律显示出几何光学的特征,结果表明几何光学是波动光学在光波长趋于零时的极限.

摘要： 本文阐述了光子晶体在光电领域的应用，一维光子晶体：镀膜法、喷溅涂膜法、物理、化学气相沉积。二、三维光子晶体：传统机械加工法、逐层叠加法、半导体工艺、胶体自组装法。介绍了金属纳米颗粒、电介质颗粒、减反膜、表面织构化的几何光学原理，光子晶体和光栅的波动光学原理。

摘要： 人们已看到国家强大和人民幸福已主要由科技发展水平所决定,而拉曼光谱学是反映科技领先水平一个重要方面,因此,国产拉曼光谱仪要求具有世界领先水平是当然的事.有深厚的关于拉曼散射的物理基础和光栅光谱仪的光学基础,以及明确亟需发展的拉曼光谱仪的类型,就自然具备了做出世界领先水平拄曼光谱仪的条件.一方面,由于权威光谱仪器厂在仪器科学方面存在明显的不足,另一方面,又有成功研制世界先进的独一无二拉曼光谱仪的经验,首先，有深厚的关于拉曼散射的物理基础。能从振荡电偶极子模型正确理解拉曼散射的物理机制，并了解振荡电偶极子麦克斯韦理论方程的严格解，全面认识电磁场远场和近场的特性及其与拉曼光谱实验的关联。其次，有深刻的光栅光谱仪的光学基础。对衍射光栅的物理光学和谱仪结构的几何光学均有正确的理解。再次，对亟需发展的拉曼光谱仪的类型有清楚的认识，以便能集中力量进行重点突破。从科学技术和拉曼光谱发展角度看，对于可见光的光栅拉曼光谱仪，空心或液芯光纤遥测拉曼光谱仪和表面或针尖增强近场拉曼光谱仪应是亟需发展的类型。

摘要： 本文是作者基于多年对传统几何光学精密测量技术的应用实践以及对新型的复合光学测量技术的探索研究总结而成.在传统的几何光学测量领域,以万能测量显微镜的功能开发及实践应用为例,详细介绍了传统光学的基本测量程序与特点;在新兴的复合光学测量领域,以多功能光学测量机的功能原理为例,全面介绍了多功能传感器技术在复合光学测量方面的应用,包括CCD图像技术、3D扫描技术、激光测量技术及光纤测量等,另外包括图像的数字化处理、数据结果的多样化输出以及统计技术的全面应用,多角度、多层面介绍了现代光学测量技术的发展趋势.

摘要： 利用几何光学和物理光学的混合算法(GOPO)研究类海面与船舷复合结构的电磁散射特性.采用正弦型组合粗糙面模拟类海面与船舷结构,船舷用平板简化表示,正弦面代替粗糙面.引入几何光学法(Go)中的射线追踪思想来增加多次反射场对总场的贡献,计算了类海面与船舷复合结构的耦合散射场.分析了复合结构中夹角、粗糙海面起伏大小对电磁散射特性的影响,为船海耦合电磁散射特性分析提供基础模型.

摘要： 传统计算复杂电大目标散射特性的方法主要有几何光学法(GO)、物理光学法(PO)、等效电磁流法(MEC)、物理光学几何光学混合方法(GO-PO)等.本文基于GO-PO算法,利用图形遮挡技术对电大尺寸复杂目标进行散射系数预估,结果表明,对于具有角反射结构的复杂电大目标散射特性分析,基于图形效应的GO-PO方法有着较高的计算效率和精度.

摘要： 为实现一种具有近场聚焦、斜波束出射能力的口径天线,采用几何光学方法设计了一种赋形聚焦双反射面天线.天线主反射面采用赋形设计,副反射面的设计过程中采用Snell定理作为约束条件.通过理论公式和实验测试研究,实现了一种出射波束口径为110cm、波束出射方向与竖直方向成20°夹角的赋形聚焦偏馈双反射面天线.在中心频率95GHz下,实测相位实现聚焦,出射波束与垂直方向成20°夹角.

摘要： 被动毫米波成像是公共安全检察的一个重要发展方向,目前国内外主要集中在纯反射系统的面阵探测领域进行研究,研发成本高,而大口径离轴抛物面镜的加工更是拥有相当的难度.针对此,本文结合几何光学和高斯波束,采用毫米波透镜设计完成一套可适合近场被动毫米波成像的准光学系统,实现探测距离1.5m、成像面积1.2m×1.2m、空间分辨率优于3cm.该系统可应用于各公共检查场所,实现非接触式安全检查.

摘要： 针对采用二维拓扑图建模时,搭建光路的正确性不直观且不易判断的问题,基于开源渲染引擎OSG设计实现了一个三维虚拟光路辅助工具,并集成到激光系统组件化仿真软件EasyLaser中.该工具能够将任意二维拓扑模型自动转化为三维虚拟光路显示,并通过友好的人机交互界面辅助用户快速构建正确的光路模型.详细介绍了此辅助工具的设计思路、关键技术实现以及应用效果.实际应用表明,该工具不仅可以大大提升EasyLaser软件光路搭建的便捷性,还可作为激光系统光路的仿真设计工具.

摘要： 针对采用二维拓扑图建模时,搭建光路的正确性不直观且不易判断的问题,基于开源渲染引擎OSG设计实现了一个三维虚拟光路辅助工具,并集成到激光系统组件化仿真软件EasyLaser中.该工具能够将任意二维拓扑模型自动转化为三维虚拟光路显示,并通过友好的人机交互界面辅助用户快速构建正确的光路模型.详细介绍了此辅助工具的设计思路、关键技术实现以及应用效果.实际应用表明,该工具不仅可以大大提升EasyLaser软件光路搭建的便捷性,还可作为激光系统光路的仿真设计工具.

摘要： 本发明公开一种用于多几何误差量测量的光学装置，该光学装置由一干涉光学镜组和一反射光学镜组构成，该干涉光学镜组包括：第一光学单元，用于测量位移X及角度Rx，Ry，Rz；第二光学单元，用于测量直线度?Y和测量直线度?Z；基座组件，用于与该第一、第二光学单元连接；该反射镜组用于将来自该干涉光学镜组的光束原路返回且与入射光分开一定距离。本发明同时公开一种双频激光干涉测量系统和一种用于多几何误差量测量的光学方法。

摘要： 旋转几何相位全息图具有几何相位光学元件(GPOE)，这些GPOE沿着公共光轴串行级联，以形成GPOE级联，该GPOE级联用于接收线性偏振光束并且在最后GPOE的出射面处生成输出光束。发生在输出光束中的干涉在出射面上产生偏振干涉图案。光对齐基板在被定位为紧密接近出射面时记录图案。有利地，各GPOE围绕公共光轴可旋转。GPOE的各旋转角根据被选择为对于偏振干涉图案生成的空间变化线性偏振方位分布来确定。具体地，各旋转角可重新配置为在保持各GPOE的空间变化光轴方位分布的周期性固定的同时提供一系列所允许周期性上的、空间变化线性偏振方位分布所需的周期性。

摘要： 本发明涉及一种基于几何相位光学元件的分辨率可调式光学边缘检测方法。将两个几何相位光学元件级联放置在4f系统的频谱面上，几何相位光学元件将光束左右旋分量分离，通过偏振片滤除中间重叠部分的线偏振光后得到图像的二维边缘。在两个几何相位光学元件非常贴近的情况下，微调两者在平面内的横向相对偏移可以实现任意方向的一维边缘检测。在两个几何相位光学元件之间存在轴向距离的情况下，当两者中心对准时可以实现二维边缘检测，通过改变其轴向距离可以实现边缘分辨率的调节，再通过改变其横向相对偏移可以达到选择性改变某个方向边缘分辨率的目的。本方法相较于其他光学边缘检测方法具有使用便捷、边缘方向和分辨率实时可调的优点，且无需使用超长焦距几何相位光学元件，降低了制作难度，在模拟光学计算与光学图像处理等方面具有潜在应用价值。

摘要： 本发明公开一种用于多几何误差量测量的光学装置，该光学装置由一干涉光学镜组和一反射光学镜组构成，该干涉光学镜组包括：第一光学单元，用于测量位移X及角度Rx，Ry，Rz；第二光学单元，用于测量直线度?Y和测量直线度?Z；基座组件，用于与该第一、第二光学单元连接；该反射镜组用于将来自该干涉光学镜组的光束原路返回且与入射光分开一定距离。本发明同时公开一种双频激光干涉测量系统和一种用于多几何误差量测量的光学方法。

摘要： 本发明在定标模型参数可确定性分析的基础上，提出了一种面向线阵和面阵高分辨率光学遥感卫星的成像规划方法，确定了线阵载荷和面阵载荷自主几何定标影像的重叠规则，并提出了根据卫星载荷的设计结构，计算卫星的机动角度和机动时间的方法，进而实现卫星自主几何定标的成像规划。本方法提出的影像重叠规则不但可使基于通用指向角模型的定标模型参数可确定，并能保证其较高的理论估计精度。此外，本方法获取重叠影像时间间隔最短，有利于保证重叠影像外部几何基准的一致性，使得自主几何定标无需再引入额外的控制条件来配准重叠影像不一致的外部几何误差，确保自主几何定标可真正的摆脱对物方平面约束条件的依赖。

摘要： 本发明公开了一种减小几何光学与物理光学混合算法误差的方法，所述减小几何光学与物理光学混合算法误差的方法采用划分入射波能量的方法，将入射波束的横截面划分成多个矩形，矩形波束与像素阵为一一对应的关系；计算出每个矩形波束的散射场后进行叠加就得到最终目标的散射场；将入射波按像素矩阵划分成多个矩形波束后，通过公式推导，每个矩形波束的散射场通过矩形波束的参数计算出来。本发明将入射波按像素矩阵划分成多个矩形波束后，通过公式推导后，每个矩形波束的散射场可以通过矩形波束的参数计算出来，与面元的形状、大小无关。计算结果的精度就由每个矩形波的计算精度决定，与电磁波的频率无关。

摘要： 本发明公开了一种减小几何光学与物理光学混合算法误差的方法，所述减小几何光学与物理光学混合算法误差的方法采用划分入射波能量的方法，将入射波束的横截面划分成多个矩形，矩形波束与像素阵为一一对应的关系；计算出每个矩形波束的散射场后进行叠加就得到最终目标的散射场；将入射波按像素矩阵划分成多个矩形波束后，通过公式推导，每个矩形波束的散射场通过矩形波束的参数计算出来。本发明将入射波按像素矩阵划分成多个矩形波束后，通过公式推导后，每个矩形波束的散射场可以通过矩形波束的参数计算出来，与面元的形状、大小无关。计算结果的精度就由每个矩形波的计算精度决定，与电磁波的频率无关。

摘要： 本发明涉及水质检测技术领域，特别涉及基于微管道几何光学液位测量装置及测量方法，测量装置包括管体夹持座、光源和光电二极管，管体夹持座中竖向设有管体夹持位，管体夹持座上水平开设有光源发射孔道和光源接收孔道，光源发射孔道和光源接收孔道分别位于管体夹持位的轴线两侧，光源发射孔道与管体夹持位的径线平行设置，光源位于光源发射孔道的入口处，光电二极管位于光源接收孔道的出口处，光电二极管与管体夹持位的径线之间形成夹角α，0<α≤50°。与现有技术相比，本发明利用几何光学液位测量方法，能实现对圆柱微型管道的所有折射率区间溶液的精准测量，且液位定量结果稳定可靠，价格低廉，安装简单方便。

摘要： 本实用新型涉及光学系统设计领域，具体涉及一种用于物理实验教学中几何光学成像原理以及近轴视觉盲区效果的演示装置。包括调节导轨以及活动安装于调节导轨上的物面组件和四组透镜组件，所述四组透镜组件由依次活动安装于调节导轨上的透镜组件一、透镜组件二、透镜组件三及透镜组件四组成。本实用新型通过利用四组透镜组件的相互配合构成的光学系统，能够直观、生动、有趣地向学生演示几何光学的成像原理，使得学生能够更好地理解、掌握相关知识，提高学习兴趣。

摘要： 一种几何光学－物理光学演示仪，其特征是激光光源装置由直流低压电源1、半导体激光器2、激光光束压缩器3组成，激光光束压缩器3由2—4个倒置的望远镜串接而成。同现有技术比较，本实用新型的优点：无需高压电源及氦氖激光器，使用安全可靠，运输方便，功耗低，温升小，造价低，防震性能好，具有广泛推广使用价值。