光学仪器的基本原理.ppt

观测对象尺度与相应的观测仪器 No discussion of telescopes would be complete without a few pretty pictures. * 光学仪器的基本原理 （More on Geometrical Optics） 只有物点和光线都限制在近轴区域的条件下，才能实现理想成像 实际情况： 1、色差：在白光或复色光照明时，介质的色散 即使在近轴区域内， 3、能量角度：进入光学系统的光束不宜过窄，离轴 2、像差：成像过程偏离近轴条件 像的清晰度 4、像差越小，衍射效应越明显，破坏像的分辨本领 均衡光学仪器的成像范围、明亮程度、成像质量和分辨能力 (1) 助视仪器 (配合眼睛) (2) 摄影投影仪器 (如照相机、投影仪等) 光学仪器 (3) 光谱仪，干涉仪，… (成像仪器) 显微镜为人类打开了“近在眼前”的微小世界的大门，望远镜则帮助人类揭示了“远在天边”的星球世界的奥秘。 大致分类： Optical instruments 微纳米光学 4.1 人的眼睛 Eyes f : 22.8-18.9 mm f : 17.1-14.2 mm Structure of the human eye 简化眼模型 Some of its important features： (a) 调节晶状体曲率(由睫状肌控制）使被看物在视网膜上清楚成像，这称为调焦。 可调焦的物距有一范围，眼睛肌肉完全放松和最紧张时所能看清物体的位置分别称为远点和近点。正常眼的远点为无穷远，近点则与年龄有关，约为15 cm。 一般人在阅读或操作时，习惯将被观察物体放在25 cm处，这样既能看得较为清楚又不容易疲劳，因此通常规定25 cm 为明视距离，用 s0表示。 眼睛可分为正常眼与非正常眼，非正常眼主要有近视眼和远视眼。Nearsightedness (myopic) Correction Negative lens 远点 远点 远视眼 Farsightedness (hyperopic) 近点 Correction of the farsighted eye Positive lenses 近点 近点 散光： Astigmatism 由于眼睛的角膜曲面不对称，使得折射球面变为非球面，且沿不同主截面上的焦距大小不同，从而导致不同方向的成像清晰度不同。 Anamorphic lenses A test for astigmatism of the eye. View this figure through one unaided eye. (b) 视角 物体的“ 视大小”取决于视网膜上像的大小，它又取决于被看物对眼睛节点 N 所张的角—— 视角 U 。 (c) 角分辨极限 白天，最小分辨角约为 1 (d) 瞳孔直径 ：2 mm — 8 mm ，随环境明亮程度而变。 The angular size of an object U 4.2 助视仪器的放大本领 一个短焦距凸透镜, The simple magnifier is a converging lens with an object placed near the focal points. The image is virtual and far away. 放大镜 The magnifying glass 视角放大率 The magnifying power , or equivalently, the angular magnification 用眼睛直接观察物体 眼睛通过放大镜观察物体 裸眼视角: 新的视角: 视角放大率 ( 放大倍数 ) 25 以 cm 为单位 单透镜 3倍 组合透镜 20倍 物镜 ( objective ) ， 目镜 ( eyepiece ) The objective forms a real image of a nearby object. The eyepiece, functioning like a magnifying glass, enlarges this intermediate image. The final virtual image. 4.4 显微镜的放大本领 A compound microscope ? 小物经物镜成一个放大的实像，它作为目镜的 “ 物”，再经目镜成放大的虚像。( 目镜起放大镜的作用，眼睛通过它去看经物镜所成的实像。所以，中间实像成在目镜的焦平面上。) 显微镜的镜筒长度 d ? ?=16cm 光学筒长 经物镜， 显微镜光路: 经目镜后，有视角: 可替换的物镜、目镜分别标有?O 、ME 值 代入y1可得到经目镜后