北京理工大学应用光学课件第三章ppt概要.ppt

第三章 眼睛和目视光学系统 本章主要解决的问题： 眼睛的构造 望远镜、显微镜的工作原理 眼睛与目视光学仪器配合的问题、眼睛缺陷及调整 §3-1 人眼的光学特性 人眼的构造 角膜：透明球面，光线首先通过角膜进入眼睛 视网膜：视神经细胞和神经纤维，相当于感光底片 盲点：视神经纤维的出口，没有感光细胞，不产生视觉 视觉的产生 外界的光线进入人眼 人眼的光学特性 人眼的调节：视度调节、瞳孔调节 调节量的表示：视度 不同年龄正常人眼的调节能力 2、瞳孔调节 虹膜可以自动改变瞳孔大小，以控制人眼的进光量 强光下，白天 D=2mm; 夜晚，D=8mm 设计光学仪器时，仪器的出射瞳孔要和人眼瞳孔大小配合，白天使用的可以小些，夜晚使用的则要大一些 人眼的分辨率 人眼视网膜的结构 看得清楚的条件 必要条件：成像在视网膜上 §3-2 放大镜和显微镜的工作原理 被观察物体首先要成像在视网膜上，而且对人眼的张角大于人眼的视角分辨率时，才能被看清。 放大镜工作原理 显微镜的工作原理 显微镜的工作原理 §3-3 望远镜的工作原理 望远镜的类型 开卜勒望远镜：物镜和目镜的焦距均为正 望远镜的类型 伽里略望远镜：物镜焦距为正，目镜焦距为负 问题 伽里略望远镜的物镜和目镜颠倒过来，行不行？ §3-4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节 2、近视眼的特点 近视眼的像方焦点在视网膜前方，无限远物不能成像在网膜上 §3-5 空间深度感觉和双眼立体视觉 一、单眼深度感觉 单眼判断远近的依据： 1、物高已知时，根据视角判断； 2、根据物体之间的遮蔽关系和日光阴影等； 3、根据对物体细节的分辩程度、空气透明度； 4、根据眼睛的调节程度 §3-6 双眼观察仪器 一、体视放大率 若人眼直接观察的视差角为α眼，通过仪器后视差角放大为α仪，则体视放大率定义为 例1：V棱镜析光仪上的显微镜放大率为58，采用夹线对准方式，求显微镜的物方对准误差，如果采用10倍的目镜，物镜的倍率应为多大，目镜的焦距为多少？ 解： 对准误差： 求物镜的倍率 求目镜焦距 例2：若显微镜的对准精度为0.001mm，采用压线对准，视角分辨率为60”,问显微镜的视放大率为多少？ 解： 例3：焦距仪上所采用的测微目镜的对准精度为0.001mm，采用叉线对准，视角分辨率为10”,问应采用多大焦距的目镜？ 解： 望远镜用来观察无限远 或远距离处的物体。 对于单个放大镜，物体应位在其物方焦平面处，因此，必须在前面加上一个透镜，将无限远的物体首先成像在其像方焦平面处，并且使第一个透镜的像方焦平面和放大镜的物方焦平面重合。 和显微镜一样，对着物方的透镜称为物镜，对着人眼的透镜称为目镜。 物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合 组合系统的Δ=0，有时，将Δ=0定义为望远镜，将Δ不等于0定义为显微镜 F’物 F目 f’物 －f目 y’ ω’ -ω 望远镜的视放大率 视放大率公式 ：用了仪器后目标像对人眼的张角，即像方视场角 ：人眼直接观察时目标对人眼的张角，即物方视场角 望远镜的视放大率 根据定义有 望远镜的视放大率 望远镜的视放大率 要增大视角，要求 ，即要求 物镜的焦距比目镜的焦距长几倍，仪器就放大几倍 倍率越高，物镜焦距越长，仪器的长度就越长 Γ可正可负： Γ 0，ω和ω’同号，成正像 Γ0，ω和ω’异号，成倒像 Γ的正负号由物镜和目镜焦距的正负号决定 Г0，成倒像 通常须加倒像系统 体积较长 系统中存在实像，可安装分划板，进行测量和瞄准 军用光学仪器 Г0，成正像 不须加倒像系统 体积较短 系统中不存在实像，不能安装分划板，无法进行测量和瞄准 常用于观察 开卜勒望远镜的物镜和目镜颠倒过来，行不行？ 开卜勒望远镜中分划板安装在什么地方？ 物镜和目镜的焦距均为负，能否构成一个望远镜？ 望远镜的放大率 望远镜的角放大率不随共轭面的位置变化而变化，数值上等于视放大率 平行于光轴入射的光线仍然平行于光轴出射 望远镜的放大率 望远镜的垂轴放大率也不随共轭面的位置变化而变化，数值上等于视放大率的倒数 测量视放大率的方法：倍率计 作业：应用光学64，65页第3，6，7题 例：一个大地测量用望远镜使用夹线瞄准，如果在1公里内的瞄准误差要求小于2毫米，问视放大率为多少？ 解： 1、正常人眼的焦点F’、远点和近点 一、眼睛的缺陷和校正 正常人眼在自然状态下，无限远物体成像在网膜上，即焦点F’与网膜重合 F’ 正常人眼观察近距离物体时，依靠人眼视度调节可以将F’点前移，使像成在网膜上 人眼能看清的最远距离称为远点，远点是人眼自然状态下