《光学》课程教学课件(PPT讲稿)第四章 光学仪器的基本原理

第四章光学仪器的基本原理 1 人的眼睛 23 助视仪器放大本领 目镜 4 显微镜的放大本领 5 望远镜的放大本领 6 光阑、光瞳 7 光能量的传播 8 物镜的聚光本领 9 助视仪器的分辨本领 10 分光仪器的分辨本领
第四章 光学仪器的基本原理 1 人的眼睛 2 助视仪器放大本领 3 目镜 4 显微镜的放大本领 5 望远镜的放大本领 6 光阑、光瞳 7 光能量的传播 8 物镜的聚光本领 9 助视仪器的分辨本领 10 分光仪器的分辨本领

第四章 光学仪器的基本原理 色差:(折射率随波长而变) 象差:(起出近轴区域) 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。 如果要使象差越小,衍射就会越明显,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
第四章 光学仪器的基本原理 色差:(折射率随波长而变) 象差:(起出近轴区域) 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。 如果要使象差越小,衍射就会越明显,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

第一节人的眼睛 、人眼结构 脉络膜(D) 睫状肌(M) 巩膜(S) 网(R) 角膜 中央窝(F) 视神经() 盲点(B 水晶体(汇) 前房液(A) 浅后房液(V) 图4.1
第一节 人的眼睛 一、人眼结构 图4.1

前房:淡盐溶液 后房:玻璃液(胶性透明液体) 折射率均为n水=133宏膜 二、简化眼 人眼是一共轴光具组,这一光具组能在视网膜上形成清晰的象。 由于这一共轴光具组结构很复杂,因此在许多情况下,往往将人眼 简化为只有一个折射球面的简化眼。 简化眼结构的光学常数为 4 n= 3 折射面曲率半径R=5.7mm 网膜曲率半径R'=9.8mm f=-17.1mm f'=22.8mm
前房:淡盐溶液 后房:玻璃液(胶性透明液体) 折射率均为 宏膜 二、简化眼 人眼是一共轴光具组,这一光具组能在视网膜上形成清晰的象。 由于这一共轴光具组结构很复杂,因此在许多情况下,往往将人眼 简化为只有一个折射球面的简化眼。 简化眼结构的光学常数为 折射面曲率半径 网膜曲率半径

三、人眼的调节功能 人眼的光心:简化眼的曲率中心。 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。 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。 远点:(松驰)能看清楚的最远点。 近点:(紧张)能看清楚的最近点。 明视距离:适当的照明下,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。 近视眼:远点在有限距离。(远点移近) 远视眼:近点变远
三、人眼的调节功能 人眼的光心:简化眼的曲率中心。 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。 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。 远点:(松驰)能看清楚的最远点。 近点:(紧张)能看清楚的最近点。 明视距离:适当的照明下,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。 近视眼:远点在有限距离。(远点移近) 远视眼:近点变远

第二节 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。 (a) 0 -1 (b) 图4.2 放大本领:=上 18m 即象对眼的张角与物体直接对眼的张角之比
第二节 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。 图4.2 放大本领: 即象对眼的张角与物体直接对眼的张角之比

二、放大镜 要明察秋毫,不但应使物体对眼有足够大的张角,而且还应取合适的距 离。显然对眼睛来说,这两个要求是相互制约的,若在眼睛前面配置一个凸透镜 便能解决这一问题。 l= 25 25 FP 若M=- (-f当 u f 若f'=10cm, 则 (a) M=2.5x U 25cm- (6) 图4.3
二、放大镜 要明察秋毫,不但应使物体对眼有足够大的张角,而且还应取合适的距 离。显然对眼睛来说,这两个要求是相互制约的,若在眼睛前面配置一个凸透镜 便能解决这一问题。 若 若 cm ,则: M=2.5x 图4.3

第三节目镜 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
第三节 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

二、两种目镜 (一)惠更斯目镜 F2 0 场镜 视镜 图4.4 1=3f2 d=2f2
二、两种目镜 (一)惠更斯目镜 图4.4

(二)冉斯登目镜 场镜 找境 图4.5 f1=f2
(二)冉斯登目镜 图4.5
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