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应用光学小论文

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应用光学小论文

就一篇介绍照相机 照相机的工作原理,概略地说是应用光学成像原理,通过照相镜头将被摄物体成像在感光材料上。下面将粗略地介绍摄影光学成像原理:人类对于光的本性的认识,光线的传播及透镜成像原理。 人类对于光的本性的认识经历了漫长而又曲折的过程。在整个18世纪中,光的微粒流理论在光学中仍占优势,人们普遍认为光是微小的粒子组成的,从点光源发出并以直线向四面八方辐射。19世纪初,以杨氏(Young)和菲涅耳(Fresnel)的著作为代表逐步发展成今天的波动光学体系。如今对光的本性认识是:光和实物一样,是物质的一种,它同时具有波的性质和微粒(量子)的性质,但从整体来说,它既不是波,也不是微粒,也不是它们的混合物。 从本质上,讲光和一般无线电波并无区别,光和电磁波一样是横波,即波的振动方向与传播方向垂直。一个发光体就是电磁波的发射源,发光体发射的电磁波向周围空间传播,和水波波动产生的波浪向四周传播相似。强度最大或最小的两点距离称为波长,用λ表示。传播一个波长所需的时间称为周期,用T表示,一个周期就是一个质点完成一次振动所需要的时间。1秒内振动的次数称为频率,用ν表示。经过1s振动传播的距离称为速度,用“v”表示。波长、频率、周期和速度之间有如下关系: v=λ/T ,ν=1/T,v=λν 由此可见,光的波长与频率成反比。实际上光波只占整个电磁波波段的很小一部分。波长在400~700nm的电磁波能够为人眼所感觉,称为可见光,超过这个范围人眼就感觉不到了。不同波长的可见光在我们的眼睛中产生不同的颜色感觉,按照波长由长到短,光的颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色。不同波长的电磁波在真空中具有完全相同的传播速度,数值是c=300,000km/s。 下面叙述几何光学的几个基本定律——光线的传播规律: (1)光的直线传播定律 光在均匀介质中,是沿着直线传播的,即在均匀介质中光线为一直线。光的直线传播现象在日常生活中随时随地可以见到,如物体被光照射而成影,小孔成像等。光的直线传播引出了光线这个概念。 (2)光的独立传播定律 光的传播是独立的,当不同光线从不同方向通过介质某一点时,彼此互不影响。当两支光线会聚于空间某一点时,它的作用为简单的叠加。光线的这一性质,使被拍摄物体各点的光互不影响地进入照相镜头,在成像面上成像。 (3)光的反射定律 当光传播到两种不同介质的分界面时,就会改变传播方向,发生光的反射。光的反射定律指出: ①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在同一平面内,人射光线与反射光线分别位于法线的两侧。 ②人射角和反射角相等。入射光线与法线N的夹角记为入射角,用i表示;反射光线与法线N的夹角记为反射角,用α表示。则有i=α。光的反射现象还具有可逆性,假如光线逆着原来反射光线方向入射到界面上,那么它将逆着原来入射光线的方向反射出去。随着界面的不同,反射又可分为定向反射和漫反射。从一个方向入射到光亮、平整的镜子上的光线,入射点都落到同一平面上,其反射都向着同一方向,则称为定向反射。当光从一个方向投射到粗糙表面上时(如毛玻璃面等),由于粗糙面可以看成由许多角度不同的小平面组成,光线便从各个不同的方向反射出去,称为漫反射。但需注意在漫反射现象中,就每一条光线而言都还是遵循反射定律的。 光的反射,在照相术中起着相当重要的作用。例如人本身并不发光,但当光线从各个角度照射到人身上后,光线便可从各个角度有所反射。我们常利用反射光进行拍照,就是遵循光的反射定律。

随着社会的不断进步,人民对提高生活质量的需求,尤其是对视力保健的关注度越来越高。统计数据表明, 中国 在校小学生佩戴眼镜的人数比例达到30%,中学生为50%,而大学生则达到了75%,成为名符其实的眼镜王国”。   一、应社会需求 发展 起来的新学科   1988年,中国计量 科学 研究院(以下简称“计量院”)组织了新中国成立以来首次、也是北京市第一次眼镜市场的产品质量调查。根据英国标准化协会(BSI)的标准,京城20多家大眼镜店被抽查的上千副眼镜的质量合格率不足10%。   为此,我国著名光学专家王大珩院士率先向社会发出呼吁:眼镜是保健用品,不是一般的商品,全社会都应陔关注消费者的视力健康!一些政协委员和人大代表电纷纷提出提案,建议国家有关部门对眼镜行业进行治理和整顿。   眼镜质量问题引起了原国家技术监督局的高度重况和关注.眼镜立即在“质量万里行”活动中被列为重点监督的产品。计量院正是从这时开始涉足眼科光学领计量和检测标准的研究的。近20年过去了,具有中国旖色的眼科光学计量取得了长足的发展和进步。   二、眼科光学与相关产业密切结合、与其他学科相巨交叉   眼科光学是集眼科学、计量学、光学和光学仪器、验光学、眼镜学、像质评价技术、光电检测技术、光谱光度学、神经学、生物学、材料学、制造工艺等为一体的新兴的边缘学科。眼科光学计量是眼科诊断、 治疗 、视力矫正和眼保健的基础保证。   根据国际标准化组织(ISO)的专业划分,至少有五大产业领域与眼科光学密切相关,它们是眼镜镜片、眼科仪器、角膜接触镜、人工晶体和个体眼部防护用品。由此可见,眼科光学又是医疗卫生、眼镜行业和光学 工业 的结合体。   三、具有中国特色的眼科光学计量体系   根据日益增长的国际市场和贸易全球化的需要,20世纪80年代中期,ISO在IS0C172“光学和光子学”标准化技术委员会下面设立了SC7“眼科光学和仪器”标准化分技术委员会。由于信息不畅以及行业划分的制约,中国的眼科光学计量研究与国际IS0C172,sC7的建立虽然同步,却又毫不相干。而国际计量界的同行们,无论是德国联邦物理技术研究院(PTB)、美国国家标准与技术研究院(NIST),还是英国国家物理实验室(NPL),都还没有开展这一领域的研究。   命运注定,中国眼科光学计量的生存、确立和发展必须自主创新。   1。独创性   由于有了计量院这样一支实力雄厚的技术队伍的实质性介入,仅仅十几年,中国已经开始步人国际先进水平的行列。   在国家质检总局的大力支持下.计量院会同全国质监系统先后研究建立了顶焦度计量基准、验光机顶焦度工作基准、角膜接触镜顶焦度工作基准等一系列有代表性的基、标准装置,并在全国范围内建立了具有中国特色的顶焦度量值传递和溯源体系,如图1所示。      纵观国际眼科光学大家庭,中国的眼科光学计量颇具独创性。正如国际计量局局长瓦拉德于2005年下半年参观计量院眼科光学实验室时所说的:“我在你们这里看到了一片新天地。”   2.建标与量值传递的新模式   传统的计量工作,往往是先投入巨资研究检测装置,待建立计量基准或计量标准后,再对社会开展周期检定和量值溯源。   计量院在开展眼科光学计量研究的初期.面临着技术上走哪条路的抉择。由于服科光学计量服务的对象是一个个不同的生命体,从某种意义上说.如果初期没有选择好突破口,计量检定方法不能通过临床医学的考验,就不可能得到今天医学界的承认,更不会被国内外市场广泛使用并接受,也绝无可能发展到今天的规模和水平。回顾 历史 ,眼科光学计量所实现的突破在于:   (1)选择了以动态或在线检测为研究目标   事实证明,这种模式能够较好地适应眼镜行业或医学界在使用现场进行动态测量或在线校准和检测的需求显然,传统的、基于静态或分量程的工业计量模式,以及高成本低使用率的计量建标和检定模式.不适于眼科临床医学的需求。而中国自主研发的各种眼科光学计量标准器具,如标准镜片和标准模拟眼等,则以其高科技含量、低成本高使用率、便于携带等显著特点.一下子就被国内外客户广泛接受,并占领了市场。   (2)以Map手段实现量值传递的新模式   面对具有3.6亿用户的眼镜市场,我们只有通过大面积的建标和计量检定,才能有效控制眼镜行业的产品质量,才能保证全国范围内顶焦度量值的统一。而Map了用客传递手段,就像勾画一张全国地图一样,把顶焦度一级或二级标准、验光机顶焦度标准、瞳距仪检定装置、透射比计量标准装置、角膜曲率计检定标准等通过自上而下的逐级推广、很快就覆盖了全国除 台湾 和西藏以外的大部分省、市地区计量所,甚至远销海外。这种新模式,满足了我国眼镜行业分布区域大、计量检定贯穿始终、无所不在的市场的需求。   四、计量基标准与科研成果转化   眼科光学领域内的基本物理量是顶焦度——VertexPowero   围绕着顶焦度这个重要物理量,我国先后研究建立了各项基(标)准,并将其迅速转化为市场上可流通的商用计量标准器具。例如:“顶焦度标准镜片”、“主观式和客观式标准模拟眼”、“接触镜顶焦度专用标准镜片”、“眼镜片透射比测量装置”、“瞳距仪计量检定装置”和“商用瞳距仪样机”、“角膜曲率计标准器”等。   上述计量标准器具均可直接用于对眼科光学计量仪器进行强制检定和计量校准,且具有包容性强、较长期的适应性、研究费用低廉、易于操作和大范围推广等优点,有利于调动地方质监部门的积极性。   上下齐抓共管大好局面的形成,使我国政府对眼科光学领域的产品质量实施市场监督的目标能够落到实处。   五、发挥龙头作用、形成计量院与地方技术机构双赢的局面   眼科光学计量之所以能够在短短十几年里取得如此快速的发展.并为提高我国眼镜行业产品质量的提高作出举足轻重的贡献,除了计量院自身的努力之外,另一个重要的原因就是这项工作得到了全国各地质监部门的积极响应和大力协助。   目前.除台湾、西藏以外的大多数省市级的计量和质检机构都开展了眼科光学计量检定和产品质量监督工作.各地技术机构直接使用计量院提供的计量标准器具。这种“统一研制、统一推广、统一培训、统一周期检定”的“四个统一”模式有效解决了巨大市场需求下的量值溯源和量值统一问题,使将原来看起来十分复杂和困难的技术管理和市场监督工作变得简化和顺畅起来。   眼科光学计量走出了一条计量为国民 经济 服务、为社会发展服务、为提高人民生活质量和身体健康服务的新思路,不但使社会和国民从中受益,也形成了计量院与地方技术机构双赢共进的新局面。   六、中国眼科光学计量研究实现“从零的突破到质变的跨越”   眼科光学计量所走过的路。为计量科学技术的发展开拓了广阔的研究领域,使计量科学更贴近生活,更贴近国民经济。也锻炼和造就了一批了解市场、了解 企业 需求。通过为社会服务而发现和寻找科研方向的新型的科技人员。   顶焦度计量标准(基准)、验光机工作基准、角膜接触镜顶焦度工作基准的相继研发成功。确立了计量院在国内眼科光学领域的“科研龙头”地位.同时。为提高中国在国际眼科光学界的地位赢得了关键的一票。

初中物理根部就不需要论文,也不容易写

应用光学论文

就一篇介绍照相机 照相机的工作原理,概略地说是应用光学成像原理,通过照相镜头将被摄物体成像在感光材料上。下面将粗略地介绍摄影光学成像原理:人类对于光的本性的认识,光线的传播及透镜成像原理。 人类对于光的本性的认识经历了漫长而又曲折的过程。在整个18世纪中,光的微粒流理论在光学中仍占优势,人们普遍认为光是微小的粒子组成的,从点光源发出并以直线向四面八方辐射。19世纪初,以杨氏(Young)和菲涅耳(Fresnel)的著作为代表逐步发展成今天的波动光学体系。如今对光的本性认识是:光和实物一样,是物质的一种,它同时具有波的性质和微粒(量子)的性质,但从整体来说,它既不是波,也不是微粒,也不是它们的混合物。 从本质上,讲光和一般无线电波并无区别,光和电磁波一样是横波,即波的振动方向与传播方向垂直。一个发光体就是电磁波的发射源,发光体发射的电磁波向周围空间传播,和水波波动产生的波浪向四周传播相似。强度最大或最小的两点距离称为波长,用λ表示。传播一个波长所需的时间称为周期,用T表示,一个周期就是一个质点完成一次振动所需要的时间。1秒内振动的次数称为频率,用ν表示。经过1s振动传播的距离称为速度,用“v”表示。波长、频率、周期和速度之间有如下关系: v=λ/T ,ν=1/T,v=λν 由此可见,光的波长与频率成反比。实际上光波只占整个电磁波波段的很小一部分。波长在400~700nm的电磁波能够为人眼所感觉,称为可见光,超过这个范围人眼就感觉不到了。不同波长的可见光在我们的眼睛中产生不同的颜色感觉,按照波长由长到短,光的颜色依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色。不同波长的电磁波在真空中具有完全相同的传播速度,数值是c=300,000km/s。 下面叙述几何光学的几个基本定律——光线的传播规律: (1)光的直线传播定律 光在均匀介质中,是沿着直线传播的,即在均匀介质中光线为一直线。光的直线传播现象在日常生活中随时随地可以见到,如物体被光照射而成影,小孔成像等。光的直线传播引出了光线这个概念。 (2)光的独立传播定律 光的传播是独立的,当不同光线从不同方向通过介质某一点时,彼此互不影响。当两支光线会聚于空间某一点时,它的作用为简单的叠加。光线的这一性质,使被拍摄物体各点的光互不影响地进入照相镜头,在成像面上成像。 (3)光的反射定律 当光传播到两种不同介质的分界面时,就会改变传播方向,发生光的反射。光的反射定律指出: ①入射光线、反射光线和分界面上光投射点的法线在同一平面内,人射光线与反射光线分别位于法线的两侧。 ②人射角和反射角相等。入射光线与法线N的夹角记为入射角,用i表示;反射光线与法线N的夹角记为反射角,用α表示。则有i=α。光的反射现象还具有可逆性,假如光线逆着原来反射光线方向入射到界面上,那么它将逆着原来入射光线的方向反射出去。随着界面的不同,反射又可分为定向反射和漫反射。从一个方向入射到光亮、平整的镜子上的光线,入射点都落到同一平面上,其反射都向着同一方向,则称为定向反射。当光从一个方向投射到粗糙表面上时(如毛玻璃面等),由于粗糙面可以看成由许多角度不同的小平面组成,光线便从各个不同的方向反射出去,称为漫反射。但需注意在漫反射现象中,就每一条光线而言都还是遵循反射定律的。 光的反射,在照相术中起着相当重要的作用。例如人本身并不发光,但当光线从各个角度照射到人身上后,光线便可从各个角度有所反射。我们常利用反射光进行拍照,就是遵循光的反射定律。

(1) 《光学学报》 2002年08期 题目:用全息透镜记录多重分数傅里叶变换全息图曾阳素 张怡霄 高福华 高峰 郭永康 【摘要】:提出一种用全息透镜记录多重分数傅里叶变换全息图的新方法 ,它能在三维空间不同位置和不同方向上分别再现所记录的多个物体的图象。分析了利用全息透镜记录多重分数傅里叶变换全息图的原理及特点 ,制作了多重分数傅里叶变换全息图 ,并获得了满意的再现结果。【关键词】: 分数傅里叶变换 分数傅里叶变换全息图 全息透镜 【基金】:国家自然科学基金 (6 990 70 0 3) 四川大学青年基金资助课题 【分类号】:O438【DOI】:CNKI:SUN:GXXB2002-08-011(2) 光学学报 > 2003年2期 > 双重分数傅里叶变换计算全息作 者: 曾阳素 郭永康 谢世伟 高福华 彭钦军 摘要:提出了双重分数傅里叶变换计算全息在这种方法中,将两个图像的信息分别经不同阶的分数傅里叶变换后,记录在同一张分数傅里叶变换计算全息图上它需要两个特定的分数傅里叶变换系统才能再现出所记录的图像信息,利用其再现方式的特殊性,可制成一种新的安全认证系统作者单位: 曾阳素(四川大学物理系,成都,610064; 邵阳学院物理系,邵阳,422000)郭永康,谢世伟,高福华,彭钦军(四川大学物理系,成都,610064) 刊 名:光学学报 ISTIC EI PKU 英文刊名: ACTA OPTICA SINICA 年,卷(期): 2003 23(2) 分类号: TN73 关键词: 全息术 分数傅里叶变换 计算全息图 光学安全 机标分类号: TP3 TN9 机标关键词: 分数傅里叶变换计算全息图安全认证系统再现图像信息变换系统方法 (3) 《光学学报》 2003年01期 题目: 二维各向异性浮雕型光栅的矢量衍射分析曾阳素 唐雄贵 傅克祥 王植恒 【摘要】:利用严格模式理论对二维电磁各向异性浮雕型介质光栅的衍射特性进行了理论分析 ,并对其退化情形进行讨论。文中采用反射透射系数矩阵算法和校正傅里叶展开规则以提高数值计算的稳定性、收敛性和计算效率。通过对光栅进行数值计算表明 ,该方法在可靠性、稳定性和收敛性方面是令人满意的。【关键词】: 应用光学 二维各向异性介质浮雕型光栅 模式理论 反射-透射系数矩阵算法 校正傅里叶展开 【分类号】:O1【DOI】:CNKI:SUN:GXXB2003-01-02

光学的应用论文

随着社会的不断进步,人民对提高生活质量的需求,尤其是对视力保健的关注度越来越高。统计数据表明, 中国 在校小学生佩戴眼镜的人数比例达到30%,中学生为50%,而大学生则达到了75%,成为名符其实的眼镜王国”。   一、应社会需求 发展 起来的新学科   1988年,中国计量 科学 研究院(以下简称“计量院”)组织了新中国成立以来首次、也是北京市第一次眼镜市场的产品质量调查。根据英国标准化协会(BSI)的标准,京城20多家大眼镜店被抽查的上千副眼镜的质量合格率不足10%。   为此,我国著名光学专家王大珩院士率先向社会发出呼吁:眼镜是保健用品,不是一般的商品,全社会都应陔关注消费者的视力健康!一些政协委员和人大代表电纷纷提出提案,建议国家有关部门对眼镜行业进行治理和整顿。   眼镜质量问题引起了原国家技术监督局的高度重况和关注.眼镜立即在“质量万里行”活动中被列为重点监督的产品。计量院正是从这时开始涉足眼科光学领计量和检测标准的研究的。近20年过去了,具有中国旖色的眼科光学计量取得了长足的发展和进步。   二、眼科光学与相关产业密切结合、与其他学科相巨交叉   眼科光学是集眼科学、计量学、光学和光学仪器、验光学、眼镜学、像质评价技术、光电检测技术、光谱光度学、神经学、生物学、材料学、制造工艺等为一体的新兴的边缘学科。眼科光学计量是眼科诊断、 治疗 、视力矫正和眼保健的基础保证。   根据国际标准化组织(ISO)的专业划分,至少有五大产业领域与眼科光学密切相关,它们是眼镜镜片、眼科仪器、角膜接触镜、人工晶体和个体眼部防护用品。由此可见,眼科光学又是医疗卫生、眼镜行业和光学 工业 的结合体。   三、具有中国特色的眼科光学计量体系   根据日益增长的国际市场和贸易全球化的需要,20世纪80年代中期,ISO在IS0C172“光学和光子学”标准化技术委员会下面设立了SC7“眼科光学和仪器”标准化分技术委员会。由于信息不畅以及行业划分的制约,中国的眼科光学计量研究与国际IS0C172,sC7的建立虽然同步,却又毫不相干。而国际计量界的同行们,无论是德国联邦物理技术研究院(PTB)、美国国家标准与技术研究院(NIST),还是英国国家物理实验室(NPL),都还没有开展这一领域的研究。   命运注定,中国眼科光学计量的生存、确立和发展必须自主创新。   1。独创性   由于有了计量院这样一支实力雄厚的技术队伍的实质性介入,仅仅十几年,中国已经开始步人国际先进水平的行列。   在国家质检总局的大力支持下.计量院会同全国质监系统先后研究建立了顶焦度计量基准、验光机顶焦度工作基准、角膜接触镜顶焦度工作基准等一系列有代表性的基、标准装置,并在全国范围内建立了具有中国特色的顶焦度量值传递和溯源体系,如图1所示。      纵观国际眼科光学大家庭,中国的眼科光学计量颇具独创性。正如国际计量局局长瓦拉德于2005年下半年参观计量院眼科光学实验室时所说的:“我在你们这里看到了一片新天地。”   2.建标与量值传递的新模式   传统的计量工作,往往是先投入巨资研究检测装置,待建立计量基准或计量标准后,再对社会开展周期检定和量值溯源。   计量院在开展眼科光学计量研究的初期.面临着技术上走哪条路的抉择。由于服科光学计量服务的对象是一个个不同的生命体,从某种意义上说.如果初期没有选择好突破口,计量检定方法不能通过临床医学的考验,就不可能得到今天医学界的承认,更不会被国内外市场广泛使用并接受,也绝无可能发展到今天的规模和水平。回顾 历史 ,眼科光学计量所实现的突破在于:   (1)选择了以动态或在线检测为研究目标   事实证明,这种模式能够较好地适应眼镜行业或医学界在使用现场进行动态测量或在线校准和检测的需求显然,传统的、基于静态或分量程的工业计量模式,以及高成本低使用率的计量建标和检定模式.不适于眼科临床医学的需求。而中国自主研发的各种眼科光学计量标准器具,如标准镜片和标准模拟眼等,则以其高科技含量、低成本高使用率、便于携带等显著特点.一下子就被国内外客户广泛接受,并占领了市场。   (2)以Map手段实现量值传递的新模式   面对具有3.6亿用户的眼镜市场,我们只有通过大面积的建标和计量检定,才能有效控制眼镜行业的产品质量,才能保证全国范围内顶焦度量值的统一。而Map了用客传递手段,就像勾画一张全国地图一样,把顶焦度一级或二级标准、验光机顶焦度标准、瞳距仪检定装置、透射比计量标准装置、角膜曲率计检定标准等通过自上而下的逐级推广、很快就覆盖了全国除 台湾 和西藏以外的大部分省、市地区计量所,甚至远销海外。这种新模式,满足了我国眼镜行业分布区域大、计量检定贯穿始终、无所不在的市场的需求。   四、计量基标准与科研成果转化   眼科光学领域内的基本物理量是顶焦度——VertexPowero   围绕着顶焦度这个重要物理量,我国先后研究建立了各项基(标)准,并将其迅速转化为市场上可流通的商用计量标准器具。例如:“顶焦度标准镜片”、“主观式和客观式标准模拟眼”、“接触镜顶焦度专用标准镜片”、“眼镜片透射比测量装置”、“瞳距仪计量检定装置”和“商用瞳距仪样机”、“角膜曲率计标准器”等。   上述计量标准器具均可直接用于对眼科光学计量仪器进行强制检定和计量校准,且具有包容性强、较长期的适应性、研究费用低廉、易于操作和大范围推广等优点,有利于调动地方质监部门的积极性。   上下齐抓共管大好局面的形成,使我国政府对眼科光学领域的产品质量实施市场监督的目标能够落到实处。   五、发挥龙头作用、形成计量院与地方技术机构双赢的局面   眼科光学计量之所以能够在短短十几年里取得如此快速的发展.并为提高我国眼镜行业产品质量的提高作出举足轻重的贡献,除了计量院自身的努力之外,另一个重要的原因就是这项工作得到了全国各地质监部门的积极响应和大力协助。   目前.除台湾、西藏以外的大多数省市级的计量和质检机构都开展了眼科光学计量检定和产品质量监督工作.各地技术机构直接使用计量院提供的计量标准器具。这种“统一研制、统一推广、统一培训、统一周期检定”的“四个统一”模式有效解决了巨大市场需求下的量值溯源和量值统一问题,使将原来看起来十分复杂和困难的技术管理和市场监督工作变得简化和顺畅起来。   眼科光学计量走出了一条计量为国民 经济 服务、为社会发展服务、为提高人民生活质量和身体健康服务的新思路,不但使社会和国民从中受益,也形成了计量院与地方技术机构双赢共进的新局面。   六、中国眼科光学计量研究实现“从零的突破到质变的跨越”   眼科光学计量所走过的路。为计量科学技术的发展开拓了广阔的研究领域,使计量科学更贴近生活,更贴近国民经济。也锻炼和造就了一批了解市场、了解 企业 需求。通过为社会服务而发现和寻找科研方向的新型的科技人员。   顶焦度计量标准(基准)、验光机工作基准、角膜接触镜顶焦度工作基准的相继研发成功。确立了计量院在国内眼科光学领域的“科研龙头”地位.同时。为提高中国在国际眼科光学界的地位赢得了关键的一票。

一、光的反射知识在实际中应用 例1.(2000年全国高考)一辆实验小车可沿水平地面(图中纸面)上的长直轨道匀速向右运动。有一台发出细光束的激光器装在小转台M上,到轨道的距离MN为m,如图1所示,转台匀速转动,使激光束在水平面内扫描,扫描一周的时间为T=60s,光束转动方向如图1中箭头所示,当光束与MN的夹角为45°时,光束正好射到小车上,如果再经过s光束又射到小车上,则小车的速度为多少?(结果保留二位有效数字) 解析:在内光束转过角度为          ① 如图2所示,有两种可能 (1)光束照射小车时,小车正在接近N点,内光束与MN的夹角从45°变为,小车走过,速度应为        ② 由图可知     ③ 由②③两式并代入数值,得m/s  ④ (2)光束照射小车时,小车正在远离N点,内光束与MN的夹角从45°变为,小车走过,速度应为        ⑤ 由图可知     ⑥ 由⑤⑥两式并代入数值,得m/s。 所以(1)当光束照射小车时,小车正在接近N点,这时小车的速度应为7m/s。 (2)当光束照射小车时,小车正远离N点,这时小车的速度应为9m/s。 二、光学的折射知识在实际中的应用 例2.(2002全国高考)为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直,如图3所示,从圆柱底面中心看出去,可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角,已知该玻璃的折射率为n,圆柱长为,底面半径为r,则视场角是( ) A B C D 解析:光路如图4:根据题干中的说明,该玻璃圆柱体是嵌在门上的,圆柱体的轴垂直门面,门内的人通过玻璃圆柱底面中心点观察门外的景物,显然人眼能观察到的是一个圆形区域,视场角就是从圆形区域的边缘发出的且能通过玻璃圆柱由底面中心O点射出进入人眼的入射光线sb,与玻璃圆柱的轴线,亦即圆柱底面的法线的夹角θ,如图4与入射光线sb对应的折射光线是bo,折射角就等于∠abO。 由折射定律得:sin=nsin。 由于圆柱长ab=l,半径oa=,由三角公式得:, 联立解得视场角为:。所以选项B正确。 点评:本题利用常规问题设置新的分析点,是高中物理测量平行玻璃砖的折射率实验的翻版。考察考生对折射定律和光路可逆思想的理解。考查考生应用光的折射的有关知识来分析和解决实际问题的能力.同时还考查了运用数学知识解决物理问题的能力. 三、光的薄膜干涉在实际中的应用 例3.(2003年上海高考试题)劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图5甲所示,将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。干涉条纹有如下特点:(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图甲装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹( ) A 变疏 B 变密 C 不变 D 消失 解析:因为相邻两个明纹的位置的高度差和夹角的关系为: △h=tanα(α为劈的倾角,△h为相邻明纹的高度差,为相邻明纹的距离), ∴变疏,选项A正确。 点评:抓住本题所给的条件是任意相邻明纹对应的薄膜高度差不变。弄清条纹间距的决定因素。 四、光电效应在实际中的应用例4.光电效应把光信号转变为电信号,动作非常迅速灵敏,因此,在科学中得到了广泛的应用,光电管就是适应这种需要而制成的。如图6是一个用光电管自动控制路灯的电路图。 (1)请在光电管的控制电路中标出电源的正负极。 (2)已知铯、钠、锌、银、铂等金属的极限频率分别为545×1014 Hz、000×1014 Hz、065×1014 Hz、153×1015 Hz、529×1015 Hz,而可见光的频率范围是:9×1014 Hz~5×1014 Hz ,则选用上述哪种金属作光电管阴极材料最好? 解析:(1)电源的端应为+极,端应为-极. (2)可见光的频率范围是:9×1014 Hz~5×1014 Hz,作为用光电管自动控制路灯,目的是只要有可见光照射就应该使电路中有电流,从而产生磁性吸引端离开达到断开电路的目的,可见光的最小频率为HZ,所以做光电管阴极材料的金属的极限频率至少要大于HZ,而且越接近这个值,可以有更多的可见光使之发生光电效应,效果越好.可见应选金属铯最好. 点评:本题作为光电管在实际生活中的应用题目,让人耳目一新.对于此题一要熟悉教材中光电效应电路图的连接方法,与光电管阴极相联的应为电源负极.二要熟练掌握极限频率的概念.做题时应注意根据可见光的频率范围如何确定要选用的金属材料的极限频率.只有可见光大于金属极限频率才可以发生光电效应,产生电流.这样只有选铯、钠.而要使其效果显著,尽可能让较多的可见光产生光电效应.即要选极限频率小一些的.三要熟悉自动控制路灯的结构图,中有电流时路灯才处于熄灭状态.

凸透镜成像凸透镜成像图   物体放在焦点之外,在凸透镜另一侧成倒立的实像,实像有缩小、等大、放大三种。物距越小,像距越大,实像越大。物体放在焦点之内,在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越大,像距越小,虚像越小。   在光学中,由实际光线汇聚成的像,称为实像,能用光屏承接;反之,则称为虚像,只能由眼睛感觉。有经验的物理老师,在讲述实像和虚像的区别时,往往会提到这样一种区分方法:“实像都是倒立的,而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”,当然是相对于原物体而言。   平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像,都是正立的;而凹面镜和凸透镜所成的实像,以及小孔成像中所成的实像,无一例外都是倒立的。当然,凹面镜和凸透镜也可以成虚像,而它们所成的两种虚像,同样是正立的状态。   那么人类的眼睛所成的像,是实像还是虚像呢?我们知道,人眼的结构相当于一个凸透镜,那么外界物体在视网膜上所成的像,一定是实像。根据上面的经验规律,视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是我们平常看见的任何物体,明明是正立的啊?这个与“经验规律”发生冲突的问题,实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。   当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时,物体成倒立的像,当物体从较远处向透镜靠近时,像逐渐变大,像到透镜的距离也逐渐变大;当物体与透镜的距离小于焦距时,物体成放大的像,这个像不是实际折射光线的会聚点,而是它们的反向延长线的交点,用光屏接收不到,是虚像。可与平面镜所成的虚像对比(不能用光屏接收到,只能用眼睛看到)。   当物体与透镜的距离大于焦距时,物体成倒立的像,这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的,是实际光线的会聚点,能用光屏承接,是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时,物体成正立的虚像。

激光医学应用论文

在诊断方面,各种激光分析、诊断仪器(如激光肿瘤诊断分析仪、激光全息显微镜、激光CT等)能迅速、客观地得出结果。在治疗方面,激光治疗技术(如激光刀、激光治疗机、激光微光束技术、内窥镜激光、光动力学疗法等)几乎在临床各科都得到应用。我国将激光与中医针灸结合应用于临床,这在国际上则是领先的。在基础医学研究方面,除深入研究激光生物学效应外,还应用激光技术(如荧光漂白恢复技术、激光衍射测量技术、激光流式细胞计、激光喇曼光谱技术等)进行细胞及分子水平的研究,能测出物质内部或细胞内的分子结构或组分。

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应用光学论文选题

自己看着办!

引言   光全息学是在现代激光的发现之后才迅速发展起来的,本文将就光全息学的一些主要的研究课题进行探讨,并针对一些应用课题进行研究。现代光全息学的起源,发展和人物,新型应用,本文将告诉你     利用干涉原理,将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来,使物光波前的全部信息都储存在记录介质中,这样记录下来的干涉条纹图样称为“全息图”,而当用光波照射全息图时,由于衍射原理能重现出原始物光波,从而形成与原物体逼真的三维象,这个波前记录和重现过程称为“全息术”或“全息照相” 光束  全息照相由盖伯于1948年提出的,而当时没有足够强的相干辐射源全息研究处于萌芽时期。当时的全息照相采用汞灯为光源,且是同轴全息图,它的+/-1级衍射波是分不开的,即存在所谓的“孪生像”问题,不能获得很好的全息像。这是第一代全息图。  1960年激光的出现,1962年美国科学家利思和乌帕特尼克斯将通信理论中的射频概念推广到空域中,提出离轴全息术,他用离轴的参考光照射全息图,使全息图产生三个在空间互相分离的衍射分量,其中一个复制出原始物光,第一代全息图的两大难题因此得以解决,产生了激光记录,激光再现的第二代全息图。  当代光全息学发展主要课题有:   球面透镜光学系统   光源和光学技术   平面全息图分析   体积全息图衍射   脉冲激光全息学   非线性记录,散斑和底片颗粒噪声   信息储存   彩色全息学   合成全息图   计算机产生全息图   复制,电视传输和非相干光全息图  而伴随光全息学的发展也产生一些光全息技术应用,比如高分辨率成像,漫射介质成像,空间滤波,特征识别,信息储存与编码,精密干涉测量,振动分析,等高线测量,三维图象显示等方面的用途。  本论文将就当代光全息学的研究与应用两大课题进行学术研究    一. 当代光全息学研究   球面透镜不仅能形成光振幅分布的影象,而且易形成该分布的傅立叶变换图形。因此,用一个简单透镜可使物光在全息平面上成为某原始图形的傅立叶变换。存储在全息图中的变换所具有的特性,在光学图形识别中有重要的应用。透镜,作为形成影象的器件,可以在全息术中用来构成像面全息图。一个透镜可以形成:傅立叶变换和输入复振幅分布的影象   由于利用激光光源来制作全息图片,使得全息学开始成为一门实用的学科。对形成全息图所用光源提出的要求取决于由于物体和必要的光学部件的安排所决定的参数。  从单一光源取得物波和参考波有如下图所示两种普通方法:  A 分波前法  B 分振幅法   在光源与全息图之间(通过物表面或参考镜的反射)传播的光线的最大光程差必须小于相干长度。激光的相干性与激光器的振荡模式有关,就全息术而论,它要求在任一个横模振荡的激光器的空间相干的辐射,由于高介模的振荡较不稳定,并有以两个或者多个模式同时振荡的倾向,因此最好的振荡模式是最底阶的模式。  激光束的输出功率必须分成物体照明波和参考波。若物体要求从不止一个角度(以消除阴影),就需要将激光束分成好几束,一般采用分振幅法,因分振幅法能产生较均匀的照明,而且对光束的展宽要求小,既可以在分配前也可以在分配后展宽。  平面全息图分析  用非散射光记录的共线全息图上的条纹间隔与感光乳剂的厚度相比为较宽的。照明这张全息图的波前中的一条光线在通过全息图前只和一条记录条纹相互作用。因此全息图的响应近似于一个有聚焦特性的平面衍射光栅。加伯在分析这些特性时是把这样的全息图严格地当作二维的。用对二维模型分析的结果也很符合实验观察。  在应用利思与乌帕尼克首先采用的离轴技术所得到的全息图上,其条纹频率则超过共线全息图,超过了量正比于物光束与参考光束之间的夹角。条纹间隔的典型值可以考虑由两平面波的干涉得到。  正弦强度分布的周期d可以由下式决定:  2dsinθ=λ, θ为波法线与干涉条纹间的夹角,波长λ,条纹间隔d  式中当θ=15°,λ=5微米(绿光)时,则d=1微米。记录离轴全息图的感光乳剂的厚度通常为15微米,实际上,在这样的乳剂中记录的全息图已不能当作是二维的了。因此重要的是要记录住平面全息图的分析结果只能准确地应用于使用相当薄的介质所形成的全息图。  体积全息图衍射  基本的体积全息图对相干照明的响应可以用偶合波理论来描述。  假设有两个在yz平面传播的并具有单位振幅的平面波,其进入记录介质并进行干涉的情况,按折射定律,有  sin /sin =sin /sin =n  n为记录介质的折射率; 及 分别表示两个波在空气中与z轴的夹角; 及 则为两个波在介质中与z轴的夹角。  布拉格定律可以用空气中的波长 ,全息片介质折射率 写成如下形式:   2dsinθ= /   体积全息图的特性由布拉格定律确定,因此对照明显示出选择响应。        二光全息学典型应用  高分辨率成像  当一张全息图用与制作全息图参考光束共轭的光束照明时,在理论上能再现没有像差没有畸变的物波,其投影实象的分辨率仅受全息图边界衍射的限制。由于分辨率将随全息图尺寸的增加而增加。由于全息图可以做的很大,因此可以指望在现场大到5×5厘米时空间频率高到1000线/毫米。显然此种情况下放大率为1,但1:1的高分辨率投影成像,在集成电路的光刻工艺中有重要的潜在应用。将光刻掩模精密成象在半导体薄片上的工作,目前是用接触印象法来完成的。但这方法很快就会使模板损坏。用投影方法将影象转移到薄片上是一理想的可供选择的方法,但要非常优良和非常昂贵的镜头才能使投影的掩模象达到要求的分辨率和视场。  当用相干光源照明制作全息图时,摄影乳剂的收缩,表面变形,非线性及洽谈噪声源的影响就更大了。它们可使图象产生斑纹,衬度降低和边缘模糊,这些缺陷又是用光刻法制作集成电路所不允许的。新的,更稳定的材料可能是这些问题的解答。  特征识别  由空间调制参考波形成的傅立叶变换全息图的许多特性,曾被范德鲁等人用于特征识别。他们采用全息法作成的空间滤波器完成了“匹配滤波”在特征识别中的应用。  匹配滤波与概念,形成与应用可由下图说明             当要把形成的空间滤波器作为特征识别时,在输入平面内z轴上方部分是一个由平面波透明的,在不透明背景上包含M个透明字符的透明片。我们将这一组字符阵列的透过率表示为     这里所有字符均围绕 点对称分布, 是阵列中的一个典型字符,其中心在 点。另外,在输入平面内 处,有一光强度为 δ 的明亮的点光源,并在空间频率面εη面上形成一张傅立叶变换全息图。这一全息图可以看作是t 与δ函数形成的平面波干涉的记录。但是当全息图完成识别功能时,仅由透过t的一小部分,即通过入射平面内的一个或几个字符的光所照明,我们将会看到,在输出平面上我们所关心的再现,是表示识别结果的一个明亮的象点。    信息储存与编码  全息图既可以存储二维信息也可以存储三维信息。信息可以是彩色的或者编码的,图象的或者字母数字的;可以存储在全息图的表面,或存储在整个体积中;可以为空间上分离的,或者重叠的;可以是永久记录或者是可以消象的。记录的内容可以是彼此无关的或者相互成对的;可以是可辨认的影象或似乎是无意义的图形。    现代光全息学的发展前景十分广阔,而其实用技术必然会实现普及,有识之士当携手共同研究以促进社会进步

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