11+应用光学.ppt

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1、11景深与辐射度学基础报告人：周远回顾：几种特殊系统的光束选择孔径光阑入瞳出瞳视场光阑入窗出窗放大镜瞳孔瞳孔放大镜框放大镜框照相机光圈光圈光圈底片框无穷远底片框望远镜物镜框物镜框物镜框经目镜成的像分划板无穷远无穷远显微镜物镜框物镜框物镜框经目镜成的像分划板物平面无穷远1.远心光路分为物方远心光路和像方远心光路；物方远心光路典型应用：工具显微镜，测物体长度；像方远心光路典型应用：大地测量仪器，测距离；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

2、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1.1.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。1.2.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

3、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了。例题17倍望远系统，视场2ω=80，目镜焦距为25mm，出瞳直径为5mm，假定无渐晕，求孔径光阑、入瞳、出瞳位置，物镜和目镜的口径、视场光阑口径。

4、物镜目镜分划板半视场角例题2200倍显微镜的目镜焦距为25mm，如果出瞳直径D’=1mm，显微物镜的物像共轭距为195mm，求显微镜的数值孔径是多少？物镜的通光口径是多少（空气镜头）？物镜目镜分划板例题3半视场角为50的望远系统由焦距分别为100mm和20mm的两正透镜构成，出瞳直径D’=5mm，由于目镜口径的限制，轴外边缘视场渐晕系数KD=0.5，为了消除渐晕，需在中间像平面上加场镜，问在不增加目镜口径的基础上，场镜焦距等于多大时，能消除渐晕。物镜目镜分划板成像的景深：问题的引入焦距确定、像距确定时，光学系统只能对一个垂直光轴的平面上物点成清晰像景

5、像平面对准平面对准平面以外的点在景像平面成像不是一个点像而是一个“弥散斑”。当弥散斑不被人眼或接收器识别，仍认为是一个清晰点像景深是远离对准平面物点成像不能分辨的最远距离！1.景深的定义定义：能够在景像平面上获得清晰像的物空间深度范围称为景深只要在景像平面上得到的弥散斑小于眼睛（或探测器）的分辨率，看到的还是清晰的像。近景远景远景深度近景深度景深景像平面先后都能看清楚，说明景深大。先后看不清楚，说明景深小。先后都能看清楚，说明景深大。先后看不清楚，说明景深小。先后都能看清楚，说明景深大。先后看不清楚，说明景深小。景深小景深小景深小2.景深的理解AA’

6、底片A1A2B1B2对准面A前后的物点在底片上留下弥散斑。只要弥散斑口径足够小，我们就可以看清它。若我们能辨别的最大弥散斑口径为Z’，那么从A1到A2面这个轴向深度的物体我们都能看清。这个深度，就是景深。我们所能分辨的最大弥散斑口径Z’越大，景深是越大还是越小？2.景深的理解AA’底片A1A2B1B2把能分辨的最大弥散斑口径Z’作为求景深的依据。2.景深的理解AA’底片A1A2B1B2景深为允许的光斑直径Z’越大，景深越大。即像的清晰度要求越低，景深就越大。照相物镜相对孔径越大，景深越小照相物镜焦距越大，景深越小。一般：2.景深的理解AA’底片A1A

7、2B1B2若要求最远的清晰范围为无限远，则对准面的位置为：对应的最近清晰物平面位置：例题1照相物镜焦距为50mm，相对孔径1：5，对2m远处目标照相，假定底片上像点弥散斑直径小于0.05mm仍可认为成像清晰，问：(1)物空间能清晰成像的最远、最近距离各为多少米?(2)若要求最远清晰成像范围到无限远，求基准物平面位置及最近清晰成像位置3.立体角单位：弧度单位：球面度（sr）立体角：封闭锥面所包含的空间。半顶角为α的圆锥的立体角面元ds对A点所张的立体角例题地球的半径等于6.371×106m，太阳到地球的年平均距离为1.496×1011m，求地球对太阳的

8、立体角等于多大？方法一：方法二：4.辐射度学的基本量——辐射通量单位时间内辐射体向外辐射的总能量，也叫辐射功