大学光学经典课件L5 光阑.ppt

§9 光 阑 例题：孔径都等于4cm的两个薄透镜组成同轴光具组，一个透镜是会聚的，其焦距为5cm；另一个是发散的，其焦距为10cm。两个透镜中心的距离为4cm。对于会聚透镜前面6cm处的物点，试问：(1)哪一个透镜是有效光阑？(2)入射光瞳和出射光瞳的位置在哪里？其大小各等于多少？ §11 光度学基本概念 3) 视见函数 4) 适光性和适暗性视见函数 6) 发光强度和辐射强度 * * 1） 光阑定义： 光具组内光学元件的边缘、框架 或特别设置的带孔屏障称为光阑。 2） 光阑的种类： 孔径光阑和视场光阑， 所谓视场就是能成像的物面范围。 3） 孔径光阑和视场光阑 对轴上物点光束的口径（立体角 或者发光截面）限制得最多 的光阑称为孔径光阑(有效光阑)。 对光具组成像的视场限制最多的 光阑称为视场光阑。 4）注意： 孔径光阑限制成像物点的光束口径， 视场光阑限制成像的物面范围，即物点个数。 5）确定孔径光阑的方法 (1) 把光具组中所有光阑当作物， 逐个地相对其前方系统成像。 由轴上物点向每个像的边缘引直 线，其中与主光轴所夹锐角最小 的即为入射孔径角 ， 对应的像即为入射光瞳，入射 光瞳对应的共轭物即为孔径光阑。 （3）将孔径光阑向其后方系统成像， 即为出射光瞳。由轴上像点出射 光瞳边缘连直线，与主光轴所夹 锐角即为出射孔径角 。 6）注意： （1）只能向像的边缘连线来比较谁对 光束孔径限制得最厉害。 （2）孔径光阑的位置与轴上物点的位置有关。 （3）考察的是对轴上物点通光孔径的限制程度。 （4）物点在无穷远处时，往往可以直接比较来确定。 （5）确定孔径光阑有两种方法：计算法和作图法。 7）孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳 三者之间的关系和各自的作用 孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳三者之间 的关系是物像共轭关系。 孔径光阑的作用是控制光束的入射和出射能量， 大多数情况下间接实施控制。 对入射光束的直接控制由入射光瞳来承担， 对出射光束的直接控制由出射光瞳来承担。 8）主光线和渐晕现象： 主光线的定义： 通过入射光瞳中心、有效光阑中心和出射光瞳中心的光线称为主光线。每个物点仅对应一条主光线。 渐晕现象：像面边缘逐渐变暗的现象。 1 2 3 4 1 3 2 4 a D’1 D2 D’2 D1 物面 入窗 视阑 入瞳 出窗 出瞳 孔阑 像面 L 9）视场光阑的定义 对轴外物点的主光线限制最多的 光阑称为视场光阑。 1 2 3 4 1 3 2 4 a D’1 D2 D’2 D1 物面 入窗 视阑 入瞳 出窗 出瞳 孔阑 像面 L 10）视场光阑的确定方法 （1）由入射光瞳中心向由前方系统所成 像的边缘引直线，其中与主光轴夹 角最小的锐角称为入射视场角 ， 对应的像为入射窗，入射窗对应的 共轭物即为视场光阑。 1 2 3 4 1 3 2 4 a D’1 D2 D’2 D1 物面 入窗 视阑 入瞳 出窗 出瞳 孔阑 像面 L （2）视场光阑经后方系统所成的像称为 出射窗。出射窗的边缘与出射光瞳 中心的连线与主光轴所夹锐角称为 出射视场角 1 2 3 4 1 3 2 4 a D’1 D2 D’2 D1 物面 入窗 视阑 入瞳 出窗 出瞳 孔阑 像面 L 11）注意： 在一个完整的光学系统中（两个 以上光学器件组成的光学系统）， 孔径光阑和视场光阑不能由同一个 器件兼任。 12）视场光阑，入射窗和出射窗 之间的关系 视场光阑，入射窗和出射窗三者之间 的关系是物像共轭关系。 1 2 3 4 1 3 2 4 a D’1 D2 D’2 D1 物面 入窗 视阑 入瞳 出窗 出瞳 孔阑 像面 L 视场光阑对物面范围和像面范围大小都能 限制，大多数情况下间接实施控制， 对物面范围的直接限制由入射窗来承担， 对像面范围的直接限制由出射窗来承担。 1 2 3 4 1 3 2 4 a D’1 D2 D’2 D1 物面 入窗 视阑 入瞳 出窗 出瞳 孔阑 像面 L （1）将发散透镜作为物对凸透镜成像： 代入高斯公式 像高 发散透镜经会聚透镜所成的像对物点所张的孔径角为 （2）L1为入射光瞳，其直径为4cm。 会聚透镜对物点所张的孔径角为 所以会聚透镜为同轴光具组的有效光阑 L1经L2成的像为出射光瞳，其位置和大小分别为： 1）光度学和辐射度学 光度学：研究光的强弱的学科 辐射度