10应用光学.ppt

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1、10几种特殊光学系统的光束选择报告人：周远回顾：光阑1.限制成像光束的光孔称为光阑2.孔径光阑：对成像光束口径起主要限制作用，控制了成像光束的光能量。3.视场光阑：限制成像范围的光阑对物点（轴上）张角最小的对应的光阑即为孔径光阑。孔径光阑通过前面光组的像为入瞳；限制入射光束大小；通过后面光组的像为出瞳；限制出射光束大小。对入瞳中心张角最小的对应的光阑即为视场光阑。视场光阑通过前面光组的像为入窗；限制物方视场；通过后面光组的像为出窗；限制像方视场。作出光学系统中所有光阑通过前面光组的像；说明:(1)孔径光阑与物平面位置有关。(2)物位于无穷远时，比较光阑通过

2、前面光组像的大小。(3)入瞳和出瞳关于光学系统共轭。？入瞳出瞳入瞳出瞳孔径光阑共轭共轭uu’孔径光阑出瞳入瞳？？共轭入瞳出瞳几组相关的概念(1)物方和像方半孔径角物方半孔径角:光轴上物点对入瞳的半张角(U).像方半孔径角:光轴上像点对出瞳的半张角(U’)AA’D’D(2)主光线轴外物点发出的经过入瞳中心的光线.(3)相对孔径和F数相对孔径:D/f’;F数:f’/D.-UU’主光线和边缘光线A’ABB’边缘光线主光线主光线---通过孔径光阑中心的光线;边缘光线---通过孔径光阑边缘的光线;孔径光阑出瞳入瞳主光线或其延长线分别通过光阑和光瞳的中心边缘光线或其延

3、长线分别通过光阑和光瞳的边缘D’D4物方和像方半视场角物方半视场角:入窗对入瞳中心的半张角(w).像方半视场角:出窗对出瞳中心的半张角(w’)ww’1.渐晕轴向光束全部通过系统；离轴光束部分通过系统；渐晕：由于轴外光宽度比轴向光小而导致的轴外像比中心像暗的现象。线渐晕系数：面渐晕系数：有渐晕时，轴外光宽度不但与孔径光阑有关，还与其余元件的口径有关。但轴向光只与孔径光阑有关。2.几种特殊系统的光束选择——放大镜物点瞳孔为孔径光阑，决定了光束大小；出瞳就是瞳孔；放大镜镜框为视场光阑，决定视场大小。入窗就是镜框；2.几种特殊系统的光束选择——照相机光圈是孔径光阑

4、；入瞳和出瞳可认为是光圈本身；底片框是视场光阑。入窗可认为是无穷远，出窗是底片框。2.几种特殊系统的光束选择——望远镜物镜框为孔径光阑，决定光束大小。入瞳就是物镜框。出瞳是物镜框经目镜成的像分划板框为视场光阑，决定视场大小。入窗和出窗在无穷远。物镜目镜分划板眼睛只有在出瞳附近，才可看到整个视场。出瞳距不能太短。一般大于6cm。军用20cm。半视场角2.几种特殊系统的光束选择——显微镜物镜框为孔径光阑，决定光束大小。入瞳就是物镜框。出瞳是物镜框经目镜成的像分划板框为视场光阑，决定视场大小。入窗在物平面；出窗在无穷远。物镜目镜分划板眼睛只有在出瞳附近，才可看到

5、整个视场。3.显微镜的视场、成像光束大小、数值孔径物镜目镜分划板视场用成像物体的最大尺寸表示一般分划板直径成像光束大小用物方孔径角u和像方孔径角u’表示最大线视场3.显微镜的视场、成像光束大小、数值孔径物镜目镜分划板显微镜的数值孔径要想增大显微镜的视放大率，必增大它的数值孔径NA.增大孔径角u，增加物方介质折射率n浸液物镜4.远心光路物方远心光路和像方远心光路在光学仪器中，很大一部分仪器用来测量长度一类仪器是光学系统有一定放大率，使被测物的像和标准刻尺相比，求被测物体的长度，如工具显微镜等计量仪器。另一类仪器是把一标尺放在不同的位置，光学系统改变放大率，使

6、标尺的像等于一个已知值，来求仪器到标尺间距离，如大地测量仪器中的视距测量。在显微镜的实像平面上，放置已知刻度值的透明刻尺（称为分划板）分划板上刻尺的格值已考虑了物镜的放大率测量时，待测物与物镜间的距离应保持不变，使物镜的放大率保持常数实际待测物与物镜距离不可能如此准确，带来误差。分划板物镜yBAy’A’B’第一类光学系统：工具显微镜测物体长度4.1.物方远心光路在物镜像方焦平面上放一孔径光阑；成像光束主光线过像方焦点；分划板上的光斑中心高度与y’相同；消除了误差；像方焦平面上的孔径光阑对应的入瞳在物方无穷远。对应的光路叫物方远心光路物方远心光路的入射主光线

7、平行与主轴，出射主光线过像方焦点。在大多数的计量光学仪器中，孔径光阑常安置在物镜像方焦平面上以形成物方远心光路以提高观测精度。4.2.像方远心光路像面与分划板不重合带来测量误差。在物方焦平面放一孔径光阑，使出射主光线与主轴平行。减小测量误差。入射主光线过物方焦点；出射主光线平行主轴；出瞳在像方无穷远，光路叫做像方远心光路。5.场镜开普勒望远镜光线在目镜上的投影高太高，导致目镜尺寸要求大。可在像平面（公共焦平面）上放一正透镜（叫做场镜）场镜与像平面重合，物镜所成的像恰好在场镜主平面上，为1，物镜所成的像通过场镜后不改变大小。因此场镜的引入不会影响系统的成像

8、性质。因场镜是正透镜，会把成像光束向中心会聚，目镜的尺寸就可以减小