光学仪器的基本原理

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1、第四章光学仪器的基本原理南京信息工程大学数理学院7/23/20211光学仪器一方面要求成象清晰，尽可能消除象差和色差，另一方面又要求象场广阔而明亮，这些常常是不可兼得的；成象清晰度与细节分辨程度的关系问题。第四章光学仪器的基本原理只有在物点和光线都限制在近轴区域的条件下，才能实现理想成象色差象差7/23/20212光学仪器权衡光学仪器的放大本领、聚光本领和分辨本领各方面的得失，可以根据某些指标和具体条件来选配仪器元件，实现仪器的既定目的。7/23/20213光学仪器第四章光学仪器的基本原理§4-1人的眼睛§4-2助视仪

2、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光能量的传播§4-8物镜的聚光本领§4-13助视仪器的分辨本领§4-14分光仪器的分辨本领7/23/20214光学仪器§4-1人的眼睛一、人眼的结构睫状肌角膜瞳孔水晶体玻璃液脉络膜巩膜视网膜中央窝盲点返回7/23/20215光学仪器二、简化眼人眼简化为只有一个折射球面的简化眼表4-1简化眼结构的光学常数7/23/20216光学仪器三、人眼的调节功能人眼作为接收器，只能辨别而不能测量光能的大小，也不能判别复色光的组分眼的自调节

3、——主要借助于水晶体的作用近点——眼前7-8cm远点——明视距离——在适当的照明下，通常的眼观察眼前25cm处的物体是不费力的，而且能看清楚物体的细节。7/23/20217光学仪器§4-2助视仪器的放大本领一、放大本领的概念注意：助视仪器的放大本领=物体通过助视仪器在视网膜上造成的象的长度为l’用肉眼直接观察在视网膜上所成象的长度为l这里将物体经助视仪器所成之象与肉眼观察的物体于同一特定位置来比较象与物的大小。返回7/23/20218光学仪器上述的特定位置，对放大镜或显微镜而言，是指被观察物离人眼的明视距离；对望远镜而

4、言，是指被观察物放在远处或无穷远处。仪器的放大本领为l和l’、U和U’并不是共轭量，它们是两个不同条件下物体在网膜上的象高或视角。7/23/20219光学仪器二、放大镜凸透镜是一个最简单的放大镜，是帮助眼睛观察微小物体或细节的简单的光学仪器。7/23/202110光学仪器对眼的视角近似为若不用透镜而将物置于明视距离处时，从瞳孔看物的视角为(y以cm为单位)透镜的放大本领为(以cm为单位)7/23/202111光学仪器一、目镜的作用目镜也是放大视角用的仪器。通常放大镜用来直接放大实物，而目镜则用来放大其它光具组(称为

5、物镜)所成的象。复杂的助视光学仪器总是包括物镜和目镜两部分。目镜通常由不相接触的两个薄透镜组成。面向物体的透镜称为向场镜(或简称场镜)，接近眼睛者称为接目镜(或简称视镜)。§4-3目镜返回7/23/202112光学仪器二、两种目镜(1)惠更斯目镜惠更斯目镜的视场相当广大，视角可达40，在25范围以内更见清晰，而且结构简单。因此显微镜中经常采用这种目镜。7/23/202113光学仪器(2)冉斯登目镜冉斯登目镜可作一般放大镜观察实物，而惠更斯目镜却只能用采观察象。在冉斯登目镜的物平面上加一分划板，可对被观察的物体或来自

6、物镜的实象进行长度的测量，然而惠更斯目镜则不能。7/23/202114光学仪器§4-4显微镜的放大本领一、显微镜的光路图返回7/23/202115光学仪器显微镜的放大本领为设显微物镜和目镜的焦距为和物镜象方焦点到目镜物方焦点F2之间的距离(即光学间隔)为。物镜的横向放大率为二、显微镜的放大本领7/23/202116光学仪器望远镜是帮助人眼对远处物体进行观察的光学仪器。观察者是以对望远镜象空间的观察代替物空间的观察；而所观察的象，实际上并不比原物大，只是相当于把远处的物体移近，增大视角，以利观察。§4-5望远镜的放大本领

7、望远镜也是由物镜和目镜组成的。物镜用反射镜的称反射式望远镜，物镜用透镜的称折射式望远镜；目镜是会聚透镜的称为开普勒望远镜，目镜是发散透镜伪称为伽利略望远镜。返回7/23/202117光学仪器一、开普勒望远镜由两个会聚薄透镜分别作为物镜和目镜所构成的天文望远镜7/23/202118光学仪器二、伽利略望远镜用发散透镜来做目镜7/23/202119光学仪器望远镜的放大本领为望远镜的物镜和目镜的间隔等于零——望远光具组，它的特点是平行光束通过时，透射出来的仍是平行光束，但方向改变。伽利略望远镜的视场较小，开普勒望远镜的视场

8、则较大。7/23/202120光学仪器不论那一种望远镜，物镜的横向放大率都小于1，可见放大本领与横向放大率是有区别的。开普勒望远镜可以放置叉丝或刻度尺。伽利略望远镜则不能配这种装置。伽利略望远镜镜筒较短，开普勒望远镜的镜筒较长。7/23/202121光学仪器三、反射式望远镜7/23/202122光学仪器四、激光扩束