第七章-典型光学系统ppt课件.ppt

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1、§7-3显微镜系统放大镜较低的放大率不能满足人们对近距离物体的极微小细节进行观察，须用显微镜这种更高放大率的组合光学系统。显微镜的目镜和物镜都是会聚透镜（组），两者的间隔比它们各自的焦距大得多。成像原理：物AB位于物方焦点外测附近，经物镜成一放大、倒立的实象A'B'于目镜物方焦面上或物方焦面内侧附近，再经目镜成放大虚象A"B"于眼视距离甚至无限远处。1一、显微镜的视觉放大率因显微镜实质是一组合光组，其视觉放大率为：表明：显微镜的视觉放大率是物镜垂轴放大率与目镜视觉放大率的乘积。物镜倍率有4、10、40、100；目镜有5、10、15。物镜的垂轴放大率目镜的视觉放大率2通

2、用显微镜物镜从物平面到像平面的距离（共轭距），不论放大率如何都是相等的，约为180mm；对生物显微镜，我国规定为195mm。把物镜和目镜取下后，所剩的镜筒长度称为机械筒长，也是固定的，有160mm、170mm、190mm。我国以160mm作为物镜目镜定位面的标准距离。二、显微镜的线视场物体经物镜后成像在视场光阑（直径为D）上，则其线视场为：视场光阑的大小应与目镜的视场角一致：表明：在选定目镜后，显微镜的视觉放大率越大，其在物空间的线视场越小。3三、显微镜的出瞳直径普通显微镜，物镜框是孔径光阑。复杂物镜，其最后镜组的镜框为孔径光阑。测量用显微镜，物镜像方焦平面上设置专门

3、的孔径光阑，经目镜所成的像为出瞳（直径为D‘）。则有：NA=nsinu称为显微物镜的数值孔径，与物镜的垂轴放大率一起，刻在物镜的镜框上，是一重要光学参数。4四、显微镜的分辨率和有效放大率分辨率受孔径光阑的影响，点源形成的像为一个衍射斑，称为艾里斑，集中83.78%的能量，代表中心位置。根据瑞利判断，两个相邻像点之间的间隔等于艾里斑的半径时，则能被光学系统分辨。设艾里斑半径为a。则：显微镜的分辨率以能分辨的物方两点间最短距离σ来表示，即：若按道威判断两相邻衍射斑中心距为0.85a时，能被分辨开，即：目镜的理想分辨率5距离为σ的两个点不仅被物镜分辨，且通过显微镜放大，能被

4、眼区分开，设眼的分辨角距离为2‘~4’。则在明视距离上对应的线距离σ‘为：把σ‘换算到物空间，按道威判断取σ值，则：设λ=555nm，得：显微镜的有效放大率一般最大的NA为1.5,则有效放大率最大不超过1500倍。显微镜上标明170mm/0.17;40/0.65。表示放大率为40，数值孔径为0.65,机械筒长170mm，物镜对玻璃厚度d=0.17mm的玻璃盖板校正像差的。6五、显微镜的景深当眼通过显微镜调焦于某一平面（对准平面）时，在对准平面前和后一定范围内的物体也能清晰成像，此距离即为显微镜的景深。一种为不考虑眼睛调节能力时显微镜本身的景深，为几何景深；另一种为考虑

5、眼睛调节能力带来的景深，为调节景深。六、显微镜的照明方式①透射光亮视场照明。光通过透明物体产生亮视场。②反射光亮视场照明。对不透明的物体，从上面照射产生漫射或规则的反射形成亮视场。③透射光暗视场照明。倾斜入射的照明光束在物体旁侧向通过，光束通过物体结构的衍射、折射和反射，射向物镜，形成物体的像，则获得暗视场。④反射光暗视场照明。在旁侧入射到物体上的照明光束经反射后在物镜侧向通过，若无缺陷的放射镜作为物体，得到一均匀暗视场。7生物显微镜多为透明标本，常用透射光亮视场照明，分为临界照明和柯勒照明。临界照明：把光源的像成在物平面上，故光源表面亮度的不均匀性会影响显微镜的观察

6、效果。聚光镜的出瞳和像方视场分别与物镜的入瞳和物方视场重合。8柯勒照明消除了临界照明中物平面光照度不均匀的缺点，它由两组透镜组成，前组透镜为柯勒镜，后组透镜为成像物镜。柯勒镜的孔阑物镜的视阑柯勒镜的视阑物镜的孔阑柯勒照明是“窗对瞳，瞳对窗”的光管，调节光阑2有利于减少有害的散射光。调节1减少有害的杂散光，提高对比度。9§7-4望远镜系统望远镜系统是一种能把远距离物体的张角放大，便于进行观察和瞄准的目视光学仪器。一、工作原理使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。其物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合。即光学间隔Δ=0，是无焦系统。望远镜的物镜f0‘>0,目镜有两种：f

7、e‘>0为开普勒望远镜。放大率：开普勒望远镜10其视觉放大率为：手持望远镜的放大率不超过10倍，大地测量望远镜大约为30倍，天文望远镜更高。开普勒望远镜成倒像，需加入转像系统成正像。转像系统分为棱镜转像系统和透镜转像系统。棱镜转像系统用于筒长较短且结构紧凑望远镜中。不改变其放大率。军用望远镜棱镜转像系统11透镜转像系统用于长镜筒的望远镜中。增加系统的长度，改变系统的视觉放大率，有单组和双组两种形式。双组系统的两转像透镜之间的光束是平行的，改变两透镜之间的距离不会影响系统的光学特性。双组透镜转像系统当整个系统较细长，轴外光线的很大部分将不能通过转像系统