大学光学经典课件l5 光阑

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1、§9光阑1）光阑定义：光具组内光学元件的边缘、框架或特别设置的带孔屏障称为光阑。2）光阑的种类：孔径光阑和视场光阑，所谓视场就是能成像的物面范围。6/13/202113）孔径光阑和视场光阑对轴上物点光束的口径（立体角或者发光截面）限制得最多的光阑称为孔径光阑(有效光阑)。对光具组成像的视场限制最多的光阑称为视场光阑。6/13/202124）注意：孔径光阑限制成像物点的光束口径，视场光阑限制成像的物面范围，即物点个数。6/13/202135）确定孔径光阑的方法(1)把光具组中所有光阑当作物，逐个地相对其前方系统成像。6/13/20214

2、由轴上物点向每个像的边缘引直线，其中与主光轴所夹锐角最小的即为入射孔径角，对应的像即为入射光瞳，入射光瞳对应的共轭物即为孔径光阑。6/13/20215（3）将孔径光阑向其后方系统成像，即为出射光瞳。由轴上像点出射光瞳边缘连直线，与主光轴所夹锐角即为出射孔径角。6/13/202166）注意：（1）只能向像的边缘连线来比较谁对光束孔径限制得最厉害。（2）孔径光阑的位置与轴上物点的位置有关。（3）考察的是对轴上物点通光孔径的限制程度。（4）物点在无穷远处时，往往可以直接比较来确定。（5）确定孔径光阑有两种方法：计算法和作图法。6/13/20

3、2177）孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳三者之间的关系和各自的作用孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳三者之间的关系是物像共轭关系。孔径光阑的作用是控制光束的入射和出射能量，大多数情况下间接实施控制。对入射光束的直接控制由入射光瞳来承担，对出射光束的直接控制由出射光瞳来承担。6/13/202188）主光线和渐晕现象：主光线的定义：通过入射光瞳中心、有效光阑中心和出射光瞳中心的光线称为主光线。每个物点仅对应一条主光线。渐晕现象：像面边缘逐渐变暗的现象。12341324aD’1D2D’2D1物面入窗视阑入瞳出窗出瞳孔阑像面L6/13/202199）

4、视场光阑的定义对轴外物点的主光线限制最多的光阑称为视场光阑。12341324aD’1D2D’2D1物面入窗视阑入瞳出窗出瞳孔阑像面L6/13/20211010）视场光阑的确定方法（1）由入射光瞳中心向由前方系统所成像的边缘引直线，其中与主光轴夹角最小的锐角称为入射视场角，对应的像为入射窗，入射窗对应的共轭物即为视场光阑。12341324aD’1D2D’2D1物面入窗视阑入瞳出窗出瞳孔阑像面L6/13/202111（2）视场光阑经后方系统所成的像称为出射窗。出射窗的边缘与出射光瞳中心的连线与主光轴所夹锐角称为出射视场角12341324a

5、D’1D2D’2D1物面入窗视阑入瞳出窗出瞳孔阑像面L6/13/20211211）注意：在一个完整的光学系统中（两个以上光学器件组成的光学系统），孔径光阑和视场光阑不能由同一个器件兼任。6/13/20211312）视场光阑，入射窗和出射窗之间的关系视场光阑，入射窗和出射窗三者之间的关系是物像共轭关系。12341324aD’1D2D’2D1物面入窗视阑入瞳出窗出瞳孔阑像面L6/13/202114视场光阑对物面范围和像面范围大小都能限制，大多数情况下间接实施控制，对物面范围的直接限制由入射窗来承担，对像面范围的直接限制由出射窗来承担。12

6、341324aD’1D2D’2D1物面入窗视阑入瞳出窗出瞳孔阑像面L6/13/202115例题：孔径都等于4cm的两个薄透镜组成同轴光具组，一个透镜是会聚的，其焦距为5cm；另一个是发散的，其焦距为10cm。两个透镜中心的距离为4cm。对于会聚透镜前面6cm处的物点，试问：(1)哪一个透镜是有效光阑？(2)入射光瞳和出射光瞳的位置在哪里？其大小各等于多少？6/13/202116（1）将发散透镜作为物对凸透镜成像：代入高斯公式像高发散透镜经会聚透镜所成的像对物点所张的孔径角为6/13/202117（2）L1为入射光瞳，其直径为4cm。会

7、聚透镜对物点所张的孔径角为所以会聚透镜为同轴光具组的有效光阑L1经L2成的像为出射光瞳，其位置和大小分别为：6/13/202118§11光度学基本概念1）光度学和辐射度学光度学：研究光的强弱的学科辐射度学：研究各种电磁辐射强弱的学科6/13/2021192）辐射能通量（辐射功率）和辐射能通量的谱密度单位时间内光源发出或通过一定接收截面的辐射能单位：瓦辐射能通量的谱密度：辐射能通量的定义：6/13/2021203)视见函数定义：V=1实验表明：要引起与1mw的5550A的绿光相同亮暗感觉的4000A紫光需要2.5w.时，，在4000A-

8、--7600A范围以外，V实际上已趋于06/13/2021214)适光性和适暗性视见函数由于眼睛里的圆锥和圆柱视神经细胞在分别起作用，形成了适光性和适暗性视见函数。在昏暗的环境中，视见函数的极大值朝短波方向移动。所以在月