[理学]光学课件 第四章 光学仪器的基本原理.ppt

第四章 光学仪器的基本原理 人的眼睛 助视仪器的放大本领 目镜 显微镜的放大本领 望远镜的放大本领 助视仪器的分辨本领 分光仪器的色分辩本领 人 的 眼 睛 一、人眼的结构 助视仪器的放大本领 一、放大本领的概念 将物体经助视仪器所成之 像与肉眼观察的物体处于同一 特定位置来比较像与物的大小。 定义为： 注：1、 和 、 和 不是共轭量。 2、上述特定位置由助视仪器的实际用途而确定。 目 镜 一、目镜的作用 复杂的助视仪器一般由物镜与目镜构成。目镜也 是放大视角的仪器，放大镜用于直接放大物而目镜用 于放大其它光具组（物镜）所成的象。 构成： 不相接触的两个薄透镜组成，分别为向场镜 （场镜）、接目镜（视镜）及分划板（一组叉丝或透 明刻度板）。 显微镜的放大本领 一、构成 望远镜的放大本领 一、望远镜：增大视角 例 题 1、在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相 。试问汽车离人多远的地方，眼睛恰能分辩这两盏前灯？设夜间人眼瞳孔直径为 ，入射光波长为 ，而且仅考虑人眼瞳孔的衍射效应。 解： 例 题 202页，例3（1）显微镜用波长为250nm的紫外光照射比用波长为500nm的可见光照射时，其分辨本领增大多少倍？（2）它的物镜在空气中的数值孔径约为0.75，用紫外光时所能分辨的两条线之间的距离是多少？（3）用折射率为1.56的油侵系统时，这个最小距离为多少？（4）若照相底片上的感光微粒的大小约为0.45mm，问油侵系统紫外光显微镜的物镜横向放大率为多大时，在底片上刚好能分辨出这个最小距离？ 解: （1） 分光仪器的分辨本领 讨论由色散和衍射所 引起的光谱结构，分辨所 摄光谱中两个波长很靠近 的谱线的分辨本领。 一、棱镜光谱仪 本 章 总 结 一、人眼的结构及人眼的矫正 二、放大本领 1、放大镜： 2、显微镜： 3、望远镜： 开普勒： 三、分辩本领 1、瑞利判据： 计算可知两个像点，当一个的中央亮斑的最大值位置恰好和另一个的中央亮斑的最小值位置相重合时，这两个象点刚好能分辨开。 故计算时常常以两物点衍射的中央亮斑衍射角差值等于衍射第一暗环衍射角为分辩极限值。 圆孔衍射： 单缝衍射： 2、人眼的分辨本领 以明视距离处，人眼最小分辨距离： 3、助视仪器的分辨本领 （1）放大镜： （2）望远镜： 以物镜焦平面上刚刚能分辨开的两个象点的直线距离来表示分辨极值： （3）显微镜：以被观察的物面上刚刚能够分辨开的两物点之间的直线距离为分辨极限： 4、分光仪器的分辨本领 讨论由色散和衍射所引起的光谱结构，分辨所摄 光谱中两个波长很靠近的谱线的本领。 （1）棱镜光谱仪 角色散率： （2）光栅光谱仪 例 题 206页，例4、一个棱角为50度的棱角由某种玻璃制成，它的色散特性由 决定，其中a=1.53974， ，当其对550nm的光处于最小偏向角位置时，试求： （1）这个棱镜的角色散率为多少？ （2）若该棱镜的底面宽度为2.7cm时，对该波长的光的色分辨本领为多少？ （3）若会聚透镜的焦距为50cm，这个系统的线色散率为多少？ 例 题 206页，例5、用一宽度为5cm的平面透射光栅分析钠光谱，钠光垂直投射在光栅上，若需在第一级分辨波长分别为589nm和589.6nm的钠双线，试求： （1）平面光栅所需的最小缝数应为多少？ （2）刚能分辩时钠双线第一级最大之间的角距离为多少？ （3）若会聚透镜的焦距为1cm，其第一级线色散率为多少？ I D * * S1 S2 0 ?? （2） （3） （4） 最小偏向角附近的角色散： 原则上，从几何光学的 角度看， 和 只要 足够小，它们是可以分开 的。但考虑到实际光束有 一定的宽度 则 不会是一个点，而会 是一个光斑。 线色散率 f —光栅后的透镜焦距 1、光栅的色散率 把不同波长的光在谱线上分开的能力 角色散率 色散率： 波长???? 的谱线，衍射角? ??? ，位置 y+? y 波长为?的谱线， 衍射角为 ? ， 位置为 y； 设： 二者的关系 定义： 二、光栅光谱仪 与光栅缝 数N 无关 有 和 由 减小 d 可增大色散率， 对级次j更高的光谱， 色散率还可进一步增大。 增大透镜的焦距 f （