光学教程(姚启钧) 第4章 光学仪器的基本原理wppt课件.ppt

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1、第四章光学仪器的基本原理1主要内容：*4.1人的眼睛4.2助视仪器的放大本领*4.3目镜4.4显微镜的放大本领4.5望远镜的放大本领4.6光阑光瞳*4.7光学概要——光能量的传播4.8物镜的聚光本领**4.9幻灯机的聚光和成像**4.10单色像差概述**4.11正弦定理和正弦条件**4.12近轴物近轴光线成像的色差4.13助视仪器的分辨本领4.14分光仪器的分辨本领2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。★★

2、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。★3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

3、放大本领聚光本领分辨本领兼顾4**§4-1人眼一、构造1.巩膜：白色坚韧,厚0.4~0.8mm2.角膜：透明，R:8mm●14.视神经3.脉络膜：黑色不透光8.前房液—水状体:淡盐溶液,折射率1.3379.后房液—玻璃体:含大量水份胶状物,折射率1.3364.虹膜：带色的彩带5.瞳孔：直径：1.4~8mm6.晶状体—眼珠,折射率为1.42的胶状物,前后曲面半径:10mm,6mm7.睫状肌10.视网膜:视神经网11.盲点:不引起视觉12.黄斑点直径:2mm13.中央窝:最敏感直径0.25mm5思考：眼睛对远处或微观物体看不见或看不清的原因？如何解决这些问

4、题？6二、简化眼从上页图看出：人眼是一个由角膜、水状液、晶状体和玻璃液所组成的，物、像方折射率近似相等的，可变焦距的，共轴复杂光学系统（光具组）。它能在视网膜上清晰成像。它是一个能自动调节有精密的光学仪器。其结构相当复杂。在许多情况下将其简化成如下的模型：高尔斯特兰简化眼FOF‘光心7三、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，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

5、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。8③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

6、、无穷远处或其间的某一位置处。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。9POF‘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。10[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

7、传播方向产生偏折，这种现象称为屈光现象，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。11②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12明视距离OF‘近点[例]求一个近点为125cm的远视眼所

8、戴眼镜的光焦度.13③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