第4章光学仪器的基本原理ppt课件.ppt

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1、第四章光学仪器的基本原理主要内容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光度学概要——光能量的传播4.8物镜的聚光本领4.9单色像差概述4.10正弦定理和正弦条件4.11近轴物近轴光线成像的色差4.12助视仪器的分辨本领4.13分光仪器的分辨本领色差：折射率随波长而变。像差：起出近轴区域1）破坏了象的清晰度，但从能量方面视场广阔方面，物体不宜限于近轴范围以内。这就是说：一方面要求成象清晰，尽可能消除象差和色差。另一方面又要求象场广阔而明亮，这些常常不可兼得。2）如果要使象差越小，衍射就

2、会越明显，衍射花样减小，象差又趋明显。两者又是不可分割的，这又是另一类矛盾成象清晰度与细节分辨程度的关系。为了使这些关系有一个适当的处理标准，人们就特别注意权衡光学仪器的放大本领，聚光本领和分辨本领这些方面的得失。本章中对这些问题只作原理上的初步介绍。§4—1人的眼睛瞳孔→前房：淡盐溶液后房：玻璃液（胶性透明液体）一、人眼结构二、简化眼三、人眼的调节功能1、人眼的光心：简化眼的曲率中心。2、眼对物体的大小感觉：是以物体在视网膜上所形成的象对光心的张角大小来衡量的。3）远点：（松驰）能看清楚的最远点。4）近点：（紧张）能看清楚的最近点。5）明视距：适当的照明

3、下，通常的眼观察眼前25cm处的物体不费力，而且能看清楚物体的细节。§4—2助视仪器放大本领一、放大本领的概念助视仪器：用以改善和扩展视觉的光学仪器。如：放大镜、显微镜、望远镜等。为了使不同距离的物体都能在网膜上形成清晰象，必须改变眼睛的焦距，人眼的调节主要借助于水晶体的作用。即象对眼的张角与物体直接对眼的张角之比二、放大镜则：M=2.5x若放大倍数通常用“×”表示，如放大3倍，为“3×”。§4—3目镜一、目镜的作用目镜也是放大视角用的仪器。通常放大镜用来直接放大实物，而目镜则用来放大其它光具组所成的象。复杂的助视光学仪器总是包括物镜和目镜两部分。目镜通常

4、由不相接触的两个薄透镜组成，面向物体的透镜称为场镜，接触眼睛者称为视镜。常配备一块分划板，板上包含一组叉丝或透明刻度尺，以提高测量的精度。特点：①放大本领高；②可矫正像差；③测量长度；④使倒立像变成正立像。二、两种目镜（一）惠更斯目镜两个同种玻璃的平凸透镜组成，凸面都向着物镜（二）冉斯登目镜两个同种玻璃的平凸透镜组成，凸面相向，平面向外§4—4显微镜的放大本领目镜的放大本领一般不超过20x，在某些应用上仍嫌太小，欲进一步提高放大本领，就要用组合的光具组构成放大镜，这种放大镜称为显微镜。最简单的显微镜是由两组透镜构在的，一组为焦距很短的物镜，另一组是目镜，通

5、常用惠更斯目镜。为消除象差，物、目镜都是复杂的透镜组.物镜：横向放。目镜：视角放大二、光路图二、显微镜的放大本领物镜的横向放大率目镜当作放大镜应尽量地靠近目镜物方焦平面于是显微镜的放大本领为物镜和目镜所组成的复合光具组的焦距为整个显微镜（当作一个简单放大镜）的放大本领为：也可写为其中:为物镜的放大率为目镜的放大本领电子显微镜——扫描隧道电子显微镜4.5望远镜的放大本领望远镜是帮助人眼对远处的物体进行观察的光学仪器作用：移近远物,放大视角,以利观察光学结构：光学间隔为零,即物镜的象方焦点与目镜的物方焦点重合,系统的主点和焦点均在无限远处特点：平行光进，平行光

6、出物镜：透镜（折射式），反射镜（反射式）目镜：开普勒式(会聚透镜)、伽利略式(发散透镜)一、开普勒望远镜特点：镜筒长,能放刻度尺（点处）,视场大物镜和目镜均为会聚透镜二、伽利略望远镜特点：镜筒短，不能放刻度尺,视场小。为负,正立象说明：两种望远镜物镜的横向放大率可见M与β不同。物镜是会聚透镜，目镜是发散透镜三、反射镜望远镜大型天文望远镜的物镜都用孔径大的反射镜优点：（1）不产生色差；（2）形状合适校正球差；（3）较易制造大孔径的反射镜.四、激光扩束器可使激光器发出的光束实现扩束的仪器望远镜倒置即为激光扩束器4.6光阑、光瞳一、光阑光学元件的边缘，一定形状的

7、开孔的屏二、有效光阑1、最有效限制入射光的光阑起限制光束大小作用的是L2的边缘起限制光束大小作用的是L1的边缘2、作用：（1）改正象差;（2）控制景深3、入射光瞳有效光阑对其前部分光具组成的象4、出射光瞳有效光阑对其后部分光具组成的象对同一系统，有效光阑与入瞳和出瞳三者共轭P三、有效光阑和光瞳的计算1、所有光阑对前部分光具组成象。2、求出物点对所有“象”（1中所求）的张角中最小者，其对应的那“象”即为入瞳。3、入瞳对应的物即为有效光阑。4、有效光阑对其后部分成的象即为出瞳。有效光阑总是对某一个指定的参考点而言的。四、孔径角有了光瞳，作图时可以不需要光阑出射

8、孔径角入射孔径角由物平面与主轴的交点对入射光瞳半径两端所张的角由像