光学技术基础

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主讲老师:陈世伟 陈文涛 孙冬 陈刚 刘浩 

分类:核心课程

课程可见性:公共

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       简介

    本课程是半导体照明技术与应用专业的专业基础课程。本课程主要讲授几何光学方面的基础理论、基本方法和半导体照明中典型光学系统的实例和应用;使学生能对光学的基本概念、基本原理和半导体照明典型系统有较为深刻的认识,为学习半导体照明、光学设计和从事半导体照明行业研究打下坚实的基础。本课程从大一开始,与后续课程«LED照明产品设计»、«照明工程设计与实践»等相衔接,使学生具备制作相关灯具设计、制作、去相关企业实习的能力。通过本门课程的学习,学生应了解几何光学的基础理论,包括基本定律、球面和共轴球面系统理论、理想光学系统理论,平面镜与棱镜系统理论和照明光学系统中非成像光学概念等知识;理解照明光学系统中配光曲线的基本概念和应用方法;了解非成像光学系统应用等知识;掌握部分照明软件的基本知识和基本应用。本课程所包含的主要内容有:第一章,光源与几何光学基本原理。它介绍了光源的基本概念、引入了光线等概念,讲解了几何光学的基本定律;并在此基础上,讲解了基础的成像概念等。第二章,平面镜反射镜系统。它介绍了常见的光学材料、体散射属性,以及平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用、平面镜成像性质、平面镜的旋转及其应用等,此外对于椭球面、抛物面以及曲面反射镜也作了简要介绍。第三章,透镜系统。它首先介绍了共轴球面系统的光路计算公式和符号规则,并在此基础上讨论球面近轴范围内的成像性质以及近轴光路计算公式,对于单个折射球面以及单个透镜,该部分内容还介绍了如何利用主平面和焦点来表示该系统,最后对大功率LED透镜、透镜阵列、菲涅尔透镜、柱状透镜等也作了简要介绍。第四章,光学系统中成像光束的选择。它详细介绍了光阑及其作用,讲解了望远系统的基本原理、两种基本结构、及系统成像光束的选择,以及显微镜系统的基本原理、系统光束限制和远心光路等相关概念;并介绍了红外光学系统的冷光度学基础。第五章,辐射度学和光度学基础。它介绍了有关辐射度学和光度学的一些基本概念、基本量的定义和度量单位,以及有关的基本公式,作为研究光学系统中辐射能计算的基础,最后讨论几种有关辐射度和光度的计算问题。并在此基础上,介绍了几种常用的辐射度学和光度学测量仪器。第六章,色度学基础。它介绍了有关颜色视觉、CIE标准色度系统,CIE标准照明体和标准光源等基本概念、相关物理量的定义和度量单位,以及有关的基本公式。为了更加客观地测量物体的颜色,最后讨论颜色的几种测量方法及颜色是如何进行标定的(即颜色表色系统)。第七章,灯具配光基础。它介绍了等亮度原理与光强计算、折射材料的光学计算(顺行光路法、逆行光路法)、反射材料的光学计算(圆、抛物线、双曲线、椭圆、渐开线、)、扩散材料的光学计算(漫反射)、配光曲线含义、配光曲线应用、影响配光曲线的因素(光源体积对配光的影响、反射面的扩散处理、玻璃)等。第八章,光纤光学基础。它介绍了光纤导光原理、全反射光纤的光学性质、全反射光纤的应用、梯度折射率光纤、光纤与光缆概述。第九章,非成像光学系统。它介绍了非成像光学概述、照明概述、光学扩展量、室内照明设计概述、利用系数法、概算曲线法、室外照明设计概述、道路照明计算等。第十章,光学系统质量评价。它详细介绍了孔径衍射、爱里斑、瑞利判据、介质色散、光学系统像差、用波像差评价光学系统的成像质量等实用光学概念及知识,讲解了照明中的灯具效率、照度等标准规范、照明灯具的眩光评价及避免光源对反射光遮挡的处理等相关照明灯具应用知识,并介绍了光学冷加工评价方式。

       目录
    课程概要
    第一章:光源和几何光学基本原理
    第二章:平面镜反射镜系统
    第三章:透镜系统
    第四章:光学系统中成像光束的选择
    第五章:辐射度学和光度学基础
    第六章:色度学基础
    第七章:灯具配光基础
    第八章:光纤光学系统
    第九章:非成像光学系统
    第十章:光学系统质量评价
    总复习
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