第4章光学仪器的基本原理课件.ppt

* 第4章 光学仪器的基本原理 4.1 人的眼睛 4.1.1 人眼的构造 4.1.3 人眼的调节功能 4.2 助视仪器的放大本领 4.2.1 放大本领的概念 仪器的放大本领: 物体经助视仪器 所称的像与不经 助视仪器的物体 应处于同一特定 的位置,这是比较 视角大小的前提. 4.2.2 放大镜（3×） 放大镜的放大本领 物体置于焦距之内, 靠近焦点处. 4.3 目镜（20×） 4.3.1 目镜的作用 4.3.2 (1)惠更斯目镜 通常放大镜是用来直接放大实物,而目镜则用来放大其他光具组(称为物镜)所形成的像. 复杂的光学仪器总是包括物镜和目镜两部分. 场镜的焦距等于视镜焦距的3倍,两者之间的距离等于视镜焦距的2倍. 如最后成像于无穷远,则可调节物镜的距离,使Q/恰好落在视镜的物方焦平面F2上. 调节两者(场镜和视镜)之间的距离亦可成像于明视距离. 平凸透镜 ? 4.3 目镜 4.3.2 (2)冉斯登目镜 平凸透镜 ? 场镜和视镜的焦距相等.透镜间的距离等于每一透镜焦距的2/3.可计算出整个 目镜的物方焦点与场镜的距离为单个透镜焦距的1/4. 如要使最后的像位于无限远处,则可调节物镜的位置,使F2Q/恰好落在视镜的物方 焦平面F2上.此时 Q正好落在整个目镜的物方焦平面F上. 4.3 目镜 （3）惠更斯目镜和冉斯登目镜的对比区别 惠更斯目镜的视场相当大,视角可达400.在250范围内更清晰,而且 结构简单.在显微镜中经常采用这种目镜. 冉斯登目镜可以作一般放大镜观察实物,而惠更斯目镜却只能用 来观察像.在冉斯登目镜的物平面上加一分划板,可对被观察的 物体或物镜所成的实像进行长度的测量,然而惠更斯目镜则不能. 4.4 显微镜的放大本领 4.4.1 显微镜的光路图 最简单的显 微镜由两组 的透镜构成， 一组是焦距 很短的物镜， 一组是惠更斯 目镜 物体QP位于物镜1倍焦距外，靠近物镜焦点处 显微镜相当于组合光具组构成的放大镜 4.4.2 显微镜的放大本领 物镜的横向放大率: 显微镜成像的视角: 4.4.2 显微镜的放大本领 物镜和目镜所组成的复合光具组的焦距为: 把整个显微镜当作一个简单的放大镜,由放大镜的放大本领得: 4.5 望远镜的放大本领 4.5.1 开普勒望远镜 所以望远镜的放大本领为: 物镜的焦距f1/越长，目镜的焦距f2/越短，则 望远镜的放大本领越大. 开普勒望远镜的物镜和目镜的相方焦距都是正值, 放大本领M为负值,故形成倒立的像. 物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合 4.5 望远镜的放大本领 4.5.2 伽利略望远镜 望远镜的放大本领: 伽利略望远镜的物镜焦距为正,目镜的像方焦距为负, 故望远镜的放大本领M为正值,故形成正立的像. 物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合 开普勒望远镜和伽利略望远镜的区别 1.两者成像的性质不同,开普勒望远镜为倒立的像,而伽利略望远镜为正立的像. 2.伽利略的视场比较小,而开普勒望远镜的视场比较大. 3.开普勒望远镜的镜筒(物镜到目镜的距离)较长,伽利略的镜筒较短. 4.无论哪种的望远镜,物镜的横向放大率都小于1.可见放大本领和横向放大率 是有区别的. 4.6 光阑 光瞳 4.6.12 光阑的概念 有效光阑和光瞳 光学元件的边缘,或者一个有一定形状的开孔的屏(称为光阑),在光学系统中都 起着限制光束的作用,从这个意义来讲,透镜的边缘也可看作是光阑. (a)中,对光束实际起限制作用的是透镜L2. (b)中,对光束实际起限制作用的是透镜L1. 寻找普遍的方法寻找复杂光学系统的有效光阑(或孔径光阑) 在所有的光阑中. 限制入射光束最起作用的那个光阑,称为有效光阑. 1. B是光阑,B/和B//是B分别由光阑前的光具组和光阑后的光具组 所称的像. 2. 入射光瞳和出射光瞳 4.6 光阑 光瞳 4.6.12 光阑的概念 有效光阑和光瞳 4.6 光阑 光瞳 4.6.3 有效光阑和光瞳的计算 4.7 光度学概要----光能量的传播 4.7.1 辐射通量和视见函数 面积元dS的辐射通量: （单位时间该面元 辐射出来的所有波长的能量） 面元dS辐射出来的波长在λ~λ+dλ间的 光辐射通量： 于是，面元dS发出的各种波长光的总辐射通量为： 不同波长的光的辐射通量所占有的比例是不同的， 为了表示这点，引入相对辐射通量的分布函数： e(λ)－－－－谱辐射通量密度 单位时间内通过光源面积元的某一波长附近的单位 波长间隔内的光能量，其是波长λ的单一函数。 辐射通量的单位:瓦特,符号:W 4.7 光度