光学仪器的基本原理概要.ppt

放大本领: 注意:1).f1’0,f2’0, M0,故形成的是倒立的像. 2).物镜的焦距f1’越长,目镜的焦距f2’越短,则M越大. 3).目镜的物方焦平面在镜筒内,可放置分化板叉丝进行测量. 4).眼睛的位置O在镜筒外,视场较大. 5).镜筒长度L=f1’+f2’,镜筒较长. 四.伽俐略望远镜（Galileo telescope） 1.结构特点:目镜为发散透镜,物镜为会聚透镜,且物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合. 2.光路原理:远物Q射来的平行光束,经物镜会聚后,原来应成实像于Q’, 这对于目镜来说应作为虚物,最后成正立像P”Q”于无穷远处. 3.放大本领: 无穷远物体对人眼所张的视角U: 最后的像对人眼的视角U’’: 放大本领: 注意:1).f1’0,f2’0, M0,故形成的是正立的虚像. 2).目镜的物方焦平面在镜筒外,无法放置分化板. 3).眼睛的位置O理论上位于在镜筒内,实际进入眼睛的光束范围因此而受到限制,故视场较小. 4).镜筒长度L=f1’-f2, 筒长较短. 由于光学间隔为零，给望远镜系统带来显著特点: 1.望远镜系统是一个无焦系统，合成焦距无穷大;即入射光出射光均为平行光； 2.整个系统的横向放大倍数是定数，与物体位于何处无关，即系统的横向放大率不再是物距的函数. 五.激光扩束器 1.定义: 将光束的横截面扩大的光学仪器. 激光扩束器 : 将激光束的横截面扩大的光学仪器. 2.装置:倒用的折射式望远镜是很好的激光扩束器. 显微镜的物镜(40×、100×),也可作简单的激光扩束器. 六.反射式望远镜 结构:大型天文望远镜的物镜是用孔径大的反射镜制成的. 特点:消色差，校正球差. 牛顿反射物镜 格雷戈里反射物镜 抛物面 椭球面 抛物面 抛物面 双曲面 卡斯格伦反射物镜 施密特反射物镜 球面镜 校正透镜 例5.一伽俐略望远镜,物镜与目镜相距12cm,若视角放大率为4,问物镜与目镜的焦距各为多少? 解: 例6.设计一架4倍的望远镜.已有一块焦距为50cm的凸透镜作为物镜, 问当制成开普勒型与伽利略型望远镜时目镜焦距各为多少?筒长各为多少? 解: 4.6 光阑（stop） 光瞳（pupil） 一.光学成像系统的光阑 1.定义:光学系统中凡是对光能量有限制作用的元件. 如:透镜的外缘,开孔(照相机的光圈),光屏(底片的尺寸)… 2.有效光阑:光学系统中,对整个系统光能量的传播范围起决定性作用的那个光阑. P P’ 加入光阑,光束受到限制 改变光阑的位置,对光束的限制作用改变. P P’ P P’ 对光束起限制作用的是透镜本身. 改变光源P的位置, 透镜对光束的限制作用改变. 对光束起限制作用的是光阑. P P’ P P’ 注意:有效光阑的确定是以成像物体的确定为前提,即同一系统中,当物体的位置不同时,有效光阑可能不同. (1) 保证近轴条件,改善成像质量(像的清晰度),但不改变像的形状和位置; 3. 光阑的作用： (3) 控制成像空间的范围,控制像面大小． (2)调节和控制成像光束的立体角,即光流的大小,调节像的亮度;立体角小时可加深成像的纵向范围,控制景深; 4. 光阑的种类: (1) 有效光阑:诸挡光孔中,最有效的控制成像光束光能量者,即控制成像光束的立体角,简称孔阑． (2)视场光阑:诸挡光孔中,最有效的控制成像物空间范围者,简称场阑． 瞳孔 人眼瞳孔:有效光阑, 窗 窗:视场光阑. 物点 A B A’ B’ 有效光阑 视场光阑 底片 二. 光瞳（pupil） 有效光阑的作用:限制轴上物点成像光束的孔径角. 注意:确定有效光阑首先要明确是对主轴上哪个物点的孔阑. 入射光瞳(入瞳):有效光阑对前方光学系统所成的像. 出射光瞳(出瞳):有效光阑对后方光学系统所成的像. 入瞳对轴上物点的张角称入射孔径角. 出瞳对轴上物点的共轭像点的张角称出射孔径角. 方法:将系统中各光阑分别经其前面的光学元件成像于系统的物空间,其中对轴上物点张角最小的那个像所对应的光阑称系统的有效光阑. 三. 有效光阑、入瞳、出瞳的确定方法 光阑为孔阑,其相对于前面的光学元件的像为入瞳,入瞳相对P点所张的角为入射孔径角. P 孔阑后面无光学元件,其对后所成的像即为其本身,即孔阑也为出瞳;出瞳相对P的像点P’所张的角为出射孔径角. P’ 入瞳 有效光阑 P 有效光阑 入瞳 出瞳 P’ 在这个系统中，有效光阑同时也是出瞳 有效光阑 入瞳--有效光阑对 前方系统成的像 入射孔径角 出射孔径角 u u’ 在这个系统中，有效光阑同时也是入瞳 有效光阑 出瞳--有效光阑对 后方系统成的像 u u’ 入射孔径角 出射孔径角 u u’ 有效光阑 出瞳 入瞳 ？ ？ 入瞳 出瞳 有效光阑 共轭 共轭 入瞳