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基于矢量像差理论的离轴反射光学系统初始结构设计 预览
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作者 操超 廖志远 +2 位作者 白瑜 范真节 廖胜 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第13期114-121,共8页
传统的离轴反射光学系统初始结构设计方法是先求取轴对称反射光学系统结构,然后通过光瞳离轴、视场离轴或二者结合的方法实现无遮拦设计.由于同轴光学系统像差分布规律不适用于离轴光学系统,因此离轴后的反射光学系统结构像差较大,而且... 传统的离轴反射光学系统初始结构设计方法是先求取轴对称反射光学系统结构,然后通过光瞳离轴、视场离轴或二者结合的方法实现无遮拦设计.由于同轴光学系统像差分布规律不适用于离轴光学系统,因此离轴后的反射光学系统结构像差较大,而且系统无遮拦设计过程复杂.本文提出了一种基于矢量像差理论的离轴反射光学系统初始结构设计方法,可以直接获取光瞳离轴、视场离轴或二者结合的无遮拦离轴反射光学系统初始结构.该方法可以获得较好的离轴反射光学系统初始结构供光学设计软件进一步优化.针对面阵探测器,设计了一个长波红外离轴三反光学系统,通过光瞳离轴和视场离轴实现无遮拦设计,光学系统成像质量好,反射镜不存在倾斜和偏心,光学系统易于装调. 展开更多
关键词 几何光学 离轴反射系统 矢量像差理论 光学设计
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一种凸非球面反射镜的检验方法
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作者 胡文琦 叶璐 +1 位作者 张金平 郑列华 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期278-283,共6页
凸非球面的面形检测是光学检验中的一大难题,提出了一种利用半反半透凹面自准单透镜检验凸非球面反射镜的方法。单透镜由凸、凹两个球面构成,凹面为半反半透自准面,使经非球面反射的光线可沿原路返回,从而实现补偿检验。该方法具有结构... 凸非球面的面形检测是光学检验中的一大难题,提出了一种利用半反半透凹面自准单透镜检验凸非球面反射镜的方法。单透镜由凸、凹两个球面构成,凹面为半反半透自准面,使经非球面反射的光线可沿原路返回,从而实现补偿检验。该方法具有结构简单、检测能力强、无中心遮拦等优点。基于三级像差理论推导了检验系统的初始结构计算公式,给出了不同凸非球面反射镜检验系统的关键参数关系曲线。以r03=2000 mm、e^2=-2.4的凸非球面反射镜为例,求解相应初始结构参数,利用Zemax软件优化得到了系统残余波像差小于0.05λ。设计和仿真结果表明所提出的半反半透凹面自准单透镜的检验方法有利于检验各类凸非球面反射镜。 展开更多
关键词 几何光学 凸非球面反射镜检测 半反半透透镜 三级像差理论 光学系统设计
一种利用半反半透透镜检验二次非球面的方法
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作者 赵鹏玮 叶璐 +1 位作者 胡文琦 郑列华 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期284-288,共5页
将半反半透透镜应用于非球面检验。半反半透面和待检验面作为透镜的两个面,空间上相互靠近。半反半透面实现光线自准,同时也对波前进行补偿。这样,既消除了中心遮挡,又可以减小光学系统的尺寸,同时也增强了检验的能力。根据三级像差理... 将半反半透透镜应用于非球面检验。半反半透面和待检验面作为透镜的两个面,空间上相互靠近。半反半透面实现光线自准,同时也对波前进行补偿。这样,既消除了中心遮挡,又可以减小光学系统的尺寸,同时也增强了检验的能力。根据三级像差理论对这一方法进行了推导,进而给出了从待检面的参数得到检验系统参数的方法。根据这一方法设计了一个口径300 mm,焦距1200 mm凸反射镜的检验光路,通过光学设计软件ZEMAX进行优化,优化后系统的波像差小于1/(100λ),满足光学检验的要求。 展开更多
关键词 几何光学 非球面辅助光学系统设计 三级像差理论 无像差双焦点 半反半透非球面检验
2019年高考物理备考专题——光学部分 预览
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作者 朱焱 刘小兵 《中学物理教学参考》 2019年第1期75-83,共9页
光给了我们一个明亮的世界,可是它自己却像一团谜。科学家们不断探究光的问题。光学既是一门古老的基础科学,又是最活跃的现代前沿科学。光学可以分为两部分:一是利用几何学的概念和方法研究光的传播规律,称为几何光学;二是研究光的本... 光给了我们一个明亮的世界,可是它自己却像一团谜。科学家们不断探究光的问题。光学既是一门古老的基础科学,又是最活跃的现代前沿科学。光学可以分为两部分:一是利用几何学的概念和方法研究光的传播规律,称为几何光学;二是研究光的本性以及光与物质相互作用的规律,称为物理光学。高考复习的线索也是从“几何光学”和“物理光学”展开。 展开更多
关键词 高考物理 几何光学 学部 专题 备考 物理光学 基础科学 传播规律
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超短焦投影系统中自由曲面的多视场优化迭代设计方法 预览
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作者 于百华 田志辉 +3 位作者 苏东奇 高松涛 隋永新 杨怀江 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期40-47,共8页
为解决超短焦投影系统中自由曲面反射镜的设计难题,提出一种适用于大视场成像光学系统的自由曲面设计方法,即多视场优化迭代法.该方法以一个反射平面作为设计起始面,基于多视场下物像的对应关系,并根据反射面的法线方向,通过加权优化迭... 为解决超短焦投影系统中自由曲面反射镜的设计难题,提出一种适用于大视场成像光学系统的自由曲面设计方法,即多视场优化迭代法.该方法以一个反射平面作为设计起始面,基于多视场下物像的对应关系,并根据反射面的法线方向,通过加权优化迭代计算得到自由曲面反射面的形貌.采用基于该方法得到的自由曲面优化设计了一种折反式超短焦投影物镜,可将0.65inch的数字微镜器件芯片在230mm投影距离处放大为100inch的投影画面.物镜的调制传递函数在0.43lp/mm处优于0.4,最大畸变优于1%.该方法简单易行,可为大视场成像系统中自由曲面的设计提供有益参考. 展开更多
关键词 几何光学 光学设计 设计方法 自由曲面 超短焦投影系统
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2019年高考《选修3—4》命题趋势剖析 预览
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作者 温向红 《中学生数理化:高考理化》 2019年第5期13-17,共5页
高考对《选修3—4》模块内容的考査题型以选择与填空结合或以选择与计算相结合的形式呈现。近几年的高考对《选修3—4》模块内容的考査,形式比较固定,一般(1)问为选择题,绝大多数只要求定性分析,极少数要求进行计算(估算),以机械振动和... 高考对《选修3—4》模块内容的考査题型以选择与填空结合或以选择与计算相结合的形式呈现。近几年的高考对《选修3—4》模块内容的考査,形式比较固定,一般(1)问为选择题,绝大多数只要求定性分析,极少数要求进行计算(估算),以机械振动和机械波、光学和电磁波的相关基础知识为主。(2)问的命题以几何光学的计算为主,考査的难度不太大,主要考査考生的理解能力、空间想象能力、作图能力和数形结合的能力等。 展开更多
关键词 命题趋势 选修 高考 空间想象能力 几何光学 理解能力 机械振动 基础知识
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光刻胶热熔法制备的非球面微透镜的设计方法
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作者 刘向阳 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期65-70,共6页
为了进一步提高入射到光敏元上的光能,针对光刻胶热熔法制备的微透镜的非球面面形,提出了一种结合有限元光线追迹和拉格朗日乘子法的设计方法。给定焦距,用该算法可以自动计算出所需的微透镜面形。为了验证算法的精度,对圆形孔径的焦斑... 为了进一步提高入射到光敏元上的光能,针对光刻胶热熔法制备的微透镜的非球面面形,提出了一种结合有限元光线追迹和拉格朗日乘子法的设计方法。给定焦距,用该算法可以自动计算出所需的微透镜面形。为了验证算法的精度,对圆形孔径的焦斑均方根半径进行了模拟和理论计算,二者较为吻合。对三次有限元光线追迹的点列图误差进行了估计。计算了会聚到320 pixel×256 pixel背照射紫外焦平面探测器光敏元上的能量集中度,比较了具有不同圆角半径的方形孔径蓝宝石微透镜的效率。结果表明,具有6μm圆角半径的方形孔径微透镜的能量集中度较高,为96%。 展开更多
关键词 几何光学 光刻胶热熔 有限元 光线追迹 微透镜阵列 非球面
F/1.2大口径非球面反射镜零位检验的补偿器设计 预览
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作者 惠彬 李景镇 艾月霞 《红外技术》 CSCD 北大核心 2019年第5期423-426,共4页
为达到高分辨率以及像面照度要求,大口径非球面反射镜在空间红外系统中被广泛使用。设计了针对口径550mm、F/1.2非球面的补偿器,基于三级像差理论分析计算了补偿器的初始结构参数。利用ZEMAX软件对补偿器进行了优化设计,最终所得补偿器... 为达到高分辨率以及像面照度要求,大口径非球面反射镜在空间红外系统中被广泛使用。设计了针对口径550mm、F/1.2非球面的补偿器,基于三级像差理论分析计算了补偿器的初始结构参数。利用ZEMAX软件对补偿器进行了优化设计,最终所得补偿器的设计结果满足非球面检验要求。对补偿器结构参数进行了灵敏度及公差分析,结果表明该补偿器可用于实际加工检验。 展开更多
关键词 几何光学 三级像差理论 零位检验 非球面
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医用内窥镜矩形视场下入瞳视场角的测试方法研究 预览
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作者 钱学波 高山 +1 位作者 陈成 齐丽晶 《中国医疗设备》 2019年第1期37-40,共4页
医用内窥镜的入瞳视场角是一个关系到内窥镜临床应用的重要指标,同时也直接影响了其他相关光学参数的测试准确性,现有标准中均未提及矩形视场下的测试方法。为了完善医用内窥镜的测试体系,本文从几何光学原理出发构造了入瞳视场角的简... 医用内窥镜的入瞳视场角是一个关系到内窥镜临床应用的重要指标,同时也直接影响了其他相关光学参数的测试准确性,现有标准中均未提及矩形视场下的测试方法。为了完善医用内窥镜的测试体系,本文从几何光学原理出发构造了入瞳视场角的简化几何模型,建立了医用内窥镜矩形视场下入瞳视场角的测试方法,为矩形视场下内窥镜入瞳视场角的客观测量和评价提供了必要的参考。 展开更多
关键词 医用内窥镜 入瞳视场角 视场 几何光学
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一种基于阻尼活塞的自增益光纤差压传感器 预览
10
作者 胡浩 《机床与液压》 北大核心 2019年第13期81-84,共4页
对一种基于阻尼活塞的自增益光纤差压传感器进行了研究。提出了基于阻尼活塞的机械封装式传感器探头结构,并对传感器系统进行了设计;对传感器进行了理论研究,建立了传感器的强度补偿模型、强度调制函数及传感模型,并依据理论模型进行了... 对一种基于阻尼活塞的自增益光纤差压传感器进行了研究。提出了基于阻尼活塞的机械封装式传感器探头结构,并对传感器系统进行了设计;对传感器进行了理论研究,建立了传感器的强度补偿模型、强度调制函数及传感模型,并依据理论模型进行了实验分析。实验结果表明:阻尼弹簧在不同设计尺寸下,传感器具有不同的量程。且传感器具有较好的灵敏度与线性度,输出值能实现自增益。研究表明,光纤差压传感器具有较好的检测性能,能满足不同检测场合的需要。 展开更多
关键词 阻尼活塞 自增益 几何光学 光纤 差压传感器
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细多管CPC线性菲涅耳聚光系统仿真及实验研究
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作者 魏博斌 孔令刚 +1 位作者 蒋庆安 曹玉梅 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第3期66-73,共8页
线性菲涅耳聚光发电系统具有迎风面小、土地占有率高等优点,从而受到市场的青睐,但是聚光系统建造的高成本制约着其发展应用。针对上述问题,采用多个细集热管代替一个粗集热管的方式来解决,使复合抛物面聚光器(CPC)的总开口达到1118.79... 线性菲涅耳聚光发电系统具有迎风面小、土地占有率高等优点,从而受到市场的青睐,但是聚光系统建造的高成本制约着其发展应用。针对上述问题,采用多个细集热管代替一个粗集热管的方式来解决,使复合抛物面聚光器(CPC)的总开口达到1118.79mm,一次反射镜的宽度达到831.81mm。同时本文对于该设计思路下的聚光系统进行了研究,得到CPC开口半角θ=45°较好,在工作时长6h内,照射在一次镜场中的光线进入CPC的比率均达到75%以上,瞬时进入率也高达75%以上,实验验证在夏天晴朗天气中午系统光学效率达到61%。 展开更多
关键词 几何光学 线性菲涅耳 聚光系统 集热管 镜场布置 光线进入复合抛物面聚光率
新型圆形吸收体太阳能复合抛物聚光器面形构建及光学分析
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作者 陈飞 高崇 +2 位作者 杨春曦 李才对 别玉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期73-81,共9页
针对圆形吸收体提出了一种几何聚光比和可接收角同步提高的新型太阳能复合抛物聚光器(CPC),构建了新型CPC面形结构模型及数学解析解。对新型CPC的聚光性能进行了分析,并与常规CPC的光学性能进行了比较,结果表明:对于切线角相同的圆形吸... 针对圆形吸收体提出了一种几何聚光比和可接收角同步提高的新型太阳能复合抛物聚光器(CPC),构建了新型CPC面形结构模型及数学解析解。对新型CPC的聚光性能进行了分析,并与常规CPC的光学性能进行了比较,结果表明:对于切线角相同的圆形吸收体新型CPC,随着圆形吸收体的直径增大时,面形起点的纵坐标值减小;当圆形吸收体直径和切线角分别为47 mm和5.56°时,面形起点的纵坐标为-29 mm;随着光口宽度角增大,新型CPC聚光器的几何聚光比减小,可接收角和平均光学效率随着光口宽度角的增大而增大;当光口宽度角为60°时,几何聚光比为1.16,可接收角为74.39°,平均光学效率为86.77%;新型CPC聚光器吸收体表面的能流分布较传统CPC更均匀。 展开更多
关键词 几何光学 太阳能 复合抛物聚光器 圆形吸收体 面形
几何光学与运动学综合应用举例
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作者 李国栋 《湖南中学物理》 2019年第4期49-49,51共2页
通过几何光学与运动学综合应用问题的训练,培养学生综合运用物理知识,分析物理情景、物理过程、并结合图像处理综合性物理问题的能力.
关键词 几何光学 运动学 综合性 物理问题
从光学极值思想到最速降线问题
14
作者 马文东 《数学通报》 北大核心 2019年第4期51-53,共3页
1几何光学的发展光的反射的研究,最早可以追溯到古希腊学者欧几里得(Euclid of Alexandria,前330年~前275年),在一本主要研究平面镜、凹面镜和凸面镜反射问题的《镜面反射》著作中,记录了入射光线和镜面的夹角等于反射光线与镜面的夹角[... 1几何光学的发展光的反射的研究,最早可以追溯到古希腊学者欧几里得(Euclid of Alexandria,前330年~前275年),在一本主要研究平面镜、凹面镜和凸面镜反射问题的《镜面反射》著作中,记录了入射光线和镜面的夹角等于反射光线与镜面的夹角[1].约在公元100年,亚历山大里亚的希罗为了解释光的直线传播和反射定律,曾经提出过光在两点之间走最短路程的看法. 展开更多
关键词 几何光学 最速降线 镜面反射 极值 EUCLID 光的直线传播 反射光线 欧几里得
跟踪望远镜机架的热结构分析
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作者 董丽媛 张巳龙 +6 位作者 何枫 秦来安 谭逢富 靖旭 张守川 侯再红 吴毅 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期408-415,共8页
为了研究极端温度环境对跟踪望远镜指向精度的影响,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,建立跟踪望远镜机架的有限元模型,通过稳态热分析,得到高、低温环境中机架在太阳辐射、空气对流、电器件产热及热传导作用下的温度场分布;通过结构... 为了研究极端温度环境对跟踪望远镜指向精度的影响,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,建立跟踪望远镜机架的有限元模型,通过稳态热分析,得到高、低温环境中机架在太阳辐射、空气对流、电器件产热及热传导作用下的温度场分布;通过结构静力学分析,得到机架在以上温度场作用下的热变形。分析结果表明在高、低温工况下,机架轴系的偏斜角均小于30″,在误差允许范围内。极端温度环境中跟踪望远镜机架的方位转轴、俯仰转轴及光路视准轴基本没有发生偏斜,跟踪望远镜的指向精度几乎没有受到影响。 展开更多
关键词 几何光学 跟踪望远镜 对流换热 稳态热分析 结构静力学分析
基于拼接的大视场虚拟现实头戴显示装置
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作者 陆驰豪 李海峰 +2 位作者 高涛 徐良 李海丽 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期142-149,共8页
虚拟现实技术是头戴显示技术的一个重要分支。为了提高虚拟现实头戴显示装置的视场角,获得更高的沉浸感,设计了一种基于视场拼接原理的大视场虚拟现实头戴显示装置。利用4套横向视场角为80°,且完全相同的目视光学系统,通过拼接实... 虚拟现实技术是头戴显示技术的一个重要分支。为了提高虚拟现实头戴显示装置的视场角,获得更高的沉浸感,设计了一种基于视场拼接原理的大视场虚拟现实头戴显示装置。利用4套横向视场角为80°,且完全相同的目视光学系统,通过拼接实现大视场虚拟现实头戴显示。本装置的双目横向视场角为162°,其中每个单目系统的横向视场角为126°,双目重叠视场角为90°。 展开更多
关键词 几何光学 头戴显示器 显示 畸变校正
自由曲面配光中的鳞甲子面光通量计算
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作者 张航 刘锐 +1 位作者 陆建东 马佩服 《光学技术》 CSCD 北大核心 2018年第6期641-645,共5页
二次支撑曲面设计方法是一种将多个二次子面拼接形成一个鳞甲光学面来获得目标面上离散光分布的自由曲面光学设计方法,而如何高精度求解子曲面上的光通量是一个难题。现有的解决方案是光线仿真统计,存在效率低和精度低的缺陷。提出一套... 二次支撑曲面设计方法是一种将多个二次子面拼接形成一个鳞甲光学面来获得目标面上离散光分布的自由曲面光学设计方法,而如何高精度求解子曲面上的光通量是一个难题。现有的解决方案是光线仿真统计,存在效率低和精度低的缺陷。提出一套解析与数值方法相结合的求解思路,先解析求出相邻二次曲面的交线,再利用二分法确定交线作为子面边界的两个端点以确定边界区间,重复以上过程确定出所有边界,进而求得子面相对于光源的角空间,最终通过数值积分确定子面光通量。与现有统计方法相比,所提方法将子面光通量的计算精度由10-4提高到10-7,时间节省了近7倍。光学仿真和实验均验证了这种方法的有效性,对实现任意光分布的自由曲面配光设计具有实际的应用价值。 展开更多
关键词 几何光学 自由曲面光学设计 非成像光学 二次支撑曲面方法
实现小发散角矩形光束的LED光学系统设计 预览
18
作者 刘典宏 张晓晖 陈琛 《海军工程大学学报》 北大核心 2018年第2期105-108,共4页
为了获得小发散角的矩形光束,首先设计了一种LED光学系统。该光学系统由一个透镜和一个反射器组成,可以用于船舶航行时的远距离可见光引导。其中,透镜完成横向光束的准直以及部分纵向光束的发散角压缩,反射器完成剩余纵向方向光束发散... 为了获得小发散角的矩形光束,首先设计了一种LED光学系统。该光学系统由一个透镜和一个反射器组成,可以用于船舶航行时的远距离可见光引导。其中,透镜完成横向光束的准直以及部分纵向光束的发散角压缩,反射器完成剩余纵向方向光束发散角的压缩。然后,对反射器的光线反射方式进行了改进,获得了更好的发散角压缩效果。仿真结果表明:该光学系统可以实现横向发散角为3°,且纵向发散角可以是不同小角度的矩形光束,当纵向发散角为10°时,出射光效达到82.8%。 展开更多
关键词 非成像光学 照明光学 几何光学 发散角
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迈克耳孙扫频线聚焦光学相干层析系统的光学设计
19
作者 常颖 崔庆丰 朴明旭 《光学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期107-113,共7页
提出了基于迈克耳孙干涉仪的扫频线聚焦光学相干层析(OCT)系统的光学设计。在照明系统中引入非球面光束整形透镜组,并利用柱透镜组使光束在样品处实现线聚焦,从而减少系统的扫描维数,达到高速成像的目的。调整非球面整形透镜组的参数... 提出了基于迈克耳孙干涉仪的扫频线聚焦光学相干层析(OCT)系统的光学设计。在照明系统中引入非球面光束整形透镜组,并利用柱透镜组使光束在样品处实现线聚焦,从而减少系统的扫描维数,达到高速成像的目的。调整非球面整形透镜组的参数以实现高斯光束的整形。在投影系统中,对近红外波段选取不同材料组合以达到消色差目的,完成了两种投影系统的设计,远心光路的结构减小了系统的误差。在Zemax非序列中,将参考臂和样品臂通过分束镜并进行光线追迹,验证了该OCT系统具备干涉能力。结果表明,设计的OCT系统能够实现高速、高品质成像。 展开更多
关键词 几何光学 光学相干层析 光学系统设计 激光光束整形 非球面透镜设计
维特鲁威了解几何光学传统吗?
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作者 刘珈源 《新美术》 CSSCI 北大核心 2018年第12期71-76,共6页
罗兰[I.D.Rowland]是英译版《建筑十书》的注解者,他认为维特鲁威大概了解科学光学的整个传统,包括欧几里得[Eu-clid]的几何学传统。,并说他考虑到了“视觉射线”的作用而拥有欧式的基本原理即欧几里得光学(理应连同其数学影响)在欧式... 罗兰[I.D.Rowland]是英译版《建筑十书》的注解者,他认为维特鲁威大概了解科学光学的整个传统,包括欧几里得[Eu-clid]的几何学传统。,并说他考虑到了“视觉射线”的作用而拥有欧式的基本原理即欧几里得光学(理应连同其数学影响)在欧式身后成为主导性传统。 展开更多
关键词 几何光学 维特 欧几里得 几何 主导性
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