北京理工大学应用光学第六章概述.ppt

由此可见，光能损失非常大，镀膜以后，透过率为 投影系统及其光能计算 §10-5 投影仪的作用及其类别 §10-6 投影仪中的照明系统 §10-7 投影物镜 §10-8 投影系统中的光能计算 问题：夜晚直接用人眼观察星星以及用望远镜观 察， 哪种情况感觉亮？如果观察的是月亮呢？ 通过望远镜观察的主观光亮度 § 6-11 一、发光点 1、D?≤ a: 望远镜出瞳小于等于眼睛瞳孔直径 进入仪器的光通量 从仪器出来的光通量 通过仪器观察的主观光亮度 如果发光强度I一定，则口径 越大，观察距离可以越大，即可以发现更远的星星 通过仪器观察的主观光亮度 如果观察距离一定，则口径 越大，发光强度I可以更小，即可以发现发光更微弱的星星 总之，对天文望远镜来说，口径越大越好 2、D? a: 望远镜出瞳大于眼睛瞳孔直径 D Da a D′ 比较：将两种情况下的主观光亮度与人眼直 接观察时对比： D≤a 时的主观光亮度之比 Da 时的主观光亮度之比 Γ＝Da/a 例：某天文台有一天文望远镜，口径为2.16米，人眼瞳孔在夜晚为a=8mm。 D≤a 时的主观光亮度之比 Da 时的主观光亮度之比 Γ＝Da/a D’a情形：例如视放大率为10，则可以提高约100倍 二、发光面 1、D a: 望远镜出瞳小于瞳孔直径 进入眼睛光束 D 望远镜的像的光亮度L L =τ仪L 主观光亮度 与人眼直接观察时对比： 2、D?≥ a: 望远镜出瞳大于等于瞳孔直径 与人眼直接观察时对比： D a D=a 进入的光束D＝ΓD=Γa;面积大了Γ2倍，dΦ大Γ2倍； 视网膜上的像大了Γ倍，面积大了Γ2 倍； 光照度不变。但望远镜有吸收反射损失，所以照度有下降 a D 进入的光束D＝ΓDΓa;面积放大不到Γ2倍； 视网膜上的像还是大了Γ倍，面积大了Γ2 倍； 光照度减小。再加上望远镜有吸收反射损失， 主观光亮度降低 Da D′a 主观光亮度降低的少一些 a §6-12 光学系统中光能损失的计算 一、光能损失的原因 Φ Φ1” Φ1” Φ2” Φ2’ 1、光束在光学零件表面的反射； 2、光束通过介质时的吸收。 影响：光学系统成像光亮度降低 像的清晰度下降 形成寄生像 二、反射损失计算 反射系数 ：介质分界面反射光通量和入射光通量之比 Φ Φ1” Φ1” Φ2” Φ2’ 二、反射损失计算 Φ Φ1” Φ1” Φ2” Φ2’ 三、吸收损失计算 l dl Ф Ф’1 Ф+d Ф Ф2 实验表明：入射光通量越大，吸收越大，光线所走路程越长，吸收越大 三、吸收损失计算 l dl Ф Ф’1 Ф+d Ф Ф2 如果同时考虑光能的反射和吸收损失，则有 实际情况下： ：是分界面两边介质n, n’和光束入射角I的函数。 介质折射率变化ρ变化曲线 光束入射角I改变时ρ的变化曲线 冕牌玻璃：0.04 火石牌玻璃：0.05 I 40度时，反射系数基本不变，可以不考虑由于入射角的变化而引起的变化。 对于具有金属镀层的反射镜，由于反射层的吸收和散射，也要产生光能损失。光能损失的大小与所镀物质有关。 镀铝 0.85 镀银 0.90 ：透明系数平均值 0.99 综合考虑，代入公式 透过率公式 其中： N1：镀铝面数 N2：镀银面数 N3：冕牌玻璃和空气接触面数 N4：火石玻璃和空气接触面数 ：沿光轴计算的玻璃总厚度（以厘米为单位） 为了减少光学零件表面的反射损失，可以在光学零件表面镀增透膜。 最常见的化学镀增透膜使反射损失降到0.01, 此时，公式变为 例：计算周视瞄准镜的透过系数 1 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 0.3 2.6 5.28 0.35 0.2 2.9 0.3 0.1 0.52 0.52 0.1 冕 冕 冕 冕 火石 冕 冕 火石 冕 冕 火石 保护玻璃 直角棱镜 道威棱镜 物镜正透镜 物镜负透镜 屋脊棱镜 分划板 目镜第一透镜 目镜第二透镜 目镜第三透镜 目镜第四透镜 1 2 3 4 5 6 7 镀银面数 与空气接触的表面数 透镜厚度或棱镜展开厚度(cm) 材料 名称 零件号 镀膜以后，透过率大大提高 如果不镀膜，透过率为 应用：测定光源发光强度 标准光源 待测光源 I1 I2 l1 l2 两个完全相同的漫反射表面，标准光源I1，l1已知, 用眼睛观察两表面，由光照度公式 移动待测光源，改变l2,即改变E2，当眼睛观察两表面同样亮时(E相等)，测出l2，由 得出 可以求得I2 计算举例1：桌面OB上方有一盏100W钨丝充气灯泡P，光源在各方向均匀发光，灯泡可在垂直桌面方向上下移动，问灯泡离桌面多高时