導語：如何才能寫好一篇透鏡設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1.知識與技能

(1)知道什么是凸透鏡，什么是凹透鏡，用多種方法辨別凸透鏡和凹透鏡.

(2)認識凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發散作用.

(3)知道透鏡的光心、主光軸、焦點和焦距.

(4)通過探究，了解透鏡對光具有會聚(或發散)作用的原因.

2.過程與方法

(1)讓學生帶著問題，通過實驗與探究，體驗科學探究的過程.

(2)培養學生的觀察能力和探究物理規律的能力.

3.情感態度與價值觀

(1)創設情景，鼓勵學生提出質疑，養成學生主動思考、善于思考的習慣.

(2)在學生的探究過程中培養學生科學的研究方法，逐步建立學生對物理學習的興趣.

【教學重點與難點】

重點：凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發散作用.

難點：凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發散作用的原因.

【教學過程設計與分析】授課程序教師活動媒體設計學生活動設計意圖應用多媒體分析導入新課引導學生觀察畫面內容，并指出：這些或簡單或復雜的儀器的工作都離不開對透鏡的使用.點名課題展示：生活中與透鏡的使用密切相關的經常見到或使用的儀器圖片認真看圖片，分析圖片中儀器的使用概況利用生活中常用的圖片引導學生貼近本課主題，引起學生的學習興趣由畫面給學生視覺上的刺激，激發他們學習的興趣，點名課題.問題提

出：透鏡

的種類投影出幾種不同類型的透鏡，說明中間厚邊緣薄的透鏡為凸透鏡，中間薄邊緣厚的透鏡為凹透鏡.投影出幾種不同類型的透鏡在老師的引導下認真觀看圖片，對老師的提問做出自己的解答學生進行解答問題的過程中，教師要給予引導，并對他們的正確回答予以肯定和鼓勵.使學生能夠對不同形狀的透鏡進行科學正確的認識和分類活動一

觀察凸

透鏡和

凹透鏡1.用手摸透鏡的中央與邊緣的薄厚

2.將透鏡靠近書本，觀察課本上的字并提出問題，讓學生思考并回答辨別凸透鏡與凹透鏡的方法讓學生回答：看課本上的字時，凸透鏡與凹透鏡成像各有什么特點；提出問題：同學們還有什么新發現嗎？學生回答問題，并在老師的引導下積極操作，認真思考，提出自己新的發現讓學生們自己動手操作，認真觀察，積極思考，認識凸透鏡與凹透鏡的不同之處學生動手操作中，積極主動的思考，使他們真實感受凸透鏡與凹透鏡的不同之處活動二

辨別凸

透鏡與

凹透鏡提出問題，讓學生思考并回答辨別凸透鏡與凹透鏡的方法問題：你有幾種簡易的方法，辨別兩種凹透鏡討論回答自己辨別凸透鏡和凹透鏡的方法使學生在試驗觀察的基礎上自己總結出辨別的方法展示辨別透鏡的幾種方法，使學生們一目了然探究透

鏡對光

線的作用提出問題：試猜想平行光線通過透鏡后會有什么現象呢？引導學生觀察平行光通過透鏡后的現象利用動態圖像形象展示，得出結論在老師的引導下認真觀察畫面，積極思考，對老師的提問做出自己的回答通過仔細觀察，相互討論歸納結論直觀的動態畫面，刺激學生的眼球，進一步驗證透鏡對光線的作用.歸納總結凸透鏡對光有會聚作用，凹透鏡對光有發散作用光心、

主光軸、

焦點和

焦距學生自覺教材上光心、主光軸、焦點和焦距的概念

利用多媒體演示平行于主光軸的光線通過透鏡后的傳播學生領會實焦點虛焦點的含義展示出平行于主光軸的光線分別通過凸透鏡和凹透鏡的情況，投影出各自的光心、主光軸、焦點和焦距在老師的引導下認真觀察圖像，分析透鏡的焦點和焦距，即時回答老師的問題使學生清楚認識透鏡的光心、主光軸、焦點和焦距直觀的畫面演示，使學生得以清楚認識焦點和焦距以及透鏡對光線的作用透鏡對

光作用

的原因1.引導學生畫出光通過三菱鏡時的光路

2.學生思考：兩塊三菱鏡組合在一起，平行光通過它們后會怎樣呢？

3.透鏡可以看做是由多個棱鏡組合而成的(課文圖4-19)展示光通過三菱鏡時的光路

展示光通過組合三菱鏡時的光路在老師的引導下認真分析得出光通過三菱鏡時的光路(學生回答：向底面偏折)

篇2

關鍵詞：凸透鏡成像；教學設計；探究

中國分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）5（S）-0030-5

1.教學內容分析

本節課的教學內容是上?？茖W技術出版社出版的《義務教育教科書物理·八年級》的“第四章·多彩的光”的第五節，主要包括凸透鏡對光線的會聚作用、實驗探究凸透鏡成像及凸透鏡成像的規律等。

學生在學習了光的反射、光的折射、平面鏡成像等基本知識的基礎上，進一步通過實驗探究的方式學習凸透鏡的不同成像情況。進一步總結出凸透鏡成像的規律。在探究過程中，體驗、感悟凸透鏡對光線的會聚作用，提高學生對實驗現象、數據的初步分析能力，養成實事求是的科學態度。這不僅是對光現象的深入學習，也是以后了解凸透鏡成像規律應用的重要基礎，是光學中重要的實驗探究課之一。

2.學情分析

學生已具備了光的反射、光的折射、平面鏡成像等基本知識，對“放大鏡”也并不陌生。因此，通過“放大鏡”來找各種不同的像也不會困難，通過實驗觀察自然能想到“凸透鏡成像可能與物體到凸透鏡的距離有關”；但要通過實驗觀察物體和凸透鏡距離改變時的成像情況卻并不容易，況且還要通過對實驗現象及數據的分析歸納出凸透鏡成像的規律。對于形象思維能力較強而抽象思維尚弱的八年級學生來說，如何順利進行實驗、獲取數據，如何來處理實驗中記錄的這些現象及數據，尤其是確定在確定凸透鏡成像的兩個“分界點”上提出了很大的挑戰。較為有利的是，學生對該學習內容的興趣十足，學習動機易被激發。

3.設計思路

教材對于本節課的教學內容是這樣安排的：首先是對凸透鏡的認識，包括凸透鏡對光線的會聚作用，凸透鏡的焦點、焦距；然后是對凸透鏡成像規律的實驗探究。這樣安排，知識的系統性雖好，卻不完全符合初中學生的認知特點和規律，也不能很好地發揮學生的潛能。因此，筆者對這節課的教學內容進行了大膽的整合，首先從學生熟悉的“放大鏡”開始，引導學生從具體事例中提出問題：同一凸透鏡為什么能成大小、倒正不同的像？進而通過實驗找到這些不同像并分別記錄每種情況下物體的位置、像的位置、像的特點，通過對這些信息、數據的處理找出凸透鏡成不同像的條件，進一步引導學生在觀察現象、分析數據的基礎上運用連續的思想完善并總結出凸透鏡成像的規律；伴隨著探究過程的不斷深入，凸透鏡、虛像和實像、焦點和焦距等概念的教學在學生認知過程中擇機進行。這樣的教學設計能更激發起學生自主探究的興趣，也更符合學生研究這一問題時的認知順序。

4.教學重點和難點

教學重點：經歷探究凸透鏡成像的規律的實驗過程。

教學難點：正確地找到像的位置；實驗現象和數據的分析處理。

5.教學目標

（1）經歷探究凸透鏡成像規律的實驗過程，說出凸透鏡成像的規律。

（2）在實驗中辨認實像和虛像，說出實像和虛像的區別。

（3）知道凸透鏡，說出焦點的位置和焦距。

（4）通過探究凸透鏡成像規律提高實驗操作能力，學會對實驗現象、數據的分析處理方法。

（5）在探究凸透鏡成像規律的過程中，滲透“連續”的物理思想。

6.教學方法

任務驅動法、實驗探究法、講授法。

7.教學準備

課件：關于《科學探究：凸透鏡成像》教學的PPT、多媒體投影、實物展臺。

學生實驗器材：光具座、大蠟燭、凸透鏡、大光屏、火柴（1組）。

學生實驗器材：光具座、蠟燭、凸透鏡、光屏、火柴（共16組）。

8.教學過程設計

8.1創設情境，激發興趣

活動1 學生透過“放大鏡”觀察老師

教師站在講臺前引導學生透過他們熟悉的“放大鏡”觀察老師，并試著描述出“清晰”看到的老師的樣子。

學生坐在教室不同的位置，透過“放大鏡”觀察老師，并說出看到的老師的樣子（老師是倒立放大的、倒立縮小的和正立放大的）

教師指出，學生透過“放大鏡”看到的“清晰”的老師實際上是老師通過凸透鏡成的像。觀察表明：“放大鏡”不只成放大的像。所以這類元件稱為放大鏡不科學，物理學中叫“凸透鏡”。

教師引導學生認識到用相同的凸透鏡能成不同性質的像，是因為老師到凸透鏡的距離不同。

[設計意圖]1.透過“放大鏡”觀察熟悉的老師，激發學習興趣；

2.在學生意識到“放大鏡”不僅能成放大的像，也能成縮小的像時，“放大鏡”這一稱謂顯然不能代表這類透鏡，此時給出“凸透鏡”，符合學生認知；

3.發現用凸透鏡成不同的像，確定研究方向。

8.2設疑擊思，點拔探究

活動2 探究了解凸透鏡成像的大體情況

教師提出問題：怎樣知道凸透鏡在什么情況下成倒立放大的像，什么情況下凸透鏡成倒立縮小的像？

學生知道要通過實驗的方法進行探究。

教師介紹實驗器材：光具座、凸透鏡、蠟燭（火柴）。布置實驗任務并提醒學生注意：（1）通過前后移動光屏找到在光屏中心最清晰的像（教師也可演示）；（2）先從遠到近不斷改變燭焰的位置，了解物距不同對所成的像有哪些影響；（3）在光屏上找到像時，撤掉光屏看能否用眼直接看到這個像？（4）簡單概括出實驗中你實驗小組觀察到的現象。

學生以小組為單位，進行實驗，從整體上了解凸透鏡成像的情況。

學生交流各實驗小組實驗中觀察到的現象：燭焰離凸透鏡遠時，成倒立縮小的像，用眼睛能看到；燭焰離凸透鏡不太遠時，成倒立放大的像，用眼睛能看到；燭焰離凸透鏡近時，光屏上找不到燭焰的像，但用眼睛透過凸透鏡能看到放大的像。

教師匯總實驗中觀察到的現象，讓剛才沒有觀察全的小組快速補充觀察。

教師介紹實像、虛像及其特點。平面鏡成的虛像是反射形成的，所以要在鏡前（物體同側）看；凸透鏡成的虛像是折射形成的，所以要透過凸透鏡（物體另一側）看。

學生初步了解實像、虛像及其特點，并用來描述凸透鏡成像的整體情況。

[設計意圖]在學生實驗中，倒立放大的像、倒立縮小的像都能在光屏上呈現，而正立放大的像不能在光屏上呈現，而需要透過凸透鏡觀察到像在燭焰的同側，此時給出“虛像”、“實像”并體會二者的不同，符合學生的認知需求。

活動3 探究凸透鏡成倒立放大的像、倒立縮小的像的條件

教師指出剛才我們通過實驗了解到的凸透鏡成像的整體情況過于粗糙，我們要能找出物體距離凸透鏡多遠成哪種像就更好了。為了更細致的研究出什么情況下成什么像，我們采用分工合作的方式進行。單數實驗組同學通過實驗分別找多個倒立放大的實像，并分別記錄下你認為最具代表意義的三個像時物體的位置、像的位置及像的大小情況，將實驗現象及數據記錄到表格中，同時將各成像情況下物體的位置、像的位置及像的大小畫在印有方格標記的透明膠片上；雙數實驗組同學通過實驗找倒立縮小的像，要求與單數實驗組相同。

學生分組實驗，完成各自的任務。

完成后實驗先由成倒立放大實像的實驗組學生展示用膠片記錄的成像情況，并說明為什么認為這三個像最具代表意義。

教師通過即時性評價引導學生理解“最具代表意義的三個像”。

教師將所有研究成倒立放大實像的實驗組的膠片重疊后，讓學生觀察并思考：看到了什么，說明了什么？

再由成倒立縮小實像的實驗組學生展示用膠片記錄的成像情況，并自己說明自己組記錄的三個像是否最具代表意義，為什么？

教師將所有研究成倒立縮小實像的實驗組的膠片重疊后，讓學生觀察并思考：看到了什么，說明了什么？

學生總結出看到的現象及發現的規律：成不同的像時，物體的位置和像的位置好像都有個范圍，比較集中；成倒立放大的實像時，物體到凸透鏡的距離小于20cm；成倒立縮小的實像時，物體到凸透鏡的距離大于20cm。

教師讓學生知道通過記錄的實驗數據也能發現同樣的規律，從而讓學生意識到處理實驗數據可以有不同的方法。

[設計意圖]1.通過實驗前的提醒，降低實驗難度，便于學生在光屏上正確的找到像，使實驗得以順利進行；

2.本實驗采用分工合作的方式，一是為了有充足的動手動腦時間讓學生找到“最具代表意義的三個像”；另一方面也是培養學生加強合作的團隊精神；

3.本實驗中多數學生記錄的數據大多雜亂無序，將實驗數據以圖示的方式展示更易發現其中蘊含的規律，再通過評估環節讓學生了解有序的數據便于發現和總結規律，形成有序實驗的科學意識。

活動4 找到凸透鏡成倒立放大的像、倒立縮小的像的分界點

教師引導學生認識到凸透鏡成倒立放大的實像和倒立縮小的實像之間應該存在一個分界點，在這個分界點上會成一個與物體一樣大的實像。這個分界點會在哪里呢？如何證實我們的判斷？

學生多數能意識到這個分界點大約在距離凸透鏡20cm處。

教師引導學生說出實驗方案：在這個分界點的兩側多嘗試幾次，仔細觀察所看到的像的變化。

學生通過實驗來驗證：物體距離凸透鏡20cm處時，成倒立等大的實像。

教師說明20cm是個關鍵點，是成倒立放大的實像和倒立縮小的實像的分界點。在這個點上，成倒立等大的實像。實驗中，像與物體的明亮程度不同，僅憑眼睛觀察不足以確認成的像是與物體是等大的，但并不妨礙結論的得出。

[設計意圖]引導學生運用“連續”的思想，認識到成倒立放大的實像和倒立縮小的實像之間應該有個分界點，并猜想分界點的位置，通過實驗證實這個分界點的存在。

活動5 探究凸透鏡成正立放大的像的條件、找出凸透鏡成實像和虛像的分界點

教師引導學生認識到物體到凸透鏡的距離小于20cm時，除了成倒立放大的實像外，還能成正立放大的虛像。物體在怎樣的范圍內，通過凸透鏡成的是正立放大的虛像？凸透鏡成倒立放大的實像和正立放大的虛像之間有無分界點？

教師要求學生通過實驗分別找出多個正立放大的虛像，并分別記錄下你認為最具代表意義的三個像時物體的位置、像的大小，將實驗現象及數據記錄到表格中，同時將各成像情況下物體的位置畫在印有方格標記的透明膠片上。

學生分組實驗，記錄實驗數據及效果信息。

學生完成實驗后結合膠片記錄的成像情況展示各組的實驗結果，并自己說明自己組記錄的三個像是否最具代表意義。為什么？

教師將所有研究成正立放大的虛像的實驗組的膠片重疊后。讓學生觀察并思考：看到了什么，說明了什么？

學生總結出：觀察到正立放大的虛像時，物體更靠近凸透鏡：觀察到正立放大虛像時，物體到凸透鏡的距離要比10cm小。

教師在學生充分認識的基礎上，概括出：物體到凸透鏡的距離小于10cm時，成正立放大的虛像。

教師進一步讓學生意識到凸透鏡成正立放大的虛像和倒立放大的實像也應有個分界點，分析這個分界點應該在距離凸透鏡10cm處。

學生通過實驗觀察物體在距離凸透鏡10cm處的成像情況，確認此時既不能成實像，也不能成虛像。

[設計意圖]引導學生自覺運用“連續”的思想。意識到成正立放大的虛像和倒立放大的實像應該有個分界點，猜想這個分界點的位置，通過實驗確認分界點。

活動6 對上述探究過程的評估

教師引導學生對實驗過程進行反思，幫助學生認識到：本實驗的主要誤差來源是不同人對清晰像的位置的判斷不完全相同；在實驗數據的記錄上按照由大到小或由小到大的順序較好；處理實驗數據可以有多種不同的方法；在對實驗數據進行處理時，“連續”的物理思想很重要；自己實驗中的各種經驗教訓。

[設計意圖]引導學生養成對科學探究過程及時進行反思的習慣。

8.3拓展延伸，歸納升華

教師告訴學生，對于任何一個凸透鏡成像情況進行研究，都會發現這個“分界點”，但不同的凸透鏡這個“分界點”到凸透鏡的距離并不相同。我們今天各實驗組實驗的是相同的凸透鏡，所以我們找到的“分界點”都在距離凸透鏡10cm處。這個“分界點”叫做凸透鏡的焦點，這個“分界點”到凸透鏡的距離叫做凸透鏡的焦距。10cm是就是大家實驗中所用的凸透鏡的焦距。

教師引導學生以小組為單位總結完善凸透鏡成像的規律。

教師強調說明。我們所使用的凸透鏡的焦距都是10cm，換用焦距不同的凸透鏡做實驗，雖然數據可能不同，但所得到的結論是相同的?？茖W家大量實驗的結果充分證明了這一點。

[設計意圖]1.學生通過分析，發現了凸透鏡成像中兩個關鍵點：即成倒立縮小實像和倒立放大實像的分界點、倒立放大實像和正立放大虛像的分界點，此時結合這兩個分界點給出凸透鏡的焦點、焦距這些名詞，符合學生認知需求。至于這個點為什么叫焦點，到學習凸透鏡對光線的作用時才會明白：

2.給出科學名詞后，學生再次歸納總結，規范語言，得到初步的規律；

3.對于不同焦距的凸透鏡仍能得到相同的規律，使結論具有普遍性，滲透嚴肅認真的科學態度。

教師提出新問題，為下節課的教學埋下伏筆：凸透鏡為什么既能成實像又能成虛像？這需要我們關注光線通過凸透鏡前后傳播方向的變化，下節課我們繼續研究。

9.形成性練習

1.小軍和小民用圖1甲所示的裝置來“探究凸透鏡成像的規律”。

（1）開始時，他們決定先用眼睛來觀察一下凸透鏡成像的各種情況。于是，他們先把凸透鏡固定在光具座上0cm處，小軍負責將蠟燭從透鏡一側50cm處逐漸向透鏡靠近，小民從另一側透過透鏡觀察燭焰，并按照觀察到的像的大小進行編號，然后整理記錄觀察到的幾個像的情況如圖1乙所示。小軍想知道觀察到的各個像的先后順序，小民有些已記不清楚。請你幫他排列出來：

（2）小軍和小民要探究凸透鏡成像的規律，還缺少的實驗器材是__；如果實驗室里找不到這個器材，還可以用__來代替。

（3）小軍又把蠟燭固定在光具座上30cm處，小民要在光屏上找到燭焰清晰的像，正確的操作是__。

（4）小民進行了正確的操作后，將他的實驗數據記錄在表2（實驗次數1）中：小軍看了小民找到的像后，感覺不夠清晰，又繼續進行了正確的操作后，也將實驗數據記錄在表2（實驗次數2）中；小軍和小民都認為自己的實驗數據是正確的，二人爭執不下，就請物理課代表來裁決，物理課代表又繼續進行了正確的操作后，也將實驗數據記錄在表2（實驗次數3）中。

于是，物理課代表認為小軍的實驗數據是正確的。你的看法是：__。

（5）根據小民、小軍和物理課代表的實驗數據，可以推斷該凸透鏡的焦距為__cm；為了證實這一推斷的正確性，最簡單的實驗方法是將蠟燭固定在光具座上__cm處，__。

2.表3是對凸透鏡成像規律的總結，請你將表格中的空白處填寫上適當的內容。

10.自我點評

在課堂教學中如何將學習內容的掌握轉換成學生的內在需求，是教師創設情境是否成功的重要標志；教師能否將教學內容還原成一個有探究價值的問題是科學探究課設計的核心問題。因此，本節課的設計大膽擯棄了先講解后探究的做法，是因為那樣的探究更像是走過場，學生探究的主動性、自發性蕩然無存。

篇3

關鍵詞：均勻照明；二次光學設計；自由曲面

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

LED（LightingEmittingDiode）即是發光二極管，是一種新型的綠色光源，與傳統光源有著很大的區別。隨著城市建設的不斷發展， LED光源在照明領域的應用范圍也在不斷擴大。LED光源還具有具有效率高、壽命長、耐用性強、無污染以及控制靈活等優點，這使得其在現代社會中的需求量不斷擴大。由于LED芯片的出光為朗伯發光體分布，不適合直接應用，需要對其進行光學系統處理后才能應用。但很多時候，LED光源都無法滿足照明燈具的要求，因此，對LED光源進行二次光學設計十分必要。傳統的設計方法設計周期很長，對設計人員的要求也比較高。

常用的設計方法介紹

微分方程法

微分方程法的設計基礎理論是剪切法。就是通過建立微分方程計算設計值，利用計算值建立自由曲面模型。主要考慮的是建立空間坐標系，把LED光源當做空間坐標系的原點，選用球坐標系的表示方法來表示曲面上的點，用直角坐標系的表示方法來表示照明面上的點。同時設定入射光線、法向量等。從而可以推導出照射平面上的點和自由曲面上的點之間的關系式。由于光的傳播遵守能量守恒定理，假設當沒有能量損失時，光源發出的能量和照明面接收的能量在數值上是相等的，這樣就可以建立能量守恒的表達式，從而得出折射光的角度與與自由曲面上的點的關系式，進而得出自由曲面上的點和照明面上的點的關系式，通過數學微分知識可以得出微分方程式，在利用數值求解法求出相關數據，根據求出的數據建立照明系統模型。

劃分網絡格法

劃分網格法的主要設計基礎是能量守恒原理。就是在不考慮能量損失的前提下，按照光源發出的能量和自由曲面接收的能量相等的規則，將光源和照明面進行網格劃分，通過照明面上的點和光源的映射關系，再利用迭代計算法就算出光學系統中的各個數據點的坐標，進而計算出映射點的法線矢量，以確定透鏡表面的模型。設計時要根據實際需求選擇LED光源，盡量提高光能的利用率。該法比較直觀，主要利用了能量守恒的原理，利用光源與照射面上的點的映射關系來進行設計。數據很精確，且設計效率很高，也不需要校驗，可以有效地解決照明度的分布問題，是一種比較有效的設計方法。

二、基于均勻照明的LED透鏡設計原理

（一）折射定律推導

根據邊緣光線的原理，目標平面上的任意一點的能量都是由邊緣光線所決定的。以光源所在的位置建立如圖1橫縱所示的橫縱坐標系。

圖1 自由曲面與入/出射光線之間的幾何關系

用表示入射光線，和透鏡面的焦點為A，坐標為（X，Z），出射光與平面相交于一點B（Xα，H），透鏡曲面的法向量設為。根據這設定理有:

n1sinα1=n2sinα2 ⑴

其中，n1 ,n2為入射光何折射廣的折射率，α1,α2 為入射角和折射角的角度。光經過透射鏡射入空氣，而空氣的折射率是1，即n2=1，投射材料的折射率n1 也為n，即n1=n，將各個數據代入到公式（1）中，可以得到一個新的推導公式：

n sinα1= sinα2⑵

利用三角函數的公式經多次轉換并兩邊求導可得：

⑶

由于方程實際上是一個f（X,Z,Xd）的函數，為了求得該方程，還需要建立一個附加的方程，即Xd=g（X，Z）。

（二）Xd=g（X，Z）方程的建立

透鏡設計是建立在一個特定距離上的照明辦法，一般可以認為目標面上的E是一個定值，因此，可以得到：

φ1=E·S⑷

式中的φ1指的是照射在目標面上的總的光強度，S指的是照明的總面積。要實現光能的最大利用目的，就必須使光源出射光的強度同目標面上的強度相同，也就是說出射光源φ0和總光強度φ1在數值上是相等的。用圖2表示整個照明模型。

圖2 照明模型

圖中標注的R0是指目標面的半徑。為了達到均勻照明的目的，在均勻的目標面上，E值是恒定的。照明目標面上的特定區域內的光強和整個照明目標面上的光強φ1之比與該特定區域的面積和整個照明目標面積之比相等，也就是：

⑸

如果從光源的角度考慮，在φ的光錐內出射的光強φ3，相對的總光強φ0的比例為：

⑹

經過推導換算可得：

⑺

則有： ⑻

(三)小結

將Xd的表達式（7）和（8）代入式（3）中化簡以后，可以得到一個微分方程式dzldx=f（x.z）。由于該微分方程的比較復雜，如果要直接求解方程式比較困難，因而可采用數值求解方程式?？梢栽O定自由曲面與z軸的交點坐標為一個定植，如（0，Z0），然后再使用數值法進行求解。可采用Runge-Kutta法等進行求解。

三、設計實例

對設計實例，采用了上述方法設計實現了均勻照明的設計。首先，選擇3W的大功率白光LED作為白光芯片，發光效率為120lm/W,以PMMA作為透鏡材料，利用Tracepro系統進行仿真模擬。在模擬過程中，選擇0.1%的總光線亮進行顯示，得到如圖3所示的結果。根據圖譜可以看到，產生的光斑比較均勻，有效半徑在200mm左右，光斑的半角強度大約是26.5。，均勻照明度均優于90%，中心照明度大約是138lux，光學系統的效率大于90%。利用該自由面對LED進行裴匡，可以有效改善照明系統的照明均勻性，從而實現照明系統在特定的區域范圍內的均勻照明，在很大程度上提高了照明系統的光能量的利用率，減少了能量損失。

圖3 實驗結果

圖4 手電的均勻照明

除了上述的均勻照明燈的設計，設計一款均勻照明的手電。主要的性能指標是：在8米射程內，形成一個半徑在1米以上的均勻光斑。選用3W的大功率白光芯片，發光效率100lm/W,透鏡材料為PMMA，系統的折射率為1.49，采用Tracepro系統進行仿真模擬，得到如圖4所示的結果。根據測試結果可見，得到的均勻光斑的射程為8米，光斑半徑約為1米，整體的平均照明度大約是11lx，光學系統的效率大于90%，均勻照明度均在90%以上，光學系統的效率也大于90%。

四、結論

本文根據光的折射原理，推導出了關于LED光源實現均勻照明的透鏡設計的設計方程式，然后通過MATLAB程序編程求解，3D設計軟件利用計算出來的數據繪制出透鏡曲面，從而建立光學透鏡的模型。光學計算軟件Tracepro可建立整個光學系統，準確地進行配光設計，并對設計結果進行驗證，從而改善照明系統，以實現特定區域范圍內的均勻照明。利用這種設計思路對LED光源進行設計，可以有效地減少設計周期，節約成本，提高LED光學系統的利用率。

參考文獻：

[1] 李競.實現LED矩形均勻照明的透鏡設計[A].應用光學,2011,32(2):211-214.

[2] 顏杰,葉兵.實現LED均勻照明的透鏡設計[A].現代顯示,2012,(2):38-42.

[3] 史永勝,買迪,寧磊.實現道路均勻照明的LED自由曲面透鏡設計方法綜述[J].照明工程學報,2010,21(5):73-76.

篇4

【關鍵詞】半導體激光發射器；磁性底座；親磁性；移動組合；光學實驗

一、研制的背景

目前中學實驗室中，光的反射折射透鏡成像的激光光學演示儀，氦氖激光器光源固定在示教板的下端機箱內，光線豎直射向上端固定安裝的五塊介質膜分束反射鏡上，靠轉動反射鏡改變出射光線的角度。由于光束出射位置固定，光束位置移動受限，不能靈活地組成各種光路。且一束光線分成五束后，一條比一條暗淡，實驗效果不佳。為改變上述缺點，設計制作了《移動式激光光反射折射透鏡成像演示組合裝置》。

二、組合裝置的結構和工作原理

1.組合裝置的結構

本組合裝置由小型的兩個能發射一束光線的半導體激光發射器（圖1）和一個能發射兩束光線（其中一束光線可任意改變出射角度）的半導體激光發射器（圖2）、反射鏡、三棱鏡、折射塊、透鏡、小孔、單雙縫、劈尖、牛頓環、偏振器等光學組具、光度盤、水平量尺、垂直量尺、親磁性示教板和光屏等組成。半導體激光發射器、各種光學組具和水平、垂直量尺均安裝在磁性底座上，可任意移動放置在親磁性示教板上，例如圖3凸透鏡成像演示實驗。

2.半導體激光發射器的結構和工作原理

由圖4可知，半導體激光發射器由殼體、外接電源插座、激光開關、紐扣電池夾、紐扣電池、電路板、半導體激光管、光斑大小調整部件、柱面鏡、光起點調整伸縮鏡頭、伸縮鏡頭調整鎖緊螺釘、高度調整鎖緊螺釘、環型磁性底座等組成。打開開關，激光從半導體激光管射出，經過激光出口鏡頭內的柱面鏡后，形成與親磁性示教板垂直相交的扇形光束，在親磁性示教板上顯示出光束的徑跡，在光束的徑跡上放置各種光具，便可以做相應的光學實驗。

3.半導體激光發射器的直流恒流驅動電路和工作原理

半導體激光管POT2內部由兩個部分組成。如圖5所示，1腳與2腳內部是激光發射部分，它的作用是發射激光。1腳與3腳內接半導體光敏元件，是激光接受部分，它的作用是監測發出的激光強度。POT2半導體激光管具有體積小、重量輕、耗電低、驅動電路簡單、調制方便、耐機械沖擊以及抗震動等優點，但它對過電流、過電壓極為敏感。流經半導體激光管的電流會隨工作溫度的升高而增大，半導體激光管易因過流而損壞。因此，在使用時，要特別注意不要使其工作參數超過其最大允許值。采用直流恒流源驅動半導體激光管的方法能解決這一問題。圖5是為POT2設計的直流恒流源驅動電路，其工作原理是：流經POT2的1、2腳電流因工作溫度的升高而增大時，激光輸出會隨電流的增大而增加。激光輸出強度的增加，使1、3腳內光敏元件電阻減小，A點電位升高，Q2導通量增大，B點電位下降，Q1集電極電流受控減小，致使流經POT2的1、2腳電流減小，反之亦然。調整可調電阻VR，使流經POT2的1、2腳電流為其典型值35MA。該電路結構簡單、可靠，實際使用效果好。

三、半導體激光發射器調試和使用方法：

1.半導體激光發射器電路安裝好后，在未裝入殼體前，先調整激光光斑。打開電源開關，讓激光射向遠處墻壁，輕輕旋出或旋入光斑調整部件，得到最明亮、大小合適的激光光斑。

2.根據實驗需要，選擇單束或雙束半導體激光發射器，放置在相應的位置上，扭松高度調整鎖緊螺釘，調整半導體激光發射器的高度，以適應不同光具的需要，得到最清晰的光線徑跡，合適后扭緊高度調整鎖緊螺釘。

3.擰松雙束激光發射器上端的發射器轉動鎖緊螺釘，撥動上端的激光發射器，可改變光束的方向。方向確定后，擰緊鎖緊螺釘。

4.扭松半導體激光發射器伸縮鏡頭調整螺釘，調整激光出口伸縮鏡頭進出位置，可調整出射光線的起點位置，合適后扭緊伸縮鏡頭調整鎖緊螺釘。

四、本組合裝置創新點

1.自行設計組裝的磁性底座半導體激光發射器，外形小巧，耗能低，造價低，發射的光束明亮，無須暗室，光束徑跡能清晰地顯示在示教板上，能調整其高度與光束徑跡起點位置，使其能配合各種不同高度的光具；

2.能單獨放置且能發射兩束光線（其中一束光線可任意改變出射角度）的半導體激光發射器和單獨放置能發射一束光線的半導體激光發射器，可移動放置和調整組合發出不同方向的光線，給各種光學實驗提供合適的光源?？朔嗽瓕嶒炇遗渲玫墓鈱W演示儀由氦氖激光器發出一束光線后分成五束，一束比一束暗淡且不能隨意移動的缺點；

3.半導體激光發射器和各種光具均安裝在磁性底座上，可任意移動放置在親磁性示教板上，組合成各種光路實驗，克服了原實驗室配置的光學實驗裝置光源固定，移動受限，光具只能懸掛在示教板的橫梁上或固定在示教板中間，不便組合成多種光路實驗的缺點；

4.設置測距、測高的水平、垂直量尺，便于讀取實驗數據；

5.在示教板左側設置可改變方向的光屏，便于觀看光的干涉衍射現象。

五、實驗舉例

1.光的反射定律演示實驗

如圖6所示，將帶磁性底座的光度盤放置在親磁性示教板中間，把帶磁性底座的反射鏡按圖6位置安放在光度盤上。把半導體激光發射器放在合適位置，調整其高度，使光束的徑跡清晰地落在光度盤正中位置，輕轉光度盤，使入射光線以不同的入射角射向平面鏡，讀出反射角，分析對應的入射角和反射角的關系，得出光的反射定律。

2.楊氏雙縫干涉實驗

將擴束鏡安置在帶磁性底座的光具架上，將刻有雙縫的照相片安置在帶磁性底座的夾持架上。把半導體激光發射器、擴束鏡、雙縫的照相片按圖7的位置擺放在親磁示教板上。調整半導體激光發射器的高度和激光發射方向，調節夾持架，使雙縫置于擴束鏡光路中。調節擴束鏡與雙縫距離，使光束正好充滿雙縫。觀察光屏上產生的干涉條紋。變更雙縫間距，比較干涉條紋間距的變化，驗證條紋間距的公式。

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【關鍵詞】運動鏡頭 攝像機穩定器 鏡頭語言 無人機航拍

1 攝像機運動鏡頭實現之一：搖臂

搖臂就是利用杠桿的平衡原理，搖臂一頭掛載攝像機，別一頭配上合適的配重，從而實現平衡。操作人員通過操縱臂桿的運動，利用上下和左右兩段弧線運動軌跡，實現攝像機的運動并拍攝出運動鏡頭。拍攝中，臂杠的運動和攝像機的指向要相互配合，保持相對穩定，從而使被拍攝主體始終保持在畫面中央。用好搖臂最基本的要求是三個字：穩、勻、準。穩，就是起幅、落幅時用力要穩，不能使搖臂晃動；勻，就是在運動過程中速度要勻，運動的目的性明確，不能忽快忽慢；準，就是運動過程中要對準所拍攝的主體，目的明確，特別是單一主體時，主體在屏幕中的相對位置要固定，絕不能在運動過程中將主體丟失。在拍攝中要表現好運動，還必須選好參照物，沒有參照物就無法表現動感。首先，參照物距離攝像機越近越好，參照物越近，動感越強；其次，參照物也可作為畫面的前景來使用。例如：廣場大型活動中搖臂攝像機掠過觀眾頭頂的鏡頭，參照物就是觀眾，機位越高則動感越弱，只有在觀眾頭頂掠過才能產生很強烈的沖擊力和動感；另外，舞臺前的綠色盆景、舞臺上空懸掛的道具，如傘、氣球之類，也可作為參照物使用，同時也可作為畫面的前景。只有選好參照物，才能產生事半功倍的效果，雖然臂桿運動速度不是很快，但鏡頭的沖擊力很強烈，其效果是十分明顯的。搖臂可以一人操控，也可兩人配合操作。很多攝像人員都習慣于單槍匹馬，但究竟是一人操控、還是兩人配合操控好，要看具體情況而定。一個人操控時，他既要控制搖臂臂桿的運動，又要控制攝像機鏡頭的指向，如果是拍攝大場面，再用上廣角鏡，運動速度比較舒緩，一人操控也還是可以的。但是，如果對運動有更進一步的要求，例如：臂桿運動速度加快、起幅落幅時加速度提高、畫面需要精確定位、使用變焦鏡頭往上推時，一個人恐怕就力不從心了，這時必需兩人 配合才能完成這些鏡頭的拍攝，但兩人操控有一個互相配合的問題。

2 攝像機運動鏡頭實現之二：航拍器

航拍能夠實現高低空多角度運動鏡頭，能夠達到搖臂無法實現的高度進行俯拍全景，給人以全新的視覺感受，畫面表現力更強。相比傳統坐直升機進行的航拍，目前應用最多的是無人機航拍技術。

無人機航拍是將運動攝像機搭載在四旋翼或六旋翼飛行器上，通過飛行器的運動以及自身軸向變化調整好角度，實現大場景的運動拍攝及特殊運動效果拍攝。無人機航拍，應用領域廣泛，運動鏡頭效果更好。可實現從地面到高空連貫運動鏡頭拍攝，以及高空俯拍地面全景，以平視的角度拍攝處于高處的物體等。無人機航拍在各類視頻拍攝中都有應用，而且能夠完成一些特殊拍攝任務。但在使用無人機航拍時一定要遵守國家航空管理相關規定，在允許的范圍內使用航拍器，并遠離電磁干擾場所。航拍器起降應在相對空曠地帶進行，避免傷人。

3 攝像機運動鏡頭實現之三：手持三軸陀螺儀穩定器

利用三軸陀螺儀穩定器具備穩定的特性，可將單反等拍攝設備搭載在穩定器上，通過拍攝者手持跑動拍攝出需要的運動鏡頭。由于這種運動鏡頭是通過拍攝者位置的移動來實現的，所以拍攝靈活性更強。多用于微電影，宣傳片，MV等運動鏡頭的拍攝。使用時，膝蓋略屈，步子碎一點，短一點，別人走一步的頻率和間距，咱們走兩步，這樣振動也和拍攝對象不同步，可以降低步法的高低起伏。手臂90度屈臂，力量適中，太放松控制不住，太僵硬穩定器反應太明顯，人體手臂是有一定保持位置的功能的，雖然有一定的輕微抖動，但再通過放大的框架，作用在相機上就不大了。構圖方面，機器盡量不要朝對象正前后拍攝，在正前、正后的鏡頭里，背景是基本不變的，這樣的背景參照物會很明顯，一丁點的變化，都會反映出來。最好是跟拍對象的斜前或斜后，這樣拍出來的背景變化豐富，具有透視關系，畫面變化復雜，難于捕捉震動的參考。當然，更好的路線是圍繞跟拍對象角度不斷變化，背景變化就更豐富了，這更是手持穩定器的優勢。

4 攝像機運動鏡頭實現之四：斯坦尼康攝像機穩定器

相比于手持三軸陀螺儀穩定器只能搭載小型拍攝設備的局限性，斯坦尼康攝像機穩定器幾乎可搭載各種拍攝設備，其優良的減震穩定性，可實現更加靈活的運動鏡頭拍攝。在直播和舞臺演出中多有應用。STEADICAM（斯坦尼康）攝像機減震器通過伸縮鋼絲來保持平衡及控制攝像機的升降，好像綁在身上的小型升降臂。斯坦尼康背心的胸架適合男女操作者使用，胸架上的承座可以左右安裝以改變習慣于左右手的操作者。碳素纖維主支柱重量輕、承重高。

斯坦尼康有著極大的的靈活性、便利性。它可以拍攝比搖臂時間更長的長鏡頭，可以適應山地、臺階等更多的環境，可以完成更為復雜的移動鏡頭拍攝。

斯坦尼康是高度人機結合的設備，不是所有的人穿上就可以拍出理想的效果，斯坦尼康需要對走路姿勢，腰肩的角度，手臂的隨和程度，手指的分配，機器三軸向的配平等若干環節進行專門的訓練和校調。

5 攝像機運動鏡頭實現之五：軌道拍攝

軌道拍攝，拍攝設備在事先鋪好的滑軌上移動，從而實現特定軌跡的運動鏡頭的拍攝。軌道拍攝，運動鏡頭的實現受限于軌道鋪設，靈活性較差。

全尺寸軌道車要求能承受兩人以上的重量，一名攝像師，一名跟焦人員。大型全尺寸軌道車都相對比較重比較穩，使用的軌道多以2米長度0.65米間距為準。全尺寸軌道車多以三組驅動方式為主；軌道輪驅動，汽輪驅動，電動軌道輪驅動。

（1）軌道輪多以廣告公司，電影公司，mv拍攝公司為主，需要攝像師和跟焦員和軌道車推手長期配合。

（2）汽輪多以需要多次變更場地，多景別的拍攝方式為主。

（3）電動輪多以演唱會，婚禮，大型演出，大型記錄片使用為多，電動輪可腳控，方便攝像師快速換場地，或運動狀態下拍攝，也可以用勻速控制器來控制軌道車的勻速運動。

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一、光學鏡頭的設計原理

為了獲得一個較理想的光學鏡頭,光學設計人員首先要清晰明確地了解使用要求、使用效果和設計結果。在設計要求方面,設計人員對鏡頭所要求的焦距、孔徑、視場、最近成像距離等光學特性參數和分辨率、畸變、光學傳遞函數等成像質量特性參數都應熟悉。光學鏡頭設計者首先要從光軸上的某點開始追蹤少量的光線,這里所假設的是每個物象點都會在膠片平面上形成與之相對應的點,所以發自物體的光線都將被轉化為這樣的成像點,并且具有同樣的相對位置。光線是由不同波長的、有顏色光波組成的,而且當光線進入鏡頭時不同波長的光波具有其獨特的光學路徑,而且理想的光線不可避免地會被鏡片所干擾而產生象差。鏡頭設計的第一要素就是對這些象差進行了解和控制。通過三角幾何函數可以計算出校正的光線路徑和現實的偏移量,這兩者之差被稱為光線路徑差,使用來控制象差的依據。典型的象差有球面象差,暈光和失光。

在上世紀三十年代,盡管人們對象差進行了量化,但象差始終是鏡頭設計的困擾因素。對于設計者來說,如果想對象差進行校正,就必須知道特定象差對于成像會造成什么影響。球面象差會影響象場中央部分的成像,象面彎曲的程度說明了角部的校正情況。

更多的鏡片給設計者帶來了更大的自由度,由于有更多的鏡片進行表面處理設計,設計者就可以在更大程度上控制象差。但是更多的鏡片也意味著更高的造價,也更加趨于更小的生產寬容度。現在對新鏡頭的設計要求也越來越高。新的SummiluxR1.4/50要求到達2個設計目標:收縮光圈后像質的顯著提高和全開光圈時整個畫面要達到非常好的像質,這兩項要求都是它們的前代們所未能達到的。目前光學設計部門大量使用了計算機,計算機及其計算機程序本身是無法找到全部答案的,也就是說設計者是不可能隨心所欲地來操縱鏡頭的諸多變量的。但是借助于現代計算機的強大能力和對光學理論的進一步研究,光學設計人員對5級賽德爾(Seidel)象差的了解已經擴展到包含有60多種各種各樣的象差?，F代計算機可以做到每秒鐘追蹤計算200?郯000條光線,各種參數的數量也在增加,對于一個6片鏡片的設計,計算機需要進行許多年的計算才能找到全部可能的結果,而所需的時間是天文數字――以1開頭,后面有99個0。

自上世紀八十年代末至今的第三代光學鏡頭設計的特點是在鏡頭設計的兩大制約因素――機械精度和可接受的成本――之中尋求更加優異的光學設計。現代Leica鏡頭的設計是用來挑戰膠片顆粒的極限的。如果說有什么設計知道原則的話,那這個原則就是:對低頻空間頻率的極高的反差表現和對高頻空間頻率的高反差表現。這樣的表現本身就不是容易達到的,而且有全開光圈時候對于象場的大部分區域要有如此的表現。

二、光學鏡頭的設計和使用必須緊密結合

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自2007年發起第一筆收購至今，臉譜已完成13筆收購。其中，2011年之前的9筆收購都是為了提升其產品的用戶體驗和客戶粘性。而從2011年開始，其收購方向發生非常明顯的變化。一方面，更加注重挖掘營收價值。對于擁有億萬網民信息的臉譜來說，進一步收集豐富的用戶行為數據，深入挖掘用戶背景資料和社交行為，是提升其流量變現能力的重要途徑。另一方面，更加注重和加速在移動互聯網上布局。

一系列收購動作不僅體現了臉譜戰略思路的轉化，更折射了當前互聯網發展兩個不容忽視的趨勢。

一是社交化趨勢。臉譜的發展顯示了互聯網社交化趨勢的到來，網民間的互動行為與信息傳遞開始基于人與人之間的真實社交關系來開展，改變了傳統的互聯網信息推送模式。為了應對挑戰，谷歌也推出了新的社交產品。該產品能否撼動臉譜的地位姑且不論，但是谷歌顯然已經意識到，在社交化浪潮下，將個人信息及其社交關系融合到信息推送的算法中，將大大提高信息推送效率和精準度，引發互聯網營銷和電子商務的重大革新。社交網絡將會成為未來互聯網的基礎架構，谷歌需要在精密但機械的數據算法中加入社交化因素。

二是移動化趨勢。移動化代表著互聯網的未來，不僅基于手機上網的全面普及，同時也因為移動互聯網領域已經呈現出不同于傳統互聯網的全新生態系統。蘋果公司成功開啟了整合硬件和軟件、終端和云端、供應商和消費者的盈利模式。谷歌近期對摩托羅拉的收購，也顯示其對產業鏈上下游全面整合的意圖。在這種趨勢和背景下，臉譜自然需要迅速搶占移動市場，年初以來對消息群發服務商貝魯加和手機應用開發商斯那圖的收購，以及群發短信服務的上線，都是其在移動互聯網領域的布局之作。

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至年底，全鎮工農業總產值突破27.14億元，其中：工業產值突破24.84億元，增長率為164.26%；農業產值突破2.3億元，增長率為12%；固定資產投資完成7.6億元，增長率為16.92%；招商引資合同金額完成6.5億元，占全年任務的107%；農村人均純收入突破5918元，增長率為11%；完成本級稅收617.04萬元，增長率為58.13%。

在上半年，橋頭鎮各村委均出現了不同程度的水災和旱災。在這種情況下，橋頭鎮及時采取各種措施抗擊災情，通過全鎮人民的共同努力，農作物仍實現較大豐收。其中：糧食總面積29303畝，總產量達9722噸；其中水稻面積24189畝，總產量達8314噸；玉米1500畝，蔬菜12587畝，花生5536畝，豆類1426畝，水果5674畝，全鎮生豬出欄量32574頭，三鳥飼養量186200萬只，水產養殖3900畝。橋頭鎮堅持不懈地做好防洪、抗旱工作，全力推進災后復產和災后重建工作，使農業基礎地位進一步得到鞏固。

橋頭鎮經濟延續了上一年的良好勢頭，鎮域經濟繼續保持又好又快發展的態勢。堅持以項目落實為依托，全面促進工業經濟發展，并進一步加大招商引資力度，增強發展后勁。橋頭鎮在服務投產項目、跟蹤在建項目的同時，千方百計加大招商引資力度，不斷引進工業項目。

2011年，橋頭鎮扶貧開發“雙到”工作在掛扶單位的大力支持下進展順利，成績良好。需要掛扶的294戶貧困戶全部實現提前一年脫貧，村集體經濟收入達到脫貧標準，“廣東省扶貧濟困日”活動成功開展，低收入住房困難戶住房改造工作進展順利。橋頭鎮的低收入住房困難戶51戶，全面完成住房改造任務。此項工程的開展，極大改善了低收入住房困難戶的居住環境，使住房困難戶住有所居的愿望得以實現。

鎮黨委、政府心系人民，情系群眾，高度重視民生工作，強化責任，把民生工作抓出實效、抓出成績，讓群眾切實得到實惠。在全面完成農村安全飲水工程建設后，橋頭鎮繼續加強建后管理，不斷深入推進村村通自來水的規劃和建設工作，進一步解決農村自來水飲用水問題；認真做好農村合作醫療和居民醫療保險報銷工作，有效杜絕農民“因病致貧”現象發生，同時積極開展2012年城鄉居民醫療保險工作，使其覆蓋面達到100%，全面完成了市社保局下達的醫療保險任務；積極開展農村富余勞動力轉移工作，全面完成上級下達的勞動力培訓任務，加強農民工技能培訓和農村青年技能培訓，提高農民工和農村青年的就業率，增加農民經濟收入；繼續完善鎮域公路建設，全年共投入公路建設資金510多萬元，為促進農村經濟發展奠定了堅實的基礎；新農村建設得到加強，相關工作穩步推進，重新規劃選址亞婆石廖屋幸福新居作為新農村建設示范村，力爭打造一個符合現代化標準的新農村。

2011年，橋頭鎮還投入3000多萬元進行墟鎮建設，確保各項市政工程按時建成投入使用，使廣大居民真正體會到實實在在的變化。

招商引資工作取得新突破

致遠、神特、東橋、新東鋼、實益長豐順利生產并實現了工業產值24.8億元，比2007年1.5億增長了23.3億元。

黑馬涂料、啟利達、精益五金、益旺畜牧、新東鋼二期均建設順利，前四家企業有望今年投產，新東鋼二期預計明年可以投產，僅新東鋼屆時可實現產值70億。

深粵華、億利鴻源、清遠優瑞、清遠優立美克、英德天龍、英德立地木業、外嶺山泉水等企業正在籌建之中。

此外，新材料基地正在征地之中，可容納企業十多家，有望三年內達到100億元的工業強鎮。

“三農”工作得到強勢推進，

農村基層工作成績顯著

農業基礎地位得到進一步鞏固。2011年實現農業產值2.3億元，自2007年以來年均增長10%，農村人均純收入5918元，自2007年以來年均增長11%，農民生活水平顯著提高。五年來，全鎮共投入資金1550萬元，對博下水庫、將軍大塘、三叉塘、石角大塘、板甫水圳、紅聯水圳、潭坑勞綠圳等主要水利設施，進行了除險加固。

鄉村橋梁道路躍上新臺階，交通環境得到徹底改善。五年來共投入資金4800多萬元，鋪設了45條道路，總里程160公里；投入1600萬元，建設好博下大橋和板甫徐屋大橋。2010年被清遠市老促會評為老區公路建設先進鎮。

農村飲水安全，林權制度改革，扶貧“雙到”工作順利完成。投入3100多萬元，解決了全鎮24568人的飲水不安全問題，解決了長期困擾橋頭發展的難題：108200畝的林權證得到順利發放，17宗山林糾紛得到有效調解，得到市委市政府和人民群眾的一致好評；博下、潭坑商業物流中心已建成投入使用，51戶低收入住房困難住戶已完成住房改造任務，亞婆石廖屋新村已動工建設。

城市化水平得到新提升

五年來，橋頭鎮投入資金3600多萬元，強勢推進城鎮工程建設：投入1400多萬元建設新行政服務大樓；投入450多萬元建設南北中軸線；投入1000多萬元建設人民廣場和橋頭公園；投入200多萬元完成路燈安裝；投入300多萬元進行“三邊”整治工作；投入30多萬元打造樣板街；投入30多萬元安裝視頻監控。

社會各項事業取得全面進步

教育、衛生工作得到強勢推進，完成各項目標任務，成績顯著。橋頭鎮認真貫徹實施“教育強鎮，衛生護鎮”理念。使廣大群眾實現“讀者有其書，病者有其醫”的目標。

計劃生育得到強勢推進，創建“雙無”工作成績顯著。橋頭鎮率先出臺了《橋頭鎮計劃生育基金管理辦法》，成功穩定橋頭鎮低生育水平，連續四年實現“雙無”目標，連續多年被評為先進鎮，并于2010年成功升為“計生”一類地區管理。

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醫院總支出也代表醫院規模，但更直接的指標是職工數和床位數。在職職工數與人均產出的相關系數為0.045，說明總體上醫院職工多的人均產出沒有降低，增加人員與增加服務量是相適應的。醫院實有床位數與人均產出的相關系數為0.367，P<0.01，說明總體上醫院床位多的人均產出稍有增加。醫院實有床位與病床使用率的相關系數為0.124，P>0.05，說明醫院床位多的病床使用率沒有下降也沒有上升。在職職工數與人均診次費用的相關系數為-0.161，P>0.05，與每床日收費水平相關系數為0.421，P<0.01，與出院病人費用的相關系數為0.438，P<0.01，說明較大醫院病人診次費用沒有增加，而出院病人費用增加，可能是與收住較多重病患者有關。

固定資產與績效

在職職工數與人均固定資產的相關系數為0.717，P<0.01，隨職工數增加，固定資產以更快的速度增加。隨固定資產增加，萬元固定資產工作量產出快速下降，固定資產與萬元固定資產工作當量相關系數-0.44，P<0.01，固定資產與人均工作量相關系數0.372，P<0.01，隨著固定資產的增多，人均工作量有輕度上升，但萬元固定資產產出效率下降很快。張彥琦等對重慶市縣以上醫院的規模效率研究指出多數醫院為規模效益遞減型[2],也可說明多數醫院固定資產在現有工作量情況下不需要再增加；即使工作量增加，多數醫院固定資產不增加也可滿足需要。平均萬元固定資產工作當量為74.44診療人次，或者每萬元固定資產平均產出2.17出院人次和24.21診療人次。

政府財政補償與績效

按農民年純收入分為上、中、下3個水平代表所在的縣市的貧富，富?？h市醫院平均得到1146萬財政補助，而中、下經濟水平縣市醫院分別得到448萬元和449萬元。分別占其總支出的6.61%、4.39%和4.76%；占其業務支出的6.85%、4.45%和4.88%。政府補償量與醫院人均工作量、人均業務支出、業務支出、業務收入相關系數都小于0.1，政府補償的多少與業務支出、工作效率沒有直接數量相關關系。政府補償與醫院規模無關，與在職職工數的相關系數是0.107，與實有床位的相關系數是0.055。政府補償與出院病人人均費用、每診次平均費用、每床日平均費用的相關系數在0.1左右，政府補償多的也沒有產生病人費用下降的作用。醫院得到補償多的是因為縣市財政情況好，貧困縣市即使醫院規模大補償也不多。這與眾多專家以醫院績效為基礎的補償意見不一致[3-5]。

業務收入與績效

醫院業務收入與工作當量的相關系數為0.948，說明業務收入密切地隨服務量增加。業務收入、人均業務收入與每床日收費水平、出院者平均費用的相關系數在0.5至0.6之間，P<0.01，即業務收入多的醫院人均業務收入也高，床日收費水平、出院者平均費用也高。

縣市經濟、居民收入與績效

縣市人口數與醫院規模有密切相關關系?？h市經濟狀況對醫院規模有影響，農民純收入與縣市人口沒有相關關系，但與醫院在職職工數和實有床位數有正相關關系。農民純收入水平與醫療費用相關，收入水平下、中、上的診次費用分別是83元、90元、103元，P=0.060；平均住院日分別是6.9天、7.2天、8.6天，P=0.000；住院床日平均費用分別是442元、485元、586元，P=0.000；出院病人平均費用分別是3024元、3490元、5003元，P=0.000。富?？h市出院病人費用比貧困縣市多近2000元，有3種影響因素：（1）居民需求高，使用了一些非基本醫療或藥物；（2）醫院收費價格高或誘導需求多；（3）醫院技術水平高，吸引了較多重癥疑難病人。3種因素各占多大比重是一個很難分清的問題，特別是病人需求高與醫生誘導需求，在病人經濟狀況較好的情況下醫生提議用較貴藥物或多檢查病人容易遵從。通過大量抽樣并由專家對病歷、處方進行檢查討論能夠大致分清三者的比重，但是是很繁重的工作。對于那些可能給病人帶來一些好處的誘導需求，如增加免疫力的藥物、看似無關緊要的心電圖檢查等，專家的評判意見也常不一致。從現有醫療質量和技術水平指標上如出入院診斷符合率、手術前后診斷符合率、急危重患者搶救成功率、住院病人手術率等看不出與縣市經濟水平有相關關系。醫院規模，即在職職工數與入出院診斷符合率有低度相關，r=0.245，P<0.05，與其他質量指標無明顯相關關系。醫療質量與醫院規模、經濟環境等沒有明顯關系可能是兩種原因，其一是資料可靠性差，如有的醫院為提高聲譽而作假；其二是指標不科學，收入危重疑難病人亡率高，搶救成功率低。

業務支出回歸分析

業務支出代表了醫院的業務運行成本，醫院得到相當這個成本的資金就可正常運行。把眾多可能的影響因素放入業務支出的回歸分析可以得到決定系數高達95%的回歸方程，但對于政府以績效為依據的補償有些指標不適合，如業務支出與實有床位數有密切的關系，我們當前希望控制醫療費用，根據需要增設床位，政府按床位補償可鼓勵醫院單純增加床位，所以不應把實有床位數放入回歸；農民收入高醫療需求增高，業務支出增加明顯，在醫院的籌資能力上不得不考慮。社會效益的主要指標是診療人次和出院人次，醫療質量和費用控制也是社會效益，但當前醫療質量指標不科學，難以真正代表醫院的服務質量。固定資產因為必須有維護費用，所以放入回歸，回歸結果見表2、表3。貧困縣市收費低，費用控制指數與業務支出有明顯關系，在政府補償時也需要考慮，放入回歸后見表3。費用控制指數采用每門急診人次平均收費水平、每床日平均收費水平、出院者平均醫藥費用、藥品收入占業務收入比重4項指標合成，收費水平低、藥品收入占業務收入比重低者給以較大分數。

結論

篇10

古羅馬著名建筑理論家維特魯威（Vitruvins）在《建筑十書》中提出實用、堅固和美觀是建筑的三要素，其中實用便是指建筑的目的性。人們建造房屋，總要有一定的目的，獲得實用的空間是主要目的之一，它包含兩個層次的含義：（1）經濟是前提，即造價不高；（2）核心為適用，即滿足新時期下的需求。新時代的居住建筑應該是在“海納百川，兼容并蓄”的基礎上尋求真實的表達，應該是理性的（rational）、社會的（social）、舒適的（comfortable）和成熟技術的（technician）。經濟性是專業人員和普通居民都甚為關注的焦點，在這里經濟性是指住宅的指標和標準能夠與社會經濟發展水平和中低收入居民的購買能力相適應。經濟性本質上是具有“質”的內在規定性的“量”的問題?！百|”是經濟性的內容“，量”是衡量經濟性的標尺，是經濟性的外顯。

1）相對造價低一次性投資可直接歸為造價問題。為了對造價問題客觀評析，可以通過分析住宅建筑成本構成入手，從降低開發成本的角度對減少一次性投資的費用，做主觀的努力。從開發總成本構成中可見占成本比例最高的三個部分是國有土地出讓金（11%~12%）、拆遷補償費（20%）、建安成本（40%），這三項即占總成本的70%，因而要降低開發成本主要應從這幾部分著手。但是土地出讓金和拆遷補償費往往不是開發商可以決定和控制的，所以建安成本的影響最為直接，降低建安成本尤其是土建工程費（占建安成本的80%~85%）是提高居住建筑經濟性的主要手段。

2）住宅功能空間優化通過設計獲得良好的平面組織形式、平面使用系數，從而提高空間使用效率。套內空間的組織形態是由界面、場所、流線、尺度共同組成，與平面布局息息相關。由于套內空間是居住建筑的主要功能空間，其體形的準確定位，面積的科學配置都顯得尤為重要。因而通過套型的合理布局，盡量節約空間，減少不必要的浪費，是利用設計手段增加使用面積的最有效辦法。

3）降低住宅日常運行耗能指數經常性費用也是住宅經濟性評估的重要指標。我國幅員遼闊，各地氣候的差異非常大。寒冷地區與嚴寒地區冬季需采暖，而采暖將消耗數量驚人的煤炭資源；同樣，夏季制冷的耗電量同樣不容忽視，因此減少能源消耗是迫在眉睫的工作。首先要通過規劃設計確定建筑的最佳方位，最大化地利用當地氣候條件，利用可再生的自然資源，然后要科學地應用新技術，選擇合理的采暖、制冷方式達到節約能源的目的。

2創作目標

1）安全•高效居住建筑是人們家居生活的載體，設計時應符合適用、安全、衛生、經濟等要求，創造出舒適優美的居住環境?？梢哉f，安全其實是人們對住宅的最根本要求。住宅的安全包括結構牢固、防火、抗震、防盜、防雷等多方面的內容。住宅小區的安全防盜，一直是一個不得不面對的現實問題。如常見的是美觀的住宅外立面安裝著各式各樣的防盜欄桿，一方面對住宅立面破壞較大，讓居住者感覺形同關在籠子里(見圖1)；另一方面，對一個現代文明城市的形象也有所損壞。由于我國經濟發展不平衡，精神文明程度還有待提高，住宅區封閉式管理可能是較多采用的辦法。圖1防盜欄桿對立面的影響建筑師在規劃設計階段應盡可能綜合考慮，利用簡便適宜的設計措施輔助物業管理，把各種安全隱患降低到最小，達到高效管理社區的目的。例如：盡端式的道路布置起到易于防范的作用；充足的夜間路燈照明可起到安全作用；住宅的低層外墻及管線防止攀爬；尤其要注重為弱勢人群的安全提供保障，如設置殘疾人士的無障礙通道等等。

2)舒適•健康住戶人口、家庭及構成的現狀和發展是我國城市住宅設計最基本的依據。住宅設計是以住戶為對象的物質產品，要設計好住宅就必須研究使用對象———住戶。住戶是以空間的占有來劃分的，戶所占有的空間對象稱之為住戶。

（1）家庭規模小型化戶人數指一戶家庭人口數量的多少和家庭組織范圍的大小。戶人口數減少將導致社會家庭總數的增長速度超過人口總數的增長速度，從而加大了住房的需求量。從家庭人口分布來看，有逐步向3口~4口戶集中的趨勢，因此，適應少口戶的住宅套型將占主導地位。

（2）核心家庭將是住宅設計的主要對象與家庭小型化這一趨勢相一致的是家庭類型的核心化。核心戶和主干戶家庭是目前我國城市家庭的主要結構類型，合計占全部家庭類型的近90%。傳統的聯合家庭已大大減少，預計在今后是以核心家庭為主，主干家庭為輔，其他類型家庭占極少數的格局。小家庭兩代戶將是住宅設計的主要針對對象。從家庭的戶型結構分析，兩代戶占68%，三代戶占18.5%。代際構成也發生了相應的轉變，過去大多數是以三代家庭為主，而現在兩代戶則占絕大多數，這與家庭小型化的趨勢是一致的。（3）消費群體狀況分析在對購買住宅人群的調查中，30歲~45歲的市民成為購房主體，占總數的45%，其次是46歲以上的占30%，中年人比例較往年有明顯下降，而20歲~30歲的年輕人所占比例則大幅度升高，顯示出20歲~30歲的年輕人購房欲望日漸強烈。由于不同年齡階段的經濟能力的不同，實際購房者的年齡集中在30歲~45歲之間，形成一種購房主體年輕化的趨勢。針對這部分人群，居住面積一味求大的設計并不十分科學，也會失掉更大的市場。一般使用面積在80m2左右的套型被看好。而三室一廳房間的袖珍小套型的需求也會十分廣泛，但總面積在趨小。不少套型已把三室一廳面積控制在100m2以內，人稱“袖珍三室”，一方面避免房間面積過大抬高總價，另一方面應考慮孩子長大的分居趨勢。綜上，在符合市場的前提下，消費群體需求側重的明顯特點，對套型規模、套內面積和套內布局的合理控制有很強的現實意義。

3建筑單體經濟性分析

3.1典型平面經濟性分析

1）板式住宅板式住宅是一種傳統的住宅形式，如圖2、圖3。廣義來說，我國歷代民居均是以矩形平面為主；狹義來說，主要是建國以來就一直大量使用以一梯兩戶為主，具有南北雙側采光的板式住宅平面形式。圖2北京回龍觀二期戶型平面圖3北京回龍觀二期外觀①優點整體及套內空間布局都較簡單?；疽砸惶輧蓱魹橹鳎粠缀跛邪迨阶≌矫嫣變瓤臻g布局都是起居室和主臥室在南向，次臥室在北向，廚房、衛生間在北向近樓梯間處布置。采光、通風條件較好。由于每套均是南北雙側采光，因而所有使用空間都可直接采光；南北雙側開窗對于夏季穿堂風特別有利。此種型式便于連排建設。②缺點土地利用效率低，住宅小區的容積率小。③經濟性分析板式住宅平面最適合于一梯兩戶的住宅，多以連排形式建造。在板式住宅節地設計中應緊記縮小住宅單元面寬、加大進深對節地效果影響顯著這一點。板式住宅單元平面設計時應在保證主要居住空間的開間尺寸與合適比例的前提下，通過縮小輔助房間開間、減小樓梯間開間以及合理組織單元布局等方法來緩解自身平面形式對節地帶來的不利影響。建議平面尺寸范圍：開間（10m～13m）×進深（13m～15m）。

2）點式住宅點式住宅，由于四個方向均可開窗，因而每戶都可以獲得較好的通風條件，其中一些平面形式如果減少兩側開窗，也可以形成連排住宅的格局（見圖4、圖5）。圖4某點式住宅平面圖5某點式住宅立面①優點適用范圍廣?？蓡为氁粭澖ㄔ?，也可連排建造，適用于從4戶到6戶的各種布局（以一梯4戶～6戶為主，在一些大進深住宅中可以做到一梯8戶或10戶）。平面布局緊湊，用地經濟性好。②缺點點式高層布局時，許多地產廣告中均喜歡標榜“戶戶朝南”，但有些空間始終處于陰影區域，采光效果并不理想。

3.2剖面設計經濟性分析

住宅坡屋面設計的根本意義在于，使5層的住宅間距獲得6層的面積和7層的高度。坡屋面的節地源于控制住宅間距的檐口計算高度的降低，源于從住宅用地中減去了一層住宅高度所形成的陰影區的面積，即節省了住宅用地。節地住宅的坡屋面設計，重要的一點是選擇好恰當的屋頂坡度。這取決于兩個因素：一是當地的日照條件，尤指當地冬至日太陽正午高度角的數值；二是坡屋頂下部空間的利用情況。二者要兼顧，過緩屋頂空間太小，利用價值不大，過陡屋頂又可能遮擋陽光，坡度適當是獲得良好節地性能的關鍵。

3.3住宅層數經濟性分析

1）住宅層數與節地關系一直以來，對于低層、多層和高層住宅的節地性能進行了大量研究，進而提出了“低層高密度”、“多層高密度”和“中高層住宅”等概念。由住宅層數與容積率對應變化關系的比較可知，隨著住宅層數的增加，容積率也在增加，但增加的速度逐漸減緩。由于現行建筑防火設計規范中的高層住宅山墻間距加大，容積率相應在9層～10層間出現轉折，反而下降，10層與7層基本相符，11層～14層與8層、9層比較接近[1]。

2）住宅層數與造價關系增加住宅層數是節省建筑用地的有效途徑之一，但隨著層數的增加，施工措施也隨之增加。在設計方面消防、供電、樓內交通及結構等措施也隨著層數的變化而要求不同。住宅層數越多定點位移越大，在結構計算水平力時需要增加建筑整體剛度。層數越多、垂直承受力也越大，因而支撐部件的斷面、強度和配筋要相應提高。9層以上的高層住宅，除了要考慮地震力的影響以外，還要考慮結構頂點和各層之間的水平位移，因而需加強建筑物的整體剛度，增加材料用量和施工難度，使造價大幅度增加。層數越多，每立方米造價越高。住宅設計需要根據不同層數、按照防火規范劃分的條件，采取相應的防火措施。此外，由于樓房總高加高，生活給排水也要采取加壓或提升的措施，也增加了費用。由于消防措施增長的造價見下表：表1消防措施增加造價除了上述幾個方面的影響外，還增加了樓內交通面積及技術層。據統計，中高層垂直和水平交通面積占總面積的8.20%～11.30%，高層占9.30%～11.50%。技術層面積在中高層總面積中約占1.20%～1.90%。高層約占0.70～1.40%。這兩部分面積在總面積中所占比重與總樓層數的關系是：樓層總數越多，所占比重越小，分攤的造價越少。多層住宅從節約結構造價、節省工期等角度來看仍是比較經濟的。但從宏觀考慮我國土地資源有限，因而中高層、高層住宅仍然是不容忽視的發展方向。中高層工期短、結構造價相對較低但交通面積和技術層面積的分攤造價較高；高層工期長、結構造價相對較高但交通面積和技術層面積的分攤價格較低，因而各有優勢，設計時可綜合考慮加以取舍。

3.4住宅層高經濟性分析

1）住宅層高與節地關系降低層高對住宅節地的意義實際上同采用坡屋面設計的本質是一致的，同坡屋面設計相比，降低層高對住宅節地效能的提高要小得多，而且不會增加建筑面積，因而容積率變化不明顯。但降低層高可以較方便地作為一種行政性的規定而得到廣泛的推廣采用。因此，從更廣泛的范圍講，節地的規模和效益也是相當可觀的。

2）住宅層高與造價關系降低住宅層高可節省垂直結構數量，從而降低造價。降低層高還可以減輕結構自重，節省基礎造價。通過上述分析可知，建筑體型對節地、工程造價等經濟性能影響較大，因而建筑單體設計時，要注意對建筑體型進行控制。在板式單元平面設計時，通過套型面積合理配比、套型靈活布局等方式，達到縮小開間加大進深的節地目的；可以采用坡屋頂形式或平屋頂退臺的方式增加對土地利用率，綜合考慮工程造價和節地效果，建議住宅層高控制在2.65m～2.8m。

4節能體系經濟性分析

由于對節約能源與保護環境意識的不斷提高，圍護結構的保溫性能受到更大的關注。加氣混凝土外墻、內保溫復合外墻、夾心復合外墻、外保溫復合外墻等墻體設計隨之出現。外墻外保溫技術的特點尤為突出，已成為我國一項重要的基本建筑節能技術。外墻外保溫，可用于新建墻體，也可用于已有建筑外墻的改造。它是由保溫層、保溫板固定層、面層和輔助材料組成。對外墻進行保溫，無論是外保溫、內保溫，還是夾心保溫，都能使冷天外墻內表面溫度提高，使室內環境氣候有所改善，只是采用外保溫技術效果更加良好，其特點是：

1）可避免產生熱橋過去的外墻既要承重又要起保溫作用，外墻厚度自然加厚。采用高效保溫材料后，墻厚得以減薄，在采用同樣厚度的保溫材料下，外保溫要比內保溫的熱損失減少約1/5，從而更加節約熱能。

2）室內溫度較穩定進行外保溫后，由于內部的實體墻熱容量大，室內能蓄存更多的熱量，使諸如太陽輻射或間歇采暖造成的室內溫度變化減緩，室溫較為穩定，生活較為舒適。

3）內部墻體受到保護室外氣候不斷變化引起墻體內部溫度較大變化發生在外保溫層內，內部的主體墻冬季溫度提高，濕度降低，溫度變化較為平緩，熱應力減少，因而主墻體產生裂縫、變形、破損的危險大為減輕，壽命得以大大延長。