第一篇：工程光學(xué)實(shí)驗(yàn)報告及程序完美總結(jié)

實(shí)驗(yàn)報告

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過使用一定的處理工具，用軟件方式實(shí)現(xiàn)光束入射到介質(zhì)界面上的反射和折射特性模擬。通過程序?qū)崿F(xiàn)自定參數(shù)以及隨機(jī)獲取參數(shù)的光路顯示。最終通過該實(shí)驗(yàn)使得自己對光學(xué)的折反射定律有更深的了解。

二、實(shí)驗(yàn)原理及方法

原理1（光的反射定律）：在反射現(xiàn)象中，?反射光線，入射光線和法線都在同一個平面內(nèi)；?反射光線，入射光線分居法線兩側(cè)；?反射角等于入射角；(“三線共面，兩線分居，兩角相等”)。

原理2（光的折射定律）：在折射現(xiàn)象中，?折射光線位于有入射光線和發(fā)現(xiàn)所決定的平面內(nèi)；?折射角的正弦與入射角的正下按之比與入射角大小無關(guān)，僅有兩種介質(zhì)的性質(zhì)決定。對于一定波長的光線而言，在一定溫度和壓力下，該比值是一常數(shù)，等于入射光所在介質(zhì)的折射率n與折射光所在介質(zhì)n’之比，即：n’sinI’=nsinI(其中I,I’分別為入射角與折射角大小)。

在本次實(shí)驗(yàn)中，為了實(shí)現(xiàn)對光的折反射的模擬，我們采用了Matlab軟件，進(jìn)行仿真。利用Matlab中的GUI界面，進(jìn)行效果的顯示。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

首先通過開啟Matlab軟件，打開其中的GUI窗口，效果如圖1.1所示

圖1.1 GUI開啟界面圖

然后通過適當(dāng)?shù)卦鎏硭璋存I及選項(xiàng)，繪制如圖1.2所示的GUI窗口圖。

在圖1.2中，ni,nt,thi,thr,tht分別表示入射介質(zhì)的折射率，折射介質(zhì)的折射率，入射角大小，反射角大小以及折射角大小。

S1按鍵的作用：按下S1前需要手動在為“EditText”類型的ni,nt,thi中輸入三個參數(shù)，當(dāng)按下S1時，在界面“axes1”中將顯示滿足上述三個參數(shù)的入射光線反射光線以及折射光線，并且會在其更新顯示各個“Edit Text”類型中的值。

S2按鍵的作用：按下S2按鍵后，將自動獲取“Edit Text”類型中ni,nt,thi三個參數(shù)，并且將thi進(jìn)行8等分，將入射光線，反射光線，折射光線進(jìn)行動態(tài)顯示，并且更新顯示結(jié)果。

S3按鍵的作用：按下S3按鍵后，用鼠標(biāo)在“axes1”界面中的區(qū)域內(nèi)（當(dāng)前由于程序的設(shè)定，只能獲取鼠標(biāo)在0

在其中按鍵“Update”作用不大，僅僅是在對界面進(jìn)行初始化（沒有這一按鍵也可，因?yàn)樵赟1,S2,S3按鍵中，都有初始化了）。可以適當(dāng)刪除不需要的按鍵。

圖1.2 GUI仿真界面圖

當(dāng)將一些要實(shí)現(xiàn)的功能定好后，就可以通過GUI所產(chǎn)生的M-file進(jìn)行編程了?？梢酝ㄟ^右擊GUI仿真界面圖，如圖1.3所示。

圖1.3 GUI進(jìn)入M-file編輯示意圖 進(jìn)入M-file后，如圖1.4所示。可以通過各個按鍵的函數(shù)進(jìn)行編程，并且各個函數(shù)之間通過句柄（類似C語言中的指針）進(jìn)行相互之間的訪問以及數(shù)據(jù)的調(diào)用。

圖1.4 M-file編輯界面圖

最后通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)與不斷的修該，可以達(dá)到較好的仿真效果。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)按下S1按鍵后，結(jié)果如圖1.5所示。

圖1.5 S1按鍵后結(jié)果顯示效果圖

當(dāng)按下S2按鍵后，結(jié)果如圖1.6（其中動態(tài)顯示一步的截圖）所示。

圖1.6 S2按鍵后結(jié)果的效果顯示圖

當(dāng)按下S3按鍵后，結(jié)果如圖1.6所示。

圖1.6 S3按鍵后結(jié)果的效果顯示圖

在實(shí)驗(yàn)過程中，通過三個按鍵可以進(jìn)行自定參數(shù)以及隨機(jī)參數(shù)的選擇，并且將所得參數(shù)進(jìn)行顯示以及繪制光路。在按下S1按鍵時，實(shí)現(xiàn)自定參數(shù)的畫圖，所以需要先在左上角輸入3個參數(shù)（在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中已有介紹），在參數(shù)的輸入中，入射角要求小于90度，否則雖然有顯示，但是顯示出錯。在按下S3按鍵時，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)獲取參數(shù)的畫圖，可以自動獲取鼠標(biāo)的位置坐標(biāo)，但是對鼠標(biāo)的放置的位置范圍有要求（在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中已有介紹），這是由于在繪制光線的過程中的程序設(shè)定所限制的。否則當(dāng)鼠標(biāo)的位置超出所設(shè)定的要求范圍時，將自動按輸入的入射角為0度處理（這也是程序設(shè)定的）。這樣設(shè)定的目的是為了方便一般的視覺視圖，左上部分是入射光線，右上部分是反射光線，右下部分是折射光線。

五、實(shí)驗(yàn)分析

在本次實(shí)驗(yàn)中，遇到的主要問題有以下幾個：

問題

1、參數(shù)的限定條件。在實(shí)驗(yàn)過程中，按下S1按鍵后，只能通過設(shè)定3個參數(shù)（ni,nt,thi）進(jìn)行定參數(shù)的光線光路繪制，而不能通過其他參數(shù)的設(shè)定如ni,nt,tht或者ni,thi,tht等進(jìn)行光路的繪制。

問題

2、光路中的箭頭表示。在仿真圖中，當(dāng)入射角度過大（或者說折射角過大時），出現(xiàn)在折射光線上的箭頭很小甚至消失。現(xiàn)象如圖1.7所示。

圖1.7 箭頭問題示意圖

可以看到，在圖1.7中，折射光線上的箭頭已經(jīng)看不見了。

對于問題1的解決方法可以在GUI界面中增加按鍵進(jìn)行指定參數(shù)的選擇，這個問題并不能反應(yīng)多少實(shí)質(zhì)性的光路問題，所以沒有對該問題進(jìn)行過多的探討。有時間可以通過增加按鍵進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定選擇。

對于問題2的解決方法，因?yàn)楣馐鞘噶?，沒有方向就不能稱之為光線，所以應(yīng)該對其進(jìn)行詳細(xì)的解決。目前由于沒有做過合適的檢測，只能是通過優(yōu)化矢量函數(shù)quiver()來對達(dá)到預(yù)初效果。修改如圖1.8 所示。

圖1.8 箭頭問題修改后光路圖

可以明顯看到修改后在入射角56.0257（圖1.7中的入射角為54.9841）比之前的入射角還大的情況下，折射光線的箭頭很明顯可以觀察到。這是因?yàn)樵谔幚韱栴}2中，利用了quiver()進(jìn)行了優(yōu)化處理。為詳化分析有必要將此函數(shù)進(jìn)行簡單說明。

quiver（x,y,u,v,n,’m’)函數(shù)，是畫二維矢量的函數(shù)，其中x,y,表示矢量的起點(diǎn)；u,v分別表示在矢量方向上的x,y方向上的增量；n表示對u,v的增量，并且該參數(shù)影響箭頭顯示的大小，系統(tǒng)默認(rèn)是1（實(shí)際上是0.9），可以通過調(diào)節(jié)n的值進(jìn)行箭頭大小的調(diào)節(jié)，m表示進(jìn)行矢量畫線的顏色（b表示藍(lán)色，r表示紅色等等）。該函數(shù)使用的效果不理想的最終原因就是因?yàn)樵谶x定n以后，對于不同的u,v給出的箭頭大小不理想，而如何優(yōu)化箭頭大小以及箭頭顯示的位置成了一對矛盾的統(tǒng)一體。

由于該函數(shù)沒有確定終點(diǎn)，所以在進(jìn)行畫線的時候沒有辦法準(zhǔn)確定好箭頭所在的位置，當(dāng)u,v較小時，如果(x,y)離（5，5）也很近，此時會使得箭頭接近折射光線的起點(diǎn)，使得箭頭看起來不明顯，效果如圖1.9所示。

圖1.9 變量偏小時的問題示意圖

當(dāng)然，在增量u,v(此處指u,v的絕對值)較大的情況下，雖然(x,y)離(5,5)較近時會有較明顯的效果，但是當(dāng)(x,y)離(5,5)在遠(yuǎn)離一點(diǎn)點(diǎn)，便會發(fā)生很大的偏差，可能突然就沒有了箭頭。不過，在此次編寫的程序中，我們固定了折射光線的起點(diǎn)，即選擇(x,y)=(5,5)進(jìn)行折射光的光路繪制。顯然，當(dāng)u,v有較大的值，即在程序中折射角過大時，容易產(chǎn)生圖1.7中的現(xiàn)象，所以，我們選擇了在不同的角度下，選擇不同的矢量增量，即優(yōu)化了u,v的選擇，以及在不同的u,v情況下，對n給予不同的值，防止箭頭在某些情況下過大或者過小。當(dāng)然解決問題2的方法有很多，這只是其中的一種，也可以使用annotation()函數(shù)，但是由于該函數(shù)需要對GUI窗口進(jìn)行歸一化，難以建立鼠標(biāo)坐標(biāo)與GUI窗口的對應(yīng)關(guān)系，所以沒有用該方法。對問題2的細(xì)節(jié)描述在程序中都有較詳細(xì)的說明（可以在M-file文件中的232至236即pushbutton4的Callback函數(shù)中查看）。

六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

通過本次實(shí)驗(yàn)加深了對光的折反射定律的理解以及對于Matlab中關(guān)于相關(guān)繪圖和仿真的應(yīng)用操作的了解。

第二篇：工程光學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)報告

工程光學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)報告

實(shí)驗(yàn)者：39172211----汪汝亮

39172213----范

博 39172212----陳文俊

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

學(xué)習(xí)使用光學(xué)系統(tǒng)仿真設(shè)計軟件 ZEMAX，利用該仿真設(shè)計軟件掌握光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、光線追蹤、像質(zhì)評價、系統(tǒng)成型及仿真再現(xiàn)等基本應(yīng)用方法。

【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】

ZEMAX軟件

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

1.ZEMAX功能、界面及數(shù)據(jù)輸入的演示。

2.單鏡片、雙鏡片、牛頓望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計實(shí)現(xiàn)。

【實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理】

1.單鏡片

運(yùn)行ZEMAX軟件，按要求輸入3個波長，在STO后插入一個面。輸入STO的材質(zhì)BK7，孔徑大小以及厚度。再輸入第一面及第二面鏡的曲率半徑100及-100.選中analysis 中的fans，得到圖形如下

矯正defocus,得到圖形如下

定義評價函數(shù)

最佳設(shè)計如下圖

Spot Diagram

Focal Shift

OPD 雙鏡片

叫出課程1的LDE，在STO后插入一個鏡片，定義第一面、第二面鏡材質(zhì)分別為BK7和SF1，優(yōu)化，叫出Chromatic Focus Shift，更改diameter,STO的thickness。得到下圖 Focal Shift

Ray Fan Curve

2D Layout

改變STO的Thickness得如下圖

Field Curvature 牛頓望遠(yuǎn)鏡

在STO的thickness中輸入-1000，curvature中鍵入-2000，GLASS為MIRROR，aperture為200，波長選用0.550，觀察spot diagram，如下圖

Airy Disk

定義拋物面鏡

在反射鏡后放一個折鏡fold mirror,把STO的thickness改為-800，結(jié)果如下圖

在imagine plane前插一個dummy surface，3Dlay out 結(jié)果如下

在STO前插入一個surface，使其thickness為900，Aperture Type 為“Circular Obscuration”,Max Radius鍵入40，3Dlay out 觀察結(jié)果如下

【思考題解答】

1.當(dāng)前常用的光學(xué)設(shè)計軟件有ZEMAX、CODE V、OSLO、ASAP等等。2.用ZEMAX進(jìn)行光學(xué)設(shè)計的主要步驟：（1）新建鏡頭；（2）調(diào)用鏡頭；

（3）光路計算與優(yōu)化計算；（4）像質(zhì)評價。

【實(shí)驗(yàn)心得體會】

通過這次試驗(yàn)，我第一次接觸了光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX，并通過閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，自主完成了指導(dǎo)書上的仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)。雖然，僅僅通過這一次的ZEMAX仿真實(shí)驗(yàn)并不能使我們掌握該軟件的使用，但是有了這次的接觸，在以后的學(xué)習(xí)生活中再接觸到這種軟件就不會感到陌生了。

第三篇：工程光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報告格式及要求

《工程光學(xué)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報告內(nèi)容及要求

一、報告內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)一：透鏡基本性能測量

90分

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?10分 2.透鏡焦距測量原理（簡述）10分 3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、結(jié)果及現(xiàn)象

70分 1）薄正透鏡的成像

30分

按指導(dǎo)書上序號書寫，要求畫出實(shí)驗(yàn)光路并注明主要參數(shù)，如透鏡焦距，以及相關(guān)距離等參數(shù)，并計算所求物理量，注明實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（正倒，虛實(shí)，放大縮?。Ｗ⒁鈹?shù)據(jù)單位。圖1-3，1-4，1-5及3個單透鏡成像各5分，共30分。2）薄負(fù)透鏡的成像

20分 要求同上。

圖1-6，1-7，1-8，1-9各5分 3）透鏡焦距的測量

20分

參照表1－1，選定一對玻羅板刻線，重復(fù)測量三次，注意數(shù)據(jù)單位（焦距小數(shù)點(diǎn)后保留一位，單位毫米）。15分

計算誤差。

5分

實(shí)驗(yàn)二：干涉法測量空氣折射率

90分

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?10分 2.實(shí)驗(yàn)原理

10分

簡述邁克爾遜干涉儀和馬赫曾德干涉儀的工作原理（各5分）。3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

20分 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室給定器件，基于邁爾孫干涉儀和馬赫曾德干涉儀的工作原理進(jìn)行測量空氣折射率的光路設(shè)計，要求畫出實(shí)際設(shè)計光路（各5分），并進(jìn)行簡要光路描述（各5分）。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

20分

按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的表1-1記錄條紋變化數(shù)，并根據(jù)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算不同條紋變化所對應(yīng)的空氣折射率值（10分）；繪制出空氣壓強(qiáng)與干涉條紋變化的關(guān)系曲線（5分）及空氣折射率與壓強(qiáng)的關(guān)系曲線（5分）。

5.思考題

30分（每題各10分）

實(shí)驗(yàn)三：衍射法測量光波波長

90分

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0分 2.實(shí)驗(yàn)原理

20分 3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

20分

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室給定器件基于夫瑯和費(fèi)衍射原理進(jìn)行測量鈉光波長光路設(shè)計（10分），并進(jìn)行光路描述（10分）。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

20分

按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上表2-1記錄數(shù)據(jù)，計算出鈉光波長（10分）；計算誤差并分析（10分）。5.思考題

20分（每題各10分）

二、報告要求

每份實(shí)驗(yàn)報告各10分

（1）必須有封皮，封皮上要注明課程名稱，班級，姓名，學(xué)號；

（2）報告必須手寫。

注：三個實(shí)驗(yàn)的報告按順序排好，沿左側(cè)裝訂成一冊。

第四篇：光學(xué)工程就業(yè)

首先我先說明一下，傳統(tǒng)光學(xué)工程學(xué)科的老牌名校并不多，不像其他機(jī)械、電子等學(xué)校那么多，我是浙大光學(xué)工程畢業(yè)的，再給你講我做了解的就業(yè)情況，如果你是一般學(xué)校的，你就能有參照性了。

我是光學(xué)工程碩士畢業(yè)，目前在某研究所工作，根據(jù)我及從朋友的去處等等所了解的情況來看，光學(xué)本科生畢業(yè)的百分之七十基本上都轉(zhuǎn)行了，有的本科畢業(yè)就去華為或者其他不從事專業(yè)方面的公司，還有的即使在光學(xué)領(lǐng)域工作個一兩年也都轉(zhuǎn)行了，去搞電、通信、單片機(jī)等；讀碩士的同學(xué)就業(yè)基本上來說跟碩士期間所做的課題有著密切的聯(lián)系，有做軟件的、硬件的、圖像處理算法的、光學(xué)設(shè)計的、鍍膜的、加工檢測的等等。基本上做軟件硬件的即使是拿到光工的碩士，工作也是自然轉(zhuǎn)行了的，圖像處理的算是在做光學(xué)方面的圖像處理，半轉(zhuǎn)行狀態(tài)，光學(xué)設(shè)計、鍍膜、加工檢測方向的我的同學(xué)還是沿著光學(xué)的道路繼續(xù)走著。談到研究生的對口企業(yè)，我不得不說光學(xué)工程的就業(yè)面相對機(jī)械、電子還是非常窄的啊，而且越走越窄，讀到博士更窄了。究其原因，主要是因?yàn)閲鴥?nèi)的光學(xué)方向還不夠發(fā)達(dá)，搞這個方向的多在研究所，長春光機(jī)所、上海光機(jī)所、成都光電所、西安光機(jī)所、上海技物所、安徽光機(jī)所國內(nèi)只有這幾個研究所是以光學(xué)為主的研究所，算是完全對口，本人就是在其中之一里面工作。公司多數(shù)都集中在北京、深圳、上海，杭州、蘇州、成都、西安、武漢也都還有一些光學(xué)公司企業(yè)，其他城市幾乎很少了或者沒有。但是機(jī)械、電子、電氣呢這些專業(yè)哪個城市都有大把的公司企業(yè)啊。關(guān)鍵的是光學(xué)的公司基本也都是為廣電產(chǎn)業(yè)服務(wù)的公司，很少有利用光學(xué)優(yōu)勢專注于發(fā)展自己的方向的公司。比如光學(xué)鍍膜公司、光學(xué)平臺零件制造公司、光電儀器生產(chǎn)公司、液晶面板生產(chǎn)公司等?？傊痪湓挘瑢谄髽I(yè)相比來說還是很少的了。

就業(yè)前景問題呢，橫向上我只能說光學(xué)工程可選擇的研究所和公司較少，就業(yè)面顯得窄一些，相比之下不如機(jī)械、電子等的好就業(yè)。但是縱向上來看，我碩士的同學(xué)基本上也都就業(yè)了，感覺也都還好，進(jìn)光學(xué)研究所和公司的難度也并不比電子和機(jī)械大，這么來看其實(shí)也都還可以。況且，同學(xué)畢業(yè)了有不少去華為的，你既然問到了華為中興這樣的企業(yè)對口不對口，說實(shí)話，這種單位招人看的是個人素質(zhì)，而不是專業(yè)背景，我朋友純搞理論物理的照樣去華為的。在這種考驗(yàn)素質(zhì)的單位面前，光學(xué)工程和機(jī)械、電子等專業(yè)學(xué)生機(jī)遇是平等的，學(xué)光學(xué)工程完全不影響你進(jìn)華為，但重要的是讀研期間你能學(xué)到些什么，自我有個怎么樣的提高。

第五篇：印刷光學(xué)工程

上海理工大學(xué)出版印刷與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院印刷光學(xué)工程

復(fù)試（筆試）參考書目

數(shù)字印前原理與技術(shù)： 數(shù)字化印前處理原理與技術(shù) 金楊 編著 劉真 主審化學(xué)工業(yè)出版社 2006年5月出版