二章 光学仪器的基本原理0.pptVIP

第二章 光学仪器的基本原理 2.1 人的眼睛 2.2 助视仪器的放大本领 2.3 目镜 2.4 显微镜的放大本领 2.5 望远镜的放大本领 2.6 光阑 光瞳 2.7 光度学概要——光能量的传播 2.8 物镜的聚光本领 2.10 象差 慧差 * * *2.1 人的眼睛 一、人眼的结构 （从光学仪器的角度来讲） 从几何光学的角度， 人眼 照相机 是一个精密的 光学仪器 瞳孔——控制进入人眼的光通量。 几个名词： 晶状体——可调焦距的凸透镜。 视网膜——接收象。 二、简化眼 从几何光学的观点来看，人眼是一个由不同介质 构成的共轴光具组，因而可以简化成单折射球面 的简化眼。 F n=1 n=4/3 f =22.8mm 三、人眼的调节功能 正常眼 远点∞ 近点（随年龄变化） 明视距离 25 cm { 非正常眼 近视眼——远点不在∞，凹透镜矫正。 远视眼——近点变远，凸透镜矫正。 散 光 ——角膜曲率不均匀。 { 光焦度： 单位：屈光度=1/米 度数=100×屈光度 近视眼,凹透镜矫正。 远视眼,凸透镜矫正。 2.2 助视仪器的放大本领 一、放大本领的 概念 1. 眼睛对物体大小的感觉 u 物体对人眼张开的视角u 2. 放大本领 -l u P Q P Q -l Q P -l u l：不用助视仪器在视网膜上的象长。 l：用助视仪器在视网膜上的象长。 u：经助视仪器后的象对人眼张开的视角。 u { 远物：对人眼张开的视角。 近物：放在明视距离处，对人眼张开的视角。 放大本领 透镜的放大本领： 二、放大镜 25 cm u y ? F u y y -s ∴ 2.3 目镜 一、目镜的作用 目镜是复杂的放大镜，其特点：M大，视场大， 可以校正象差。 目镜一般由两个或 几个薄透镜组成 接目镜（视镜） 向场镜（场镜） { 二、两种目镜 1. 惠更斯目镜 H H ? F L1 L2 组合： 消色差 特点： （1） 消色差； （2）只能接在物镜后，使成象在明视距离， 起放大作用； （3）视场大。 2. 冉斯登目镜 H H ? F 组合： 特点： （1）直接可当放大镜使用； （2）与惠更斯目镜比较，可直接作放大镜 观察实物，惠更斯目镜只能观察象； （3）整个系统比较长。 2.4 显微镜的放大本领 显微镜 物镜——一组透镜，焦距f1短 目镜——一组透镜，焦距f2 简化为 单个透镜 { F1 F2 ? ? 物镜 目镜 光学间隔△ = F1F2 △ ～ l（筒长） f1 , f2很短 ? -u -y1 y 显微镜的放大本领： ∴ 2.5 望远镜的放大本领 望远镜 物镜，f1长 目镜 { { { 反射镜—反射式望远镜 透镜—折射式望远镜 会聚—开普勒望远镜 发散—伽利略望远镜 一、开普勒望远镜 无穷远的物 物镜 目镜 ? F1 F2 u -u ? = 0 -y1 远物，小视角 放大本领： ∴ 有限远的物 物镜 目镜 F1 F2 ? 放大本领： ∴ M0，倒立象 u -u 二、伽利略望远镜 M0, 正立虚象 放大本领： 三、反射式望远镜（天文望远镜） 牛顿式反射望远镜 格雷戈里式望远镜 卡斯格伦式望远镜 近代，采用施密特物镜 哈勃太空望远镜 目镜 F2 ? F1 u u 四、激光扩束器 会聚产生 电 离 倒装的伽利略望远镜 补充：设开普了勒望远镜和伽利略望远镜的物镜和目镜之间的距离均为10cm，视角放大率均为3倍，分别求它们的 f1’， f2’ 。 2.6 光阑 光瞳 一、光阑的概念 光阑——光学系统中具有透光孔的屏。 作用： 1. 限制孔径角大小 2. 限制轴外成象光束 3. 控制光通量 4. 挡掉杂散光 以作用分类： ☆有效光阑——限制轴上物点孔径角 视场光阑——限制轴外成象 { 二、有效光阑和光瞳 有效光阑——在所有各光阑中，限制入射光束 最起作用的那个光阑。 是针对轴上某一点而言。 ? ? P Q P点—“1”有效光阑 Q点—“2”有效光阑 1 2 （1）对指定某一物点而言； 特点： ? ? P P A B B A A’B’为P点 的有效光阑 入射光瞳——限制入射光线，有效光阑被它前面 的光学系统成的象。 出射光瞳——限制出射光线，有效光阑被它后面 的光学系统成的象。 { 既可以为实物，也可以为象。 （2）对象方光束的限制也可看成对物方光束的限制。 分析有效光阑、入射光瞳、出射光瞳的思路： （1）明确考虑的物点P； （2）所有光阑（包括透镜）对它前面透镜成象； （或者将光阑作为象，求对其左方的光学系统 而言