《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