工程光学基础教程第七章.ppt

21292E 一、激光光学系统 1.高斯光束的特性　在研究普通光学系统的成像时，我们都假定点光源发出的球面波在各个方向上的光强是相同的，即光束波面上各点的振幅是相同的。 2.高斯光束的传播3.高斯光束的透镜变换4.高斯光束的聚焦和准直 21292E 1.高斯光束的特性　 在研究普通光学系统的成像时，我们都假定点光源发出的球面波在各个方向上的光强是相同的，即光束波面上各点的振幅是相同的。 图7-35　高斯光束截面 21292F 2.高斯光束的传播 (1)高斯光束的截面半径(2)高斯光束的波面曲率半径(3)高斯光束的位相因子 21292F (1)高斯光束的截面半径 图7-36　高斯光束传播 21292F (2)高斯光束的波面曲率半径 图7-37　高斯光束的发散角 21292E 4.反射光暗视场照明　 图７-１５　柯勒照明 21292E 4.反射光暗视场照明 图７-１６　显微物镜的类型 21292E 七、显微镜的物镜  显微物镜的放大率大约在2.5×～１００×范围内，数值孔径ＮＡ随放大率β增大而增大，借助于目镜的放大率Γ(５×～２５×)来满足有效放大率的要求。对于非浸液系统(物镜前是空气)，高倍显微物镜的数值孔径上限是0.95，对于浸液物镜(在物镜前，浸液折射率和玻璃盖板折射率大约相同)数值孔径可以达到1.40。显微物镜按照像差校正形式分类，消色差物镜用于简单的光学系统，且随数值孔径的增大，透镜的数目也增多。为了避免二级光谱产生的彩色边缘，采用复消色物镜，物镜结构中含有莹石制造的透镜。对于显微照像和显微投影，要求校正像面弯曲，采用平像场消色差物镜或平像场复消色差物镜。 21292E 第四节　望远镜系统 一、望远系统的分辨率及工作放大率二、望远镜的视场 21292E 第四节　望远镜系统 图７-１７　开普勒望远镜成像原理 21292E 第四节　望远镜系统 图７-１８　军用望远镜的棱镜转像系统 21292E 第四节　望远镜系统 图７-１９　伽利略望远镜 21292E 一、望远系统的分辨率及工作放大率 望远镜是目视光学仪器，因而受人眼的分辨率限制，即两个观察物点通过仪器后对人眼的视角必须大于人眼的视觉分辨率60″，故除了增大物镜口径以提高望远镜的衍射分辨率外，还要增大系统的视觉放大率，以符合人眼分辨率的要求。但在仪器的分辨率一定时，过高地增大视觉放大率也不会看到更多的物体细节。 21292E 二、望远镜的视场 图７-２０　伽利略望远镜的光束限制 21292E 第五节　目　　镜 图７-２１　惠更斯目镜 21292E 第五节　目　　镜 图７-２２　冉斯登目镜 21292E 第五节　目　　镜 图７-２３　凯涅尔目镜 21292E 第五节　目　　镜 图７-２４　无畸变目镜 21292E 第五节　目　　镜 图７-２５　长出瞳距目镜 21292E 第六节　摄 影 系 统 一、摄影物镜的光学特性二、摄影物镜的景深三、摄影物镜的类型 21292E 一、摄影物镜的光学特性 (一)视场(二)分辨率(三)像面照度 21292E (一)视场 表７-２　常用摄像底片规格 21292E (二)分辨率 由于摄影物镜有较大的像差，且存在着衍射效应，所以物镜的实际分辨率要低于理论分辨率。此外物镜的分辨率还与被摄目标的对比度有关，同一物镜对不同对比度的目标(分辨率板)进行测试，其分辨率值也是不同的。因此评价摄影物镜像质的科学方法是利用光学传递函数 21292E (三)像面照度 表７-３　光圈数的分档 21292E 二、摄影物镜的景深 当在明视距离观察照片时，焦距越长，入瞳直径越大，景深越小；拍摄距离越大，景深越大。因此，在使用照相机拍摄时，选用光圈数(Ｆ数)越大，则景深越大。 21292E 三、摄影物镜的类型 图７-２６　天塞物镜 21292E 三、摄影物镜的类型 图７-２７　双高斯物镜 21292E 三、摄影物镜的类型 图７-２８　广角物镜 21292E 三、摄影物镜的类型 图７-２９　远摄物镜 21292E 三、摄影物镜的类型 图７-３０　变焦物镜 21292E 第七节　投 影 系 统 一、基本参数二、投影物镜的结构形式三、照明系统 21292E 一、基本参数 投影系统把一平面物体放大成一平面实像以便于人眼观察。幻灯机、电影放映机、照相放大机、测量投影仪、微缩胶片阅读仪等都属于投影系统。对投影系统的主要要求取决于其使用的目的。例如，图片投影仪要求有较强的照明，而测量投影仪则要求像面无畸变，两者都要求在像面上有足够的亮度。任何接收屏的像面亮度Ｌ都和接收屏的照度Ｅ′与反射比ρ有关，实验研究表明，投影接收屏的亮度根据其不同用途有不同的要求 21292E 二、投影物镜的结构形式 图７-３１　宽银幕变形物镜 21292E 三、照明系统 图７-３２　照明聚光