最新第四章 光学仪器课件ppt.ppt

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1、第四章光学仪器教学目的：牢固掌握助视仪器的放大本领、分辨本领的概念及望远光路的特点；掌握放大本领、分辨本领、有效光阑、入瞳、出瞳的计算；理解物镜聚光本领、数值孔径、相对孔径的意义；了解人眼的结构和光学仪器的象差。内容分析：第一单元（§1～§5）：助视仪器的放大本领第二单元（§6～§9）：光度学的基本概念；聚光本领第三单元（§10～§12）：象差概述第四单元（§13～§14）：助视仪器的分辨本领重、难点：全章以放大本领、分辨本领为重点，强调仪器参数的相互影响关系。§4.0概述一、光学仪器及分类1、光学仪器的定义：多种光学元件按一定的要求组成的系统

2、。2、分类：按性能：显微镜、望远镜、照像机和分光镜按成像性质：成实像的光学仪器。如照像机、幻灯机、电影放映机、投影仪等。成虚像的光学仪器—助视仪器。如放大镜、显微镜、望远镜。二、理论基础主要：几何光学基本原理。其它：衍射理论、加工工艺学、材料科学等。三、实际光学仪器1、理想成像的要求：近轴：近轴物点、近轴光线单色：物体所发光线是单色的三、人眼的调节功能1、定义：为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰像而改变眼睛的焦距的过程。人眼的调节方式有两种：自动调节（自调节）和被动调节（矫正）。2、自调节：正常人眼靠睫状肌的松驰或紧张来改变晶状体的曲率半径

3、，从而改变人眼焦距的过程。是人眼自动完成的。说明：①自调节有一定的限度：近点和远点之间。远点：人眼能看清楚的最远点。人眼看远点处的物体时，睫状肌处于完全松驰的状态，晶状体曲面的曲率半径最大。近点：人眼能看清楚的最近点。人眼看近点处的物体时，睫状肌处于最紧张的状态，晶状体曲面的曲率半径最小。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。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，

4、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处。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。POF‘OF‘远点矫正前P‘OF‘远点远物矫正后[例4-1]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。

5、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4-2]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：戴一付一面为球面、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

6、：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＜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

7、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

8、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