15几何光学(放大镜显微镜原理).ppt

这页不显示 * 第十三章 几何光学 教学基本要求 掌握单球面折射成像的基本原理； 理解单球面折射成像公式中的符号规则； 掌握共轴球面系统、薄透镜成像的基本规律及其应用； 掌握光学显微镜的分辨本领和放大率等概念； 了解眼睛的光学系统及非正视眼屈光不正的矫正； 了解医学上常用的几种光学仪器及应用。 第一节 球面折射 第二节 透 镜 第三节 眼 睛 第四节 几种医用光学仪器 第四节 几种医用光学仪器 一、放大镜 为了看清楚微小物体的细节，常需要将微小物体移近眼睛，以增大物体对眼的视角，使物体在视网膜上成一较大的清晰像。但是，由于受到眼调节的限制，不可能将微小物体无限制地移近眼睛。 为了增大物体对眼的视角，可在眼前放置一个会聚薄透镜，以增大视角。用于这一目的的会聚薄透镜，称为放大镜。 使用放大镜时，应把需要观察的微小物体放在放大镜的焦点内、靠近焦点处，使物体经放大镜折射后成正立放大虚像。 常用比值γ/β来衡量放大镜放大视角的能力，称为角放大率，用α表示： 由于物体线度 y 很小，故视角β、γ很小，则有： 二、光学显微镜 1.显微镜的光学原理 普通光学显微镜由两组会聚透镜组成，使眼睛能看清楚极其微小物体。 物镜起线放大作用； 目镜起角放大作用。 显微镜的放大率为 其中 代入上式 得： 其中m =y′ /y =v1/u1 称为物镜的线放大率； α =25/u2≈25/f2 ，是目镜的角放大率。 2.显微镜的分辨本领 显微镜能分辨两点之间 的最短距离称为最小分辨距离； 最小分辨距离的倒数称为 显微镜的分辨本领或分辨率。 2.显微镜的分辨本领 显微镜的物镜所能分辨两点之间的最短距离Z为： λ是光波的波长，n是物镜与观察物体之间媒质的折射率，u是从被观察物体射到物镜边缘的光线与主光轴的夹角。 nsinu称为物镜的数值孔径，用N.A.表示。 物镜孔径数越大、照射光波长越短，显微镜能分辨的最短距离越小，越能看清物体的细节，显微镜的分辨本领也越强。 提高显微镜分辨本领的方法： （1）增大物镜的孔径数，如利用油浸物镜增大n和u的值。 （2）减小照射光的波长。 2.显微镜的分辨本领 N.A.=nsinu u 是从被观察物体射到物镜边缘的光线与主光轴的夹角。 三、纤镜 纤镜又称纤维内镜，它是由透明度很好的玻璃或其它透明材料拉制成很细的纤维细丝，并在其外表面涂上一层折射率比纤维细丝还小的物质而成。 由于它可以导光，所以也叫光导纤维。 n0sini称为光学纤维的数值孔径（N.A.）。 医学上所用纤镜有两个方面的作用： 一方面利用它把外部强光源发出的光导入器官内； 另一方面通过它把器官内壁的图像导出体外，以便医生观察和摄影。 由于纤镜可获得体内器官腔壁的清晰图像，还可进行电视摄像和记录，因此，它成为临床诊断中的有用工具。 下节课内容 X 射线 通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。以光是一种波动为基础的物理光学，称为波动光学；以光是一种粒子为基础的物理光学，称为量子光学。 人眼对同一距离物体大小的判断取决于物体在视网膜上像的大小，即取决于物体对眼睛所张的视角。 第一段话似乎涉及到两个问题，一个就是不论物体大小，在一定距离上能看清，如果离得太近，则很难成像到视网膜上，所以就谈不上看清，另一方面，即使成像到了视网膜上，但是物体太小，则无法在视网膜上成足够大的像，这样也无法看清物体。 将微小物体y放在25cm处，眼睛的视角β如果小于1’，则眼睛很难看清楚。但是如果离近点儿，眼睛调节能力有限，导致无法成像在视网膜上，所以同样看不到。 用图（b）的方法的话，排除（a）的影响，先不用考虑其它，仅仅考虑，现在如果有一个凸透镜，将物体y放在凸透镜焦距内且接近前焦点附近，看看会发生什么。如图（b），可知，从右边向左边看，可以看到一个虚像，大小可以先大致计算一下，1/f’+1/v=1/f，可以计算出来，v=f’f/(f’-f),所以放在f内，v0且v较大，成虚像，（b）光路图大致是这样，再简化一下这个公式，现在的视角γ约等于光路凸透镜左侧的γ（因为y很小），tanγ则等于y/f。到这儿，知道了如果一个小物体放在接近前焦点处，视角变为y/f。那么，如果将y直接放在明视距离处，视角为y/25，此时根据定义，角放大率为γ/β=(y/f)/(y/25)=25/f。如果f小于25，则视角增大，且可以成像在视网膜上（注意，放大镜增大视角的同时必须成像在视网膜上）。 S是显微镜筒的长度。 第