第四章光学仪器基本原理2008(姚).ppt

主 要 内 容 4.1 人的眼睛 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 4.9 单色像差概述 4.10 正弦定理和正弦条件 4.11 近轴物近轴光线成像的色差 4.12 助视仪器的分辨本领 4.13 分光仪器的分辨本领 4.14 色度学简介 光学仪器遇到的两类矛盾： 成象清晰度 象场光能 成象清晰度 细节分辨 4.1 人的眼睛 作为接收器，感觉约390nm～760nm 只能辨别和比较，不能测量光强大小 视觉暂留时间：1/16秒 一、人眼的结构 瞳孔→ 1、巩膜（sclera） 是眼睛最外层一种白色强韧的膜，厚度约是0.4－1.1mm。它由六根筋拉住，以维持眼睛的位置。 作用：是保护眼睛内部，它由六根筋拉住，以维持眼睛的位置。 二、简化眼 人眼可视为只有一个折射球面的简化眼 U ：视角 极限小角： 视场范围：1600 (水平)，1300 (竖直) 清晰成象: 20—60 4.3 目镜（复合放大镜） 一、目镜的作用 构成：由不相接触的两个薄透镜组成 面向物体的称为场镜, 接近眼睛者称为接目镜 作用：用来放大其它光具组（物镜）所成的像 特点： ① 放大本领高； ② 可矫正像差； ③ 测量长度； ④ 使倒立像变成正立像。 二、 两种目镜 （1）惠更斯目镜 两个同种玻璃的平凸透镜组成，凸面都向着物镜 （2）冉斯登目镜 两个同种玻璃的平凸透镜组成，凸面相向，平面向外. 两种目镜的比较: 共同点：对被观察的实像都有放大作用。 不同点：①前者只能观察实像，后者还可以观察物； ②后者能对物或像进行长度测量，前者则不能 二、光路图 三、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 整个显微镜（当作一个简单放大镜）的放大本领为： 也可写为 其中: 为物镜的放大率 为目镜的放大本领 电子显微镜——扫描隧道电子显微镜 4.5 望远镜的放大本领 望远镜是帮助人眼对远处的物体进行观察的光学仪器 作用：移近远物, 放大视角, 以利观察 光学结构：光学间隔为零, 即物镜的象方焦点与目镜的 物方焦点重合, 系统的主点和焦点均在无限 远处 特点： 平行光进，平行光出 物镜： 透镜（折射式），反射镜（反射式） 目镜： 开普勒式(会聚透镜)、伽利略式(发散透镜) 四、孔径角 有了光瞳，作图时可以不需要光阑 六、亮度 B 1.朗伯定律与亮度B ： 在立体角 中发射出的光通量 正比于 和发光体表观面积 的大小，即： 即系数B 即为光源的亮度 亮度的单位为： 尼特（nt）， 熙提（sb） 1sb=104 nt 2. 余弦发射体： 一般情况下，扩展光源上每一面元的亮度B 随方向 而变. 的计算 一、物在近距 例：望远镜：物镜有效光阑和入瞳 物镜： 大， 大 聚光本领小 2. 彗形像差 形状：形似彗星，一个有尖端的亮斑，尖端最亮，带着一 逐 渐扩大、变暗的尾巴。 成因：经过透镜不同环带的光线在理想像面上交成一系列大小不同相互重叠的圆，圆心在一直线上，与主轴有不同的距离。 消除方法：满足阿贝正弦定理： 3. 像散 特征：对应于一个物点有子午焦线和孤矢焦线同时存在， 物点离轴越远，像散越显著。（平面折射，球面反射）。 量度(像散差)：沿着出射主光线上子午和弧矢这两焦线间的距离。“+ ，-” 消除方法：适当选配系统各球面的曲率半径、各介质的折射率及