成像仪器与光谱仪课件.ppt

1.光譜儀器的分類①按分光原理分：棱鏡光譜儀，光柵光譜儀，干涉光譜儀。②按用途分：分光計，攝譜儀，單色儀分光計§2光譜儀器**成像儀器與光譜儀§1成像儀器和助視儀器主要內容1.成像儀器2.眼睛3.放大鏡4.顯微鏡5.望遠鏡§1成像儀器和助視儀器幾何光學儀器分類：成像儀器、助視儀器、分光儀器①成像儀器（橫向放大儀器）：照相機（攝影機、攝像機）投影機（放大機、放映機、投影儀、幻燈機）主要用途：像的記錄、縮放及顯示②助視儀器（視角放大儀器）：放大鏡、顯微鏡、望遠鏡主要用途：放大視場角、測量角度或長度③分光儀器：分光計、單色儀、攝譜儀描述幾何光學儀器的三個要素：放大本領、分辨本領、色散本領主要用途：光譜分析§1成像儀器和助視儀器(1)照相機（電影攝影機、電視攝像機）結構組成：圖6.1-1照相機結構P1QP1P2QP2物鏡暗箱底片架照相物鏡暗箱底片架照相物鏡：由幾個單透鏡或複合透鏡組成，以消除單色像差和色差。大部分鏡頭多採用對稱或亞對稱鏡頭。光圈：照相物鏡中一個直徑可變的光闌——物鏡的孔徑光闌視場光闌：靠近底片支架處用以限制成像的橫向範圍大小的一個矩形邊框1.成像儀器§1成像儀器和助視儀器圖6.1-2典型的單反鏡頭照相機快門速度單反鏡變焦範圍調焦範圍光圈數UV鏡偏振鏡§1成像儀器和助視儀器光通過透鏡(1)，被反光鏡(2)反射到取景屏(5)中。通過一塊凸透鏡(6)並在五棱鏡(7)中反射，最終圖像出現在取景框(8)中。當按下快門，反光鏡沿箭頭所示方向移動，反光鏡(2)被拾起，圖像被被攝在底片(4)上，與取景屏上所看到的一致。§1成像儀器和助視儀器照相機的結構特點：物體相距較遠，入射孔徑角u0一般很小，物、像方均位於空氣中（n=n≈1），且物距、像距滿足：①放大本領圖6.1-3照相機的入射光瞳-xDQFDDD/2xu0入射光瞳照相物鏡的相對孔徑：入射光瞳直徑D與物方焦距f的比值D/f。改變照相物鏡像面照度的有效途徑是改變其相對孔徑的大小。圖6.1-1照相機結構P1QP1P2QP2物鏡暗箱底片架§1成像儀器和助視儀器光圈數：相對孔徑的倒數，即f/D。所謂光圈數為5.6或F5.6，f/5.6，即表示相對孔徑為1:5.6。光圈數越大，表明相對孔徑越小，允許透過物鏡的光通量越小，因而像面照度越小。快門速度：曝光時間的倒數。由於像面照度正比於相對孔徑的平方，故光圈數減小21/2倍，像面照度將增大1倍，所需曝光時間將減小一半（快門速度增大1倍）。照相機物鏡上刻度數字的含義：數字：1、1.4、2、2.8、4、5.6、8、···→光圈數數字：1、2、4、8、16(15)、32(30)、64(60)、125、250、···→快門速度意義：相鄰兩檔光圈數的比值等於21/2，而相鄰兩檔快門速度的比值為2，或快門時間的比值為1/2。②光圈數與快門速度§1成像儀器和助視儀器結構組成：照明光源、聚光器和放大物鏡結構特點：倒置的照相機，s≈f，V≈-s/f=-s/f圖6.1-4放大機結構反光鏡聚光器光源物鏡P2P1P2P1Q投影屏(2)放大機（幻燈機、投影儀、電影放映機）§1成像儀器和助視儀器（1）人眼的結構特點：從生物醫學角度：一個極為複雜的生物組織，包括虹膜、瞳孔、角膜、晶狀體、鞏膜、脈絡膜、視網膜等。從仿生學角度：一架結構極為複雜而又能夠理想成像的變焦距攝像機。角膜+晶狀體——成像物鏡；虹膜+瞳孔——孔徑光闌、入射和出射光瞳；鞏膜+脈絡膜——暗箱；視網膜——感光晶片。2.眼睛圖6.1-1眼睛的結構睫狀肌前房虹膜鞏膜視網膜晶狀體角膜瞳孔後房玻璃狀液黃斑視神經盲點F§1成像儀器和助視儀器通過睫狀肌壓縮水晶體，以改變折射球面的曲率半徑，從而改變其焦距f。觀察無限遠處的物體（將無限遠處物體成像於視網膜上）時，睫狀肌處於最鬆弛狀態，折射球面的曲率半徑約為5.7mm，物像方焦距分別為17.1mm和22.8mm。欲看清楚近處物體，須張緊睫狀肌以壓縮水晶體，使折射球面曲率半徑縮小，焦距變短。一個大小可變的孔徑光闌，用以調節進入眼睛的光通量。明亮的環境中，瞳孔較小；較暗的環境中，瞳孔將變大。圖6.2-1眼睛的結構睫狀肌前房虹膜鞏膜視網膜晶狀體角膜瞳孔後房玻璃狀液黃