光学第四章精.ppt
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1、光学第四章光学第四章第1页,本讲稿共46页第三单元(第三单元(1010111 1):分辨本领。):分辨本领。重、难点:重、难点:全章以放大本领、分辨本领为重点,强全章以放大本领、分辨本领为重点,强 调仪器参数的相互影响关系。调仪器参数的相互影响关系。习题习题:2;4;6;10;16;18.第2页,本讲稿共46页11 眼睛的基本结构眼睛的基本结构12 眼睛的调节眼睛的调节1 1 人的眼睛人的眼睛参见图参见图41。四种膜:巩膜、虹膜、角膜、视网膜。四种膜:巩膜、虹膜、角膜、视网膜。两种细胞:柱状细胞、锥状细胞。两种细胞:柱状细胞、锥状细胞。两个特殊点:中央窝、盲点。两个特殊点:中央窝、盲点。1 虹
2、膜伸缩:调节瞳孔直径(虹膜伸缩:调节瞳孔直径(2D8),以),以 控制进入眼睛的光能量。控制进入眼睛的光能量。2 睫状肌伸缩:调节水晶体曲率半径,以得到对睫状肌伸缩:调节水晶体曲率半径,以得到对 同距离物体成象于视网膜时所需的焦距。同距离物体成象于视网膜时所需的焦距。第3页,本讲稿共46页13 眼睛的近点、远点眼睛的近点、远点近点:睫状肌极度收缩、使近点:睫状肌极度收缩、使R为最小值时,眼睛所为最小值时,眼睛所 能看清的物体能看清的物体 的距离。的距离。远点:睫状肌完全松弛、使远点:睫状肌完全松弛、使R为最大值时,眼睛所为最大值时,眼睛所 能看清的物体的距离。能看清的物体的距离。随着年龄的增长
3、,正常眼的近点由近变远,而随着年龄的增长,正常眼的近点由近变远,而远点由远变近。远点由远变近。正常眼视物的最佳距离为正常眼视物的最佳距离为25,光学中将这个,光学中将这个距离称为明视距离。距离称为明视距离。第4页,本讲稿共46页14 简化眼模型简化眼模型物象介质:物方为空气,物象介质:物方为空气,n1;象方为玻璃液,;象方为玻璃液,n133。水晶体前球面曲率半径:水晶体前球面曲率半径:R57。眼焦距:眼焦距:f=171,f=228。第5页,本讲稿共46页21 放大本领放大本领注意:注意:1 1 l、l 为使用仪器前和使用仪器后,同一物体在视为使用仪器前和使用仪器后,同一物体在视网膜上所成象的长
4、度,并非是物和象。网膜上所成象的长度,并非是物和象。2 2 U、U 是与是与 l、l 对应的一对视角,也不是共轭对应的一对视角,也不是共轭量。量。2 2 助视仪器的放大本领助视仪器的放大本领助视仪器的放大本领助视仪器的放大本领参见图42。定义:第6页,本讲稿共46页22 简单放大镜的放大本领简单放大镜的放大本领 QPyP QyFLO-l (-f)(-s)U光路特点:物体置于透镜物方焦点与透镜之间且靠近光路特点:物体置于透镜物方焦点与透镜之间且靠近物方焦点,成一放大正立虚象。物方焦点,成一放大正立虚象。第7页,本讲稿共46页按定义,欲求放大本领M,须分别求出U和U。未用放大镜时的视角:简单放大镜
5、的放大本领:使用放大镜后的视角:第8页,本讲稿共46页31 目镜的作用目镜的作用32 两种目镜两种目镜3 3 3 3 目镜目镜 目镜用来放大由物镜所成的象,目镜中配备的目镜用来放大由物镜所成的象,目镜中配备的分划板可对物镜所成的象进行测量。分划板可对物镜所成的象进行测量。1 惠更斯目镜惠更斯目镜 结构光路图见图结构光路图见图44。特点:特点:场镜、视镜均为平凸透镜,且均以凸面朝向物场镜、视镜均为平凸透镜,且均以凸面朝向物 体。体。第9页,本讲稿共46页结论:结论:此目镜的视角大,结构简单,适用于生物显此目镜的视角大,结构简单,适用于生物显 微镜。微镜。场镜焦距为视镜焦距的3倍,两透镜光心之间
6、的距离为视镜焦距的2倍,所以场镜、视镜的 象方焦点重合。由于场镜上入射光为会聚光,即场镜的物为虚由于场镜上入射光为会聚光,即场镜的物为虚 物,所以这种目镜只能用来观察物镜所成的物,所以这种目镜只能用来观察物镜所成的 象,也无法对物镜所成的象进行测量。象,也无法对物镜所成的象进行测量。第10页,本讲稿共46页2冉斯登目镜结构光路图参见图45。场镜、视镜焦距相同,两镜光心的距离为焦距的场镜、视镜焦距相同,两镜光心的距离为焦距的 2/3。既可用于观察象,也可用于观察物,并可由配备既可用于观察象,也可用于观察物,并可由配备 的分划板对物镜所成的象进行测量。的分划板对物镜所成的象进行测量。结论:结论:此
7、目镜结构紧凑,适用于测微目镜和望远此目镜结构紧凑,适用于测微目镜和望远 镜。镜。特点:特点:场镜、视镜也同为平凸透镜,但二镜凸面相场镜、视镜也同为平凸透镜,但二镜凸面相 向,平面朝外。向,平面朝外。第11页,本讲稿共46页41 显微镜光路图显微镜光路图PQP QF1o1 F1F2PQ-Uo2-UO目镜系统物镜系统特点:特点:物体物体PQ置于物镜系统物方焦平面置于物镜系统物方焦平面F1附近,成实象附近,成实象PQ;PQ位于位于目镜系统物方焦平面目镜系统物方焦平面F2附近,成放附近,成放大的虚象大的虚象PQ。整个显微镜系统最终成放大倒立虚整个显微镜系统最终成放大倒立虚象。象。4 显微镜的放大本领显
8、微镜的放大本领显微镜的放大本领显微镜的放大本领第12页,本讲稿共46页42 显微镜的放大本领显微镜的放大本领未使用显微镜时物体所成的象对眼睛的张角:未使用显微镜时物体所成的象对眼睛的张角:显微镜的放大本领:显微镜的放大本领:(式中各量均以为单位)使用显微镜后物体所成的象对眼睛的张角:使用显微镜后物体所成的象对眼睛的张角:第13页,本讲稿共46页结论:结论:显微镜放大本领等于物镜横向放大率与目显微镜放大本领等于物镜横向放大率与目 镜放大本领的乘积。镜放大本领的乘积。显微镜将微小物体成放大的象,常用于观显微镜将微小物体成放大的象,常用于观 察近距离处肉眼难以看清的细小物体。察近距离处肉眼难以看清的
9、细小物体。因为因为f1、f2都较小,故有都较小,故有 sO1O2=L,L 称镜称镜筒长度,所以筒长度,所以第14页,本讲稿共46页 51 开普勒望远镜开普勒望远镜-U o1UF1 F2o2O-U PQ物镜系统目镜系统5 望远镜的放大本领望远镜的放大本领1 光路图光路图第15页,本讲稿共46页无穷远处的物体PQ发出的平行光入射于物镜系统,成实象PQ于象方焦平面上;因为物镜系统的象方焦平面与目镜系统的物方焦平面重合,故最终由目镜系统出射的光为平行光,物PQ成象于无穷远处。使用望远镜后,无穷远处的象对眼睛的张角为:2 2放大本领放大本领未使用望远镜时,无穷远处物体对眼睛的张角为:第16页,本讲稿共4
10、6页开普勒望远镜的放大本领为:3 3开普勒望远镜的特点开普勒望远镜的特点 f1、f2均为正值,故放大本领均为正值,故放大本领M为负值,为负值,远镜成倒象。远镜成倒象。目镜的物方焦平面在镜筒内,可以放置测量目镜的物方焦平面在镜筒内,可以放置测量 叉丝进行测量。叉丝进行测量。眼睛的位置眼睛的位置O在镜筒之外,望远镜的视场较在镜筒之外,望远镜的视场较 大。大。镜筒长度镜筒长度 L=f1+f2,镜筒较长。镜筒较长。第17页,本讲稿共46页52 伽利略望远镜伽利略望远镜Oo1UUo2UF1F2QQ1 光路图第18页,本讲稿共46页1放大本领使用望远镜后,无穷远处的象对眼睛的张角为:伽利略望远镜的放大本领
11、:未使用望远镜时,无穷远处物体对眼睛的张角为:第19页,本讲稿共46页2 2伽利略望远镜的特点伽利略望远镜的特点 f1为正值,为正值,f2为负值,故放大本领为负值,故放大本领M为为正正 值,望远镜成正立的象。值,望远镜成正立的象。目镜的物方焦平面在镜筒之外,无法放置分目镜的物方焦平面在镜筒之外,无法放置分 划板。划板。眼睛的位置眼睛的位置O理论上位于镜筒之内,实际进理论上位于镜筒之内,实际进 入眼睛的光束的范围因此而受限制,故视场入眼睛的光束的范围因此而受限制,故视场 较小。较小。镜筒长度镜筒长度 L=f1-f2,筒长较短。,筒长较短。第20页,本讲稿共46页61 光阑光阑66 光阑光阑 光瞳
12、光瞳定义:光学系统中凡是对光能量具有限制作用的元定义:光学系统中凡是对光能量具有限制作用的元件都是光阑。件都是光阑。1 有效光阑有效光阑定义:在光学系统中,对整个系统光能量的传播范定义:在光学系统中,对整个系统光能量的传播范围起决定性限制作用的那一个光阑。围起决定性限制作用的那一个光阑。62 有效光阑有效光阑 光瞳光瞳注意:注意:有效光阑的确定是以成象物体的确定为前提有效光阑的确定是以成象物体的确定为前提的,即同一系统中,当物体的位置不同时,有效光的,即同一系统中,当物体的位置不同时,有效光阑可能会不同。(实例可参见图阑可能会不同。(实例可参见图411)第21页,本讲稿共46页2 2入射光瞳入
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