最新光学仪器的基本原理PPT课件.ppt

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1、光学仪器的基本原理课程目标:了解人眼的结构及非正常眼的形成原因和矫正措施。领悟视角的物理意义。领悟助视仪器的放大本领、聚光本领和分辨本领的物理意义。掌握放大镜、目镜、显微镜和望远镜的放大本领的计算。了解光阑的作用和地位。领悟瑞利判据、分辨极限的概念。掌握成像仪器的像分辨本领的计算。学会分光仪器色分辨本领的计算。引言：1、复色光经透镜折射，不同波长的光折射率不同，同一物点对应不同像点，产生色差。2、单色光作光源，s′=s′（u），非近轴物非近轴光线产生像差。像差和色差都严重破坏像之清晰程度。如果从能量方面考虑，进入光具组的光束不宜过窄；而且为了使视场广阔，物

2、体也不宜限于近轴范围以内，像之清晰程度与能量聚集程度和视场广阔程度之间存在矛盾。3、光束受限制，产生衍射，一个物点成像一个光斑，不易分辨。清晰度与细节分辨程度之间存在矛盾。实际光学仪器放大本领聚光本领分辨本领兼顾③近点、远点和调节范围随年龄的增长而变化；近点变远：幼年—7~8cm；中年—25cm；老年—1~2m。远点变近：幼年—无限远；老年—数米。随年龄的增长，肌肉老化，自调节范围变窄。适当照明下，正常眼观察眼前25cm处的物体是轻松的，且能看清物体的细节，称25cm为明视距离。因此，在设计和使用助视仪器时一般都使虚像成于明视距离、无穷远处或其间的某一位置

3、处。②人眼疲劳程度与睫状肌的松紧程度有关：看远物时，肌肉松驰，不易疲劳；看近物时，肌肉紧张，容易疲劳。POF‘OF‘远点矫正前P‘OF‘远点远物矫正后3、人眼的缺陷及矫正——被动调节：外加辅助仪器改变焦距的过程。具备完善的自调节功能的人眼称为正常眼；反之，称为非正常眼。①近视眼：远点在有限远处的人眼。特点：晶状体曲率半径比正常眼小，外形凸出；像方焦点在视网膜前，焦距短。[例]一个远点为0.2m的近视眼戴上眼镜后远点可恢复到无穷远，求所戴眼镜的光焦度。光焦度（屈光度）：光线由一种物体射人到另一种光密度不同的物质时，其光线的传播方向产生偏折，这种现象称为屈光现

4、象，表示这种屈光现象大小的单位是屈光度，常用D来表示。某透镜屈光度大小等于该透镜像方焦距的倒数，即D=1/f'，其中焦距f'单位为米，若焦距f'=lm时，则D=1屈光度；f=2m时，D=0.55屈光度(也常用m-1表示。凸透镜的屈光力以“+”号表示，凹透镜的屈光力以“—”表示。1屈光度或1D等于常说的100度。②远视眼：近点比正常眼远的人眼。特点：晶状体曲率半径比正常眼大；像方焦点在视网膜后，焦距长。OF‘明视距离OF‘近点矫正前明视距离OF‘近点矫正后明视距离OF‘近点[例]求一个近点为125cm的远视眼所戴眼镜的光焦度.③散光眼：角膜为椭球面的人眼，也

5、称为像散眼。由于椭球有两个对称平面，分别包含长、短轴，因而具有两个不同的焦距。主轴上的一个物点将成两条像线——像散。矫正方法：戴柱面透镜。利用其像散作用，与散光眼的像散相抵消。近视（或远视）+散光：戴一副一面为球面、一面为柱面的透镜，球面用于矫正近（远）视，柱面用于矫正散光。四、人眼的视角定义：被观察物对人眼光心的张角称为人眼的视角。FOF‘QPQ’P‘人眼对物体大小的感觉是以该物体在视网膜上所成像对光心所张角度的大小衡量的。表达式：FOF‘QPQ’P‘说明：A在人眼的可调节范围内人眼对物体大小的感觉取决于其在视网膜上像的大小，因而取决于视角U的大小，当U

6、＜1‘时，人眼已无法区分了。∴一切助视仪器设计的出发点就是增大人眼的视角。§4-2助视仪器的放大本领助视仪器：帮助人眼（正常、非正常）看清物体（远、近、大、小）的光学仪器。一、放大本领1、定义：如右图示POQ’P‘QH’HU’OPQU物体PQ经助视仪器成虚像P‘Q’，再经人眼成像于视网膜上，其像长为；去掉助视仪器后将同一物体置于原虚像所在处，对人眼直接所成像长为，则两个像长的比值称为该助视仪器的放大本领。用M表示。2、说明：①必须将物放在同一特定位置比较两像大小。放大镜和显微镜：明视距离处（25cm）；望远镜：无穷远处。③由上式可看出：助视仪器的作用就是增

7、大人眼视角，从而改善和扩展视野。④注意放大本领与角放大率的区别。②在近轴条件下即：M等于两视角之比S’POQ’P‘QH’HU’OPQU二、放大镜1、定义：帮助人眼看清微小物体及其细节的助视仪器。2、放大本领：Q`P`y`PQyFLO-f-s`U‘OyQPU‘使用放大镜的视角：未用放大镜的视角：以最简单的放大镜--凸透镜为例:简单放大镜的放大本领：作用：将被观察物体成一放大虚像，从而增大其对人眼的视角，并非将物体移近。§4-3目镜一、目镜放大镜是一种通过直接放大实物达到增大视角的助视仪器。下面将介绍一种放大像的助视仪器——目镜。1、定义：用于观察其它光学系统

8、所成像的放大镜。性质：放大镜，由复合透镜组构成的放大光具组。作用：