第四章 光学仪器.ppt

第四章光学仪器的基本原理 §4.0 概 述 §4.1 人 眼 §4.2 助视仪器的放大本领 §4.3 目 镜 §4.4 显微镜的放大本领 §4.5 望远镜的放大本领 §4.6 光阑 光瞳 §4.7 光度学概要--光能量的传播 §4.8 物镜的聚光本领 §4.10 像差概述 §4.13 助视仪器的分辨本领 第四章 光学仪器小结 三、有效光阑、入瞳和出瞳的确定方法 对一个确定的物点： 1、求出系统中每一个光阑经其前方光学系统所成的象。 2、由确定的物点对各个象作张角，通过比较确定其中张角最小的象。 3、张角最小的象对应的物（光阑）即为有效光阑。 4、张角最小的象为入瞳；将已确定的有效光阑经其后方光学系统成 象，即可求得出瞳。 四、讨论 1、若有效光阑在整个系统最前面，则有效光阑与入瞳重合； 若有效光阑在整个系统最后面，则有效光阑与出瞳重合。 2、入瞳、出瞳可能是实像，也可能是虚像； 3、入瞳并非一定在出瞳的前面； 4、通过有效光阑中心的光线称为主光线，由于共轭性，入、出瞳的中心也在主 光线上； 5、人眼的有效光阑就是瞳孔； 6、有效光阑、出瞳和入瞳均是对给定物点而言的。 1、定义：单位时间、单位面积元上辐射的所有波长的能量。 即：光源表面上单位面积的辐射功率。 2、意义：描述光源发射辐射的能力。 4、分布函数 一、 辐射通量 定义：单位时间、单位面积元在某波长附近单位波长间隔内辐射的能量。 意义：描述不同波长的光波在辐射通量中所占的比例。 5、 与 的关系： 单位： 3、单位： 人眼对不同波长（或颜色）的光波具有不同的敏感程度，即使接收到相同的辐射通量，不同波长的光给人眼的感觉也不一样。如正常人眼对黄绿光最敏感，红光和紫光较差，而对红外和紫外载无反应。 在引起相同视觉的情况下，若所需某单色的辐射通量越小，则说明人眼对该光敏感度越高；反之，越低。为描述这一敏感度，引入视见函数。 二、视见函数 1、定义： 人眼对各种单色光的平均敏感度。 2、意义：描述在辐射通量相同的情况下，人的眼睛对各种不同波长的 辐射产生的主观感觉。 3、实验曲线： 人眼对波长为555nm的黄绿光最敏感，光度学中规定其视见函数为1， 则视见函数的实验曲线如下图示： 400 500 600 790 1 700 暗视觉 555 明视觉 三、光通量 1、定义：辐射通量与视见函数的乘积。 2、意义：描述客观辐射通量在人的眼睛中引起的主观视觉强度。 3、单位：流明（lm） 四、发光强度 1、定义：点光源在单位立体角内发出的光通量。 2、意义：描述光源发出的光通量在空间一定范围内的分布值。 3、单位：坎德拉 通常 随方向而异。当 不随方向变化时，发光物体称均匀发光体。 一般均假设点光源表征的物体为均匀发光体，故点光源辐射的光通量： 五、照度 1、定义：入射在受照物体单位面积上的光通量。 2、意义：描述受照物体被照明的程度。 3、单位：勒克斯 4、点光源的照度： 辐透： 六、亮度 1、定义：单位面积的发光表面，在其法线方向单位立体角内发出的 光通量。 2、意义：描述发光表面发光能力的强弱。 3、单位：熙提 4、朗伯光源： 七、三原色原理 将红 、绿 、蓝 三种色光按不同的光通量比例混合发出时，可以让人眼感受到自然界绝大多数颜色的光。 在光学仪器中，目镜的作用主要是将物镜所成的像的视角放大；而物镜除了承 担将物放大之外，还要承担校正像差和增大像面照度的任务。所以，光学仪器的聚 光本领是针对物镜而言的。 一、定义 描述物镜聚集光通量能力的物理量，称为物镜的聚光本领。它通过 像面的照度来度量。 显而易见：光学仪器入瞳面积越大，能够进入物镜的光通量就越多，像面 照度就越大，物镜的聚光本领就越强。 二、光源在较近距离时的聚光本领 数值孔径 ds A B C D ? d? R u u1 du1 d?1 设：光具组的入瞳（园形，ABCD）大小一定。 ds为垂直于主轴的近轴物面积元，它在物方折射率为n的介质中的亮度为L 设：物面为朗伯光源且光在经过整个光具组时不被吸收 则：像面照度为（计算过程略）： 说明： 当 一定时 称为数值孔径，记为RN.A. ∴ 提高聚