光学仪器的基本原理1

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1、第四章光学仪器的基本原理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幻灯机的聚光和成象*4.10单色象差概述*4.11正弦定理和正弦条件*4.12近轴物近轴光线成象的色差4.13助视仪器的分辨本领4.14分光仪器的分辨本领4.8物镜的聚光本领4.9幻灯机的聚光和成象4.10单色象差概述4.11正弦定理和正弦条件4.12近轴物近轴光线成象的色差4.13助视仪器的分辨本领4.14分光仪器的分辨本领*4.1人的眼睛一、人眼的结构（从光学仪器的角度来讲）图从几何光学的角度，

2、人眼照相机是一个精密成象的光学仪器瞳孔——控制进入人眼的光通量。几个名词：晶状体——可调焦距的凸透镜。视网膜——接收象。二、简化眼从几何光学的观点来看，人眼是一个由不同介质构成的共轴光具组，因而可以简化成单折射球面的简化眼。F'n=1n'=4/3f'=22.8mm三、人眼的调节功能正常眼远点∞近点（随年龄变化）明视距离25cm{非正常眼近视眼——远点不在∞，凹透镜矫正。远视眼——近点变远，凸透镜矫正。散光——角膜曲率不均匀。{光焦度：单位：屈光度=1/米度数=100×屈光度4.2助视仪器的放大本领一、放大本领的概念1.眼睛对物体大小的感觉u物体对人眼张开的视角u2.放大本领-lu'PQ

3、P'Q'-l'QPl：不用助视仪器在视网膜上的象长。l'：用助视仪器在视网膜上的象长。u'：经助视仪器后的象对人眼张开的视角。u{远物：对人眼张开的视角。近物：放在明视距离处，对人眼张开的视角。二、放大镜•25cmFuu'透镜的放大本领：yy'y-s'∴4.3目镜一、目镜的作用目镜是复杂的放大镜，其特点：M大，视场大，可以校正象差。目镜一般由两个或几个薄透镜组成接目镜（视镜）向场镜（场镜）{二、两种目镜1.惠更斯目镜H'H•FL1L2组合：消色差特点：（1）消色差；（2）只能接在物镜后，使成象在明视距离，起放大作用；（3）视场大。2.冉斯登目镜H'H•F组合：特点：（1）直接可当放大镜

4、使用；（2）与惠更斯目镜比较，可直接作放大镜观察实物，惠更斯目镜只能观察象；（3）整个系统比较长。4.4显微镜的放大本领显微镜物镜——一组透镜，焦距f1'短目镜——一组透镜，焦距f2简化为单个透镜{F1'F2••物镜目镜光学间隔△=F1'F2△～l（筒长）f1',f2很短•-u'-y1'y显微镜的放大本领：∴4.5望远镜的放大本领望远镜物镜，f1'长目镜{{{反射镜—反射式望远镜透镜—折射式望远镜会聚—开普勒望远镜发散—伽利略望远镜一、开普勒望远镜无穷远的物物镜目镜•F1'F2u-u'=0-y1远物，小视角放大本领：∴有限远的物物镜目镜F1'F2•放大本领：∴M<0，倒立象u-u'二

5、、伽利略望远镜M>0,正立虚象放大本领：三、反射式望远镜（天文望远镜）牛顿式反射望远镜格雷戈里式望远镜卡斯格伦式望远镜近代，采用施密特物镜哈勃太空望远镜目镜F2•F1'uu'四、激光扩束器会聚产生电离倒装的伽利略望远镜补充：设开普了勒望远镜和伽利略望远镜的物镜和目镜之间的距离均为10cm，视角放大率均为3倍，分别求它们的f1’，f2’。4.6光阑光瞳一、光阑的概念光阑——光学系统中具有透光孔的屏。作用：1.限制孔径角大小2.限制轴外成象光束3.控制光通量4.挡掉杂散光以作用分类：☆有效光阑——限制轴上物点孔径角视场光阑——限制轴外成象{二、有效光阑和光瞳有效光阑——在所有各光阑中，限制

6、入射光束最起作用的那个光阑。是针对轴上某一点而言。••PQP点—“1”有效光阑Q点—“2”有效光阑12（1）对指定某一物点而言；特点：••PP'ABB'A'A’B’为P点的有效光阑入射光瞳——限制入射光线，有效光阑被它前面的光学系统成的象。出射光瞳——限制出射光线，有效光阑被它后面的光学系统成的象。{既可以为实物，也可以为象。（2）对象方光束的限制也可看成对物方光束的限制。分析有效光阑、入射光瞳、出射光瞳的思路：（1）明确考虑的物点P；（2）所有光阑（包括透镜）对它前面透镜成象；（或者将光阑作为象，求对其左方的光学系统而言的对应的物）（3）比较，求所得到的象对P点张开的孔径角，其最小者

7、所对应的光阑是有效光阑；（4）最小的象即是入射光瞳；（5）有效光阑对其右边的光学系统成象得到出射光瞳。入射光瞳、出射光瞳共轭4.7光度学概要——光能量的传播一、辐射通量辐射通量ε——单位时间内，某一面积发射出来的全部辐射能量。谱辐射通量密度e(λ)——单位波长范围间隔内的辐射通量。二、视见函数（1）因人而异（2）背景亮度（背景暗，向短波方向移动）特点：光能量传递——辐射度学可见光范围——光度学555nm（单位：瓦特）v()1.0三、光通量Φ