第四章 光仪器的基本原理0.ppt

第四章 光学仪器的基本原理 4.1 人的眼睛 4.2 助视仪器的放大本领 4.3 目镜 4.4 显微镜的放大本领 4.5 望远镜的放大本领 4.6 光阑 光瞳 4.7 光度学概要——光能量的传播 4.8 物镜的聚光本领 4.9 幻灯机的聚光和成象 4.10 单色象差概述 4.11 正弦定理和正弦条件 4.12 近轴物近轴光线成象的色差 4.13 助视仪器的分辨本领 4.14 分光仪器 的分辨本领 二、望远镜的聚光本领 相对孔径 象面照度 d ——望远镜物镜孔径 d/f ——相对孔径 反射式望远镜相对孔径 1/3.33 折射式望远镜相对孔径 1/18.9 三、照相机的聚光本领 象面照度 { 远物 近物 F数(光圈数）——相对孔径的倒数，即f /d 通常用F 1:K 表示物镜的相对孔径. 如国产海鸥DF型照相机 F 1:2 F数 f /d 1 1.4 2 2.8 4 5.6 8 11 16 相对 孔径 d/f 1/1 1/1.4 1/2 1/2.8 1/4 1/5.6 1/8 1/11 1/16 象面 照度 *4.10(12) 象差 单色象差 轴上点 （宽光束） 球 差 轴外点 轴外近点 （宽光束） 彗 差 轴外远点 （细光束） 象 场 弯 曲 象 散 畸 变 枕 形 畸 变 桶 形 畸 变 象差的分类 色差 由于透镜对 不同波长光 会聚能力不同 引起的 图 色差： 阿贝数（V数） nD——黄色折射率 nF——蓝色折射率 nC——红色折射率 消色差 1. 两种不同材料胶合 2. 同种材料组合 满足 则， 4.13 助视仪器的分辨本领 前 言 衍射作用不容忽视 光学系统中，透镜相当于圆孔 理想成象 点物 ? 点象 考虑衍射现象 点物? 爱里斑 圆孔衍射 爱里斑 { ? ? ? ? ? ? ? 分辨不清 * * 4.8 物镜的聚光本领 *4.9 幻灯机的聚光和成象 *4.10 单色象差概述 *4.11 正弦定理和正弦条件 *4.12 近轴物近轴光线成象的色差 4.13 助视仪器的分辨本领 4.14 分光仪器 的分辨本领 *4.1 人的眼睛 一、人眼的结构 （从光学仪器的角度来讲） 图 从几何光学的角度， 人眼 照相机 是一个精密成象的 光学仪器 瞳孔——控制进入人眼的光通量。 几个名词： 晶状体——可调焦距的凸透镜。 视网膜——接收象。 二、简化眼 从几何光学的观点来看，人眼是一个由不同介质 构成的共轴光具组，因而可以简化成单折射球面 的简化眼。 F n=1 n=4/3 f =22.8mm 三、人眼的调节功能 正常眼 远点∞ 近点（随年龄变化） 明视距离 25 cm { 非正常眼 近视眼——远点不在∞，凹透镜矫正。 远视眼——近点变远，凸透镜矫正。 散 光 ——角膜曲率不均匀。 { 光焦度： 单位：屈光度=1/米 度数=100×屈光度 4.2 助视仪器的放大本领 一、放大本领的 概念 1. 眼睛对物体大小的感觉 u 物体对人眼张开的视角u 2. 放大本领 -l u P Q P Q -l Q P l：不用助视仪器在视网膜上的象长。 l：用助视仪器在视网膜上的象长。 u：经助视仪器后的象对人眼张开的视角。 u { 远物：对人眼张开的视角。 近物：放在明视距离处，对人眼张开的视角。 二、放大镜 ? 25 cm F u u 透镜的放大本领： y y y -s ∴ 4.3 目镜 一、目镜的作用 目镜是复杂的放大镜，其特点：M大，视场大， 可以校正象差。 目镜一般由两个或 几个薄透镜组成 接目镜（视镜） 向场镜（场镜） { 二、两种目镜 1. 惠更斯目镜 H H ? F L1 L2 组合： 消色差 特点： （1） 消色差； （2）只能接在物镜后，使成象在明视距离， 起放大作用； （3）视场大。 2. 冉斯登目镜 H H ? F 组合： 特点： （1）直接可当放大镜使用； （2）与惠更斯目镜比较，可直接作放大镜 观察实物，惠更斯目镜只能观察象； （3）整个系统比较长。 4.4 显微镜的放大本领 显微镜 物镜——一组透镜，焦距f1短 目镜——一组透镜，焦距f2 简化为 单个透镜 { F1 F2 ? ? 物镜 目镜 光学间隔△ = F1F2 △ ～ l（筒长） f1 , f2很短 ? -u -y1 y 显微镜的放大本领： ∴ 4.5 望远镜的放大本领 望远镜 物镜，f1长 目镜 { { { 反射镜—反射式望远镜 透镜—折射式望远镜 会聚—开普勒望远镜 发散—伽利略望远镜 一、开普勒望远镜 无穷远的物 物镜 目镜 ?