几何光学基本定律与成像概念

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1、工程光学曹森鹏讲师现代教育技术中心2012--2--13曾经也是大学生----那是在2003年7月以前然后是高中物理教员----一晃就是三年接下来又去读研----四川大学电子信息学院光学专业2009年来我们学校，主要从事与校园电视台有关的日常工作本科毕业于河南师范大学物理专业主要做光电检测、三维成像、数字图像处理方面的研究工作Tel:13783759506E-mail:csp168@yahoo.cn办公地点：科技楼三楼校园电视台《工程光学》绪论一、什么是《工程光学》？●从广义角度理解：工程光学就是由光学原理、光学方法和光学技术所组成的，与

2、工程技术应用相联系的一门学科。●从狭义角度理解：《工程光学》是一门以传统几何光学和物理（波动）光学为主要理论基础，学习和研究光线的传播，光学系统的几何与物理成像，并侧重于工程应用的一门课程。1工程光学是测控技术与仪器专业必修的技术基础课，主要讲授几何光学和物理光学的原理及其在工程中的应用，要求掌握工程光学的基本概念、基本原理，初步掌握测量仪器的光学元件、光学系统的设计，同时为专业课的学习打下一个良好的基础。二、为什么要学习《工程光学》（目的和意义）？工程光学与机械学、电子学相结合，形成光机电一体化的复合型知识结构和技能，将在工程技术实践中

3、发挥极其重要的作用。以下简单列出基于本科层面的，以工程光学知识为基础的一些主要应用方面：1、大中型精密光学仪器及其器件的理解、使用及维护如：高级医疗检测与手术仪器，高端军用通信、目视、测量与探测系统，大、中型激光器及其应用系统，光纤通信中的光学系统，航空、航天及空间探测中的大型光学系统，全息制作与读写系统，微量分析与检测光学系统，遥感环境监测与图像分析系统，等等。22、众多常规基础光学仪器的设计与制造如：显微镜、望远镜、照相机、摄像机、投影仪、测距仪、准直仪、干涉仪、比长仪、验光仪、光束耦合器件、光束整形与变换器件、波分复用器件，等等。3

4、、高精度光学检测方法的理解与应用如：利用几何成像、干涉、衍射、全息、光谱、电光效应、磁光效应、非线性效应等，实现对长度、温度、压力、振动、密度、折射率、内应力、速度、流场分布、电压、电流、磁场、辐射、微量元素及其含量等绝大多数物理量的精密、无接触、实时和在线检测，等等。34、机电检测与控制系统中的光学探测、传输、成像系统的设计与制作如：红外报警系统、远距离或电磁隔离监测与传输系统、可视成像技术(荧光、微光和夜视)、流水线产品质量在线实时监控、生产设备的状态监控，等等。5、大量自制光学器件及单元如：光电信号转换，简单光路设计和器件选择，发射

5、与接收器件，各类聚光探头、色散器件、分光与调光器件等。46、知识基础工程光学与其它学科，如：信息光学、纤维光学、晶体光学、集成光学、非线性光学、激光光学、光谱学及光电子学等，有非常紧密的联系，是学习其它光学知识的基础。三、本课程的教学特点和相关要求（怎样学习？）1、教学方式和特点⑴、课堂教学，理论教学+习题课+总复习；⑵、课堂内容非常基础和重要，预习+听课+复习，保证出勤率；⑶、课程内容十分枯燥，概念多、图示多、公式多，要有足够的学习耐心和积极性；⑷、加强课堂练习，及时消化掌握所学知识；⑸、许多内容都有广泛应用背景，富于联想和联系实际地学

6、习；⑹、达到基本要求前提下，鼓励兴趣浓厚的同学做课程设计；⑺、特别注意学习方法。内容繁杂，要保持清晰的逻辑思路。分清主线与支线，重点与非重点，纵向与横向知识，善于概括、总结、归纳，实现由无序到有序、繁杂到简单的转化。5工程光学将光学理论应用在工程领域的学科——工程光学。二、课程的性质、任务和内容工程光学是测控技术与仪器专业必修的技术基础课，在专业培养方案中是非常重要的技术基础课。本课程主要讲授几何光学中的高斯光学理论、典型光学系统实例及应用；物理光学中的干涉、衍射、偏振的光学现象、原理和它们在工程中的应用，通过本课程的学习使学生能够掌握工

7、程光学的基本概念、基本原理，初步掌握测量仪器的光学元件、光学系统的设计，同时为专业课的学习打下一个良好的基础。三、教学的内容及学时安排讲授教材的几何光学和物理光学。课堂教学50学时＋6学时的实验课，总计56学时。经常采用自问、自答方式进行学习，即：需要解决？问题？运用？知识和方法？如何进行工作？或：运用该知识和方法能解决？问题？如何进行工作？如：设计一走廊监控摄像系统要解决？？问题？几十米深度走廊空间几何成像问题运用？？知识和方法？1、单光组成像原理、公式；2、变焦组合镜头的原理；3、变光阑调节光照度和景深；4、仪器的机械尺寸、控制与安装

8、等。如何进行工作？1、单光组成像光路图，基本参数的确定；2、变焦组合镜头的方式和参数设计；3、成像面探测器件种类及分辨率的选择；4、各机械固定与可调节部分的设计；5、光电信号探测与转换、电控部