光学仪器的基本原理

1、第四章第四章 光学仪器的基本原理光学仪器的基本原理 助视仪器的放大本领助视仪器的放大本领 显微镜的放大本领显微镜的放大本领 望远镜的放大本领望远镜的放大本领 光阑光阑 光瞳光瞳 光度学概要光度学概要 物镜的聚光本领物镜的聚光本领 助视仪器的像分辨本领助视仪器的像分辨本领 分光仪器的色分辨本领分光仪器的色分辨本领概概 述述光学仪器及分类光学仪器及分类1、定义：、定义：多种光学元件按一定的要求组成的系统。多种光学元件按一定的要求组成的系统。2、分类：、分类： 按性能：显微镜、望远镜、照像机和分光镜按性能：显微镜、望远镜、照像机和分光镜 按成像性质：按成像性质： 成实像的光学仪器。如照像机、幻灯机、

2、电影放映机、成实像的光学仪器。如照像机、幻灯机、电影放映机、投影仪等。投影仪等。 成虚像的光学仪器成虚像的光学仪器 助视仪器。如放大镜、显微镜、助视仪器。如放大镜、显微镜、望远镜。望远镜。理论基础理论基础 主要：几何光学基本原理。主要：几何光学基本原理。 其它：衍射理论、加工工艺学、材料科学等。其它：衍射理论、加工工艺学、材料科学等。实际光学仪器实际光学仪器1、理想成像的要求：、理想成像的要求： 近轴近轴：近轴物点、近轴光线：近轴物点、近轴光线 单色单色：物体所发光线是单色的：物体所发光线是单色的实际光学仪器情况：非近轴和复色光。会造成如下矛盾：实际光学仪器情况：非近轴和复色光。会造成如下矛盾

3、：2、两大矛盾、两大矛盾 像的清晰度与像场能量聚集程度的矛盾像的清晰度与像场能量聚集程度的矛盾 几何光学观点：必须满足单色、近轴条件几何光学观点：必须满足单色、近轴条件 复色复色色差色差 非近轴非近轴像差像差 能量观点：不宜限于近轴区域。能量观点：不宜限于近轴区域。要得明亮像，必须使进入光学仪器的光束尽量宽。要得明亮像，必须使进入光学仪器的光束尽量宽。 成像清晰度与细节分辨程度的矛盾成像清晰度与细节分辨程度的矛盾 波动光学观点：光线越近轴波动光学观点：光线越近轴光束受限越紧光束受限越紧衍射越明显衍射越明显 像的清晰度越低像的清晰度越低 几何光学观点：减小像差几何光学观点：减小像差满足满足近轴条

4、件近轴条件像的清晰度与像面亮度、分辨本领不能同时兼得，而矛盾不可避免。像的清晰度与像面亮度、分辨本领不能同时兼得，而矛盾不可避免。 因而，实际光学仪器要根据用途，权衡轻重，有针对性地进行设计制造。因而，实际光学仪器要根据用途，权衡轻重，有针对性地进行设计制造。人人 眼眼构造构造1.巩膜：白色坚韧巩膜：白色坚韧,厚厚0.40.8mm2.角膜：透明，角膜：透明，R:8mm14.视神经视神经3.脉络膜：脉络膜：黑色不透光黑色不透光8.前房液前房液水状体水状体:淡盐淡盐溶液溶液,折射率折射率1.3379.后房后房液液玻璃玻璃体体:含大量含大量水份胶状水份胶状物物,折射率折射率1.3364.虹膜：带色的

5、彩带虹膜：带色的彩带5.瞳孔：直径：瞳孔：直径：1.48mm6.水晶体水晶体眼珠眼珠,折射率为折射率为1.42的胶的胶状物状物,前后曲面半径前后曲面半径:10mm,6mm7.睫状肌睫状肌10.视网膜视网膜:视神经网视神经网11.盲点盲点:不不引起视觉引起视觉12.黄斑点黄斑点直径直径:2mm13.中央窝中央窝:最最敏感直径敏感直径0.25mm高尔斯特兰简化眼高尔斯特兰简化眼 人眼是一个由角膜、水状液、晶状体和玻璃液所组成的，人眼是一个由角膜、水状液、晶状体和玻璃液所组成的，物、像方折射率近似相等的，可变焦距的，物、像方折射率近似相等的，可变焦距的，共轴复杂光学系共轴复杂光学系统（光具组）统（光

6、具组）。它能在视网膜上清晰成像。它能在视网膜上清晰成像。 它是一个能自动调节有精密的光学仪器。其结构相当复它是一个能自动调节有精密的光学仪器。其结构相当复杂。在许多情况下将其简化成如下的模型：杂。在许多情况下将其简化成如下的模型：C C17mm5.7mm17mmFFn=1.336rn解解：已知：已知n=1.0, n=1.33, r=5.7mm(D)12.177 . 50 . 133. 10 . 1rnnnf82.227 . 50 . 133. 133. 1rnnnf42.58107 . 50 . 133. 13rnn(mm)(mm)例题例题: :从几何光学的角度来看，人眼可简化为高尔斯特兰简化

7、从几何光学的角度来看，人眼可简化为高尔斯特兰简化眼模型。这种模型将人眼成像归结成一个曲率半径为眼模型。这种模型将人眼成像归结成一个曲率半径为5.7mm5.7mm、媒质折射率为媒质折射率为1.331.33的单球面折射成像。试求这种简化眼的焦点的单球面折射成像。试求这种简化眼的焦点位置和焦度。位置和焦度。人眼的调节功能人眼的调节功能1、定义：为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰像而、定义：为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰像而改变眼睛的焦改变眼睛的焦距距的过程。的过程。人眼的调节方式有两种：自动调节（人眼的调节方式有两种：自动调节（自调节自调节）和被动调节（）和被动调节（矫正矫正）。）。2、

8、自调节：、自调节：正常人眼靠睫状肌的松驰或紧张来改变晶状体的曲率半径，从正常人眼靠睫状肌的松驰或紧张来改变晶状体的曲率半径，从而改变人眼焦距的过程。是人眼自动完成的。而改变人眼焦距的过程。是人眼自动完成的。说明：说明： 自调节有一定的限度：近点和远点之间。自调节有一定的限度：近点和远点之间。 远点远点：人眼能看清楚的最远点。人眼看远点处的物体时，睫状肌处于：人眼能看清楚的最远点。人眼看远点处的物体时，睫状肌处于 完全松驰的状态，晶状体曲面的曲率半径最大。完全松驰的状态，晶状体曲面的曲率半径最大。 近点近点：人眼能看清楚的最近点。人眼看近点处的物体时，睫状肌处于：人眼能看清楚的最近点。人眼看近点

9、处的物体时，睫状肌处于 最紧张的状态，晶状体曲面的曲率半径最小。最紧张的状态，晶状体曲面的曲率半径最小。 人眼疲劳程度与睫状肌的松紧程度有关：人眼疲劳程度与睫状肌的松紧程度有关：看远物时，肌肉松驰，不易疲劳；看近物时，肌肉紧张，容易疲劳。看远物时，肌肉松驰，不易疲劳；看近物时，肌肉紧张，容易疲劳。 近点、远点和调节范围随年龄的增长而变化；近点、远点和调节范围随年龄的增长而变化；近点变远：幼年近点变远：幼年78cm；中年；中年25cm；老年；老年12m。远点变近：幼年远点变近：幼年无限远；老年无限远；老年数米。数米。随年龄的增长，肌肉老化，自调节范围变窄。随年龄的增长，肌肉老化，自调节范围变窄。

10、 适当照明下，正常眼观察眼前适当照明下，正常眼观察眼前25cm处的物体是轻松的，且能看清物体的处的物体是轻松的，且能看清物体的细节。称细节。称25cm为为明视距离明视距离。 因此，在设计和使用因此，在设计和使用助视仪器助视仪器时一般都使虚像成于时一般都使虚像成于明视距离、无穷明视距离、无穷远处或其间远处或其间的某一位置处。的某一位置处。3、人眼的缺陷及矫正、人眼的缺陷及矫正被动调节：外加辅助仪器改变焦距的过程。被动调节：外加辅助仪器改变焦距的过程。具备完善的自调节功能的人眼称为正常眼；反之，称为非正常眼。具备完善的自调节功能的人眼称为正常眼；反之，称为非正常眼。 近视眼近视眼：远点在有限远处的

11、人眼。：远点在有限远处的人眼。特点：晶状体曲率半径比正常眼小，外形凸出；特点：晶状体曲率半径比正常眼小，外形凸出；像方焦点在视网膜像方焦点在视网膜 前，焦距短。前，焦距短。P OF OF 远点远点矫正前矫正前P OF 远点远点远物远物矫正后矫正后例例 一个远点为一个远点为0.2m0.2m的近视眼戴上眼镜后远点可恢复到无穷远。的近视眼戴上眼镜后远点可恢复到无穷远。求所戴眼镜的光焦度。求所戴眼镜的光焦度。)(500)(52 . 011111:1112 . 0: 度有由空气中的高斯公式已知解Dsssffssmss 远视眼：近点比正常眼远的人眼远视眼：近点比正常眼远的人眼特点：晶状体曲率半径比正常眼大

12、；像方焦点在视网膜后，焦距长。特点：晶状体曲率半径比正常眼大；像方焦点在视网膜后，焦距长。 OF 明视距离明视距离 OF 近点近点矫正前矫正前明视距离明视距离 OF 近点近点矫正后矫正后明视距离明视距离 OF 近点近点例例 求一个近点为求一个近点为125cm125cm的远视眼所戴眼镜的光焦度的远视眼所戴眼镜的光焦度. .ss)(320)(2 . 325. 0125. 11111:25. 125. 0,: 度式有由空气中的透镜成像公已知对所戴凸透镜而言解Dssfmsms 散光眼：角膜为椭球面的人眼。也称为像散眼。散光眼：角膜为椭球面的人眼。也称为像散眼。 由于椭球有两个对称平面，分别包含长、短轴

13、，因而具有两个不同的焦由于椭球有两个对称平面，分别包含长、短轴，因而具有两个不同的焦 距。主轴上的一个物点将成两条像线。距。主轴上的一个物点将成两条像线。像散。像散。 矫正方法：戴柱面透镜。利用其像散作用，与散光眼的像散相抵消。矫正方法：戴柱面透镜。利用其像散作用，与散光眼的像散相抵消。 近视（或远视）近视（或远视）+散光：戴一付一面为球面、一面为柱面的透镜。球面散光：戴一付一面为球面、一面为柱面的透镜。球面用于矫正用于矫正 近（远）视，柱面用于矫正散光。近（远）视，柱面用于矫正散光。人眼的视角人眼的视角定义：被观察物对定义：被观察物对人眼光心人眼光心的张角称为人眼的视角。的张角称为人眼的视角

14、。F OFQPQPUyyss 人眼对物体大小的感觉是以人眼对物体大小的感觉是以该物体在视网膜上所成像对光该物体在视网膜上所成像对光心所张角度的大小衡量的。心所张角度的大小衡量的。 表达式：表达式：sysyUF OFQPQPUyyss 说明：说明：A、在人眼的可调节范围内、在人眼的可调节范围内consts UyB:yUsC,:一定时当sUyD1,:一定时当 人眼对物体大小的感觉取决于其在视网膜上像的大小，因而人眼对物体大小的感觉取决于其在视网膜上像的大小，因而取决于视角取决于视角U的大小，当的大小，当U1 时，人眼已无法区分了。时，人眼已无法区分了。 一切助视仪器设计的出发点就是增大人眼的视角一

15、切助视仪器设计的出发点就是增大人眼的视角.一、助视仪器的放大本领一、助视仪器的放大本领助视仪器：帮助人眼（正常、非正常）看清物体（远、近、大、小）的光学仪器。助视仪器：帮助人眼（正常、非正常）看清物体（远、近、大、小）的光学仪器。1、放大本领、放大本领定义：如右图示定义：如右图示llMP OQ PQHHUl OPQUl 说明：说明： 必须将物放在必须将物放在同一特定位置同一特定位置比较两像大小。比较两像大小。放大镜和显微镜：明视距离处（放大镜和显微镜：明视距离处（25cm）；望远镜：无穷远处。）；望远镜：无穷远处。由上式可看出：助视仪器的作用就是增大人眼视角，从而改善和扩展视野。由上式可看出：

16、助视仪器的作用就是增大人眼视角，从而改善和扩展视野。注意放大本领注意放大本领 与角放大率与角放大率 的区别。的区别。UUMuu.,:,;,:,不是共轭量无助视仪器时的视角是对有是一对共轭量出射线的倾角是对一个光具组的入、UU、uu 在近轴条件下在近轴条件下UUllMUstgUslUstgUsl即：即：M等于两视角之比等于两视角之比SP OQPQHHUl OPQUl 2、放大镜、放大镜定义定义：帮助人眼看清微小物体及其细节的助视仪器。：帮助人眼看清微小物体及其细节的助视仪器。放大本领放大本领： QP y P QyFLO-f-s lU Oly QPUcm25使用放大镜的视角：使用放大镜的视角：fy

17、fysyU未用放大镜的视角：未用放大镜的视角：25yU 以最简单的放大镜以最简单的放大镜-凸透镜为例凸透镜为例:简单放大镜的放大本领：简单放大镜的放大本领：为单位以 cm 25ffUUM作用作用：将被观察物体成一放大虚像，从而增大其对人眼的视角，：将被观察物体成一放大虚像，从而增大其对人眼的视角， 并非并非将物体移近。将物体移近。 例：例：f =10cm，则，则 M=2.5倍，记为倍，记为2.5。 M 与与f 成反比。由于短焦距透镜像差大，所以成反比。由于短焦距透镜像差大，所以M很大的放大镜没有实用价很大的放大镜没有实用价值。常用的放大镜值。常用的放大镜M3；若采用复合透镜，可使；若采用复合透

18、镜，可使M达到达到20 。二、显微镜的放大本领二、显微镜的放大本领 帮助人眼观察微小物体的放大镜，称为显微镜。其物镜和目镜均由共轴帮助人眼观察微小物体的放大镜，称为显微镜。其物镜和目镜均由共轴光具组构成。其放大本领远大于简单放大镜和目镜。光具组构成。其放大本领远大于简单放大镜和目镜。结构结构F1o1 F1 F2o2目镜系统目镜系统物镜系统物镜系统-U O-U P QP Q yyP Q 特点：物体特点：物体PQ置于物镜系统（焦距很短）的物方焦平面置于物镜系统（焦距很短）的物方焦平面F1附近，成附近，成实象实象P Q ；P Q 位于目镜系统（焦距很短）物方焦平面位于目镜系统（焦距很短）物方焦平面F

19、2附近，成附近，成放大的虚象放大的虚象P Q 。整个显微镜系统最终成放大倒立虚像于明视距。整个显微镜系统最终成放大倒立虚像于明视距离处。离处。光路图光路图明视明视距离距离1、显微镜的结构和光路图、显微镜的结构和光路图2、放大本领、放大本领整个系统的像方焦距为整个系统的像方焦距为：21fff显微镜作为一个放大镜，其放大本领为显微镜作为一个放大镜，其放大本领为：212525fffMF1o1 F1 F2o2目镜系统物镜系统-U O-U P QP Q yyP Q 明视距离l2f1f镜筒长度1sl 为保证成尽量大的像，物镜和目镜焦距均很小为保证成尽量大的像，物镜和目镜焦距均很小21212525fflff

20、M表达式：表达式：21212525fflffM讨论：讨论：1111111111,fxfsflxslOF几乎重合与由于即为物镜的横向放大率，其中，即为物镜的横向放大率，其中，“”号表示物镜成倒立号表示物镜成倒立像像2225Mf为目镜的放大本领为目镜的放大本领21MM200:,5,40:21MM则目镜物镜例 显微镜也是将物体直接放大，达到增大视角的目的。显微镜也是将物体直接放大，达到增大视角的目的。显微镜放大本领等于物镜横向放大率显微镜放大本领等于物镜横向放大率与目镜放大本领与目镜放大本领 的乘积。的乘积。 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显微镜将微小物体成放大的象，常用于

21、观察近距离处肉眼难以看清的细小物体。清的细小物体。三、望远镜的放大本领三、望远镜的放大本领定义：定义：帮助人眼观察远处物体的放大镜。帮助人眼观察远处物体的放大镜。 作用：将远物从物空间移至望远镜的像空间，从而增作用：将远物从物空间移至望远镜的像空间，从而增大对人眼的视角。大对人眼的视角。人眼以对望远镜像空间的观察代替了对物空间的观察人眼以对望远镜像空间的观察代替了对物空间的观察 性质：是一种放大镜。只是不是将物体直接放大，而性质：是一种放大镜。只是不是将物体直接放大，而是将远物移近，从而增大视角。是将远物移近，从而增大视角。结构及分类结构及分类a、结构：物镜系统、结构：物镜系统+目镜系统目镜系

22、统b、分类：、分类： 按物镜的种类分：按物镜的种类分：A、反射式望远镜：物镜为反射镜；、反射式望远镜：物镜为反射镜；B、折射式望远镜：物镜为透镜。、折射式望远镜：物镜为透镜。 按目镜种类分：按目镜种类分：A、开普勒望远镜：目镜为会聚透镜；、开普勒望远镜：目镜为会聚透镜；B、伽利略望远镜：目镜为发散透镜。、伽利略望远镜：目镜为发散透镜。 按其用途分：按其用途分：天文望远镜：射电、红外、天文望远镜：射电、红外、 紫外、紫外、 x光望远镜等；光望远镜等；普通望远镜：读数普通望远镜：读数(实验用实验用)、棱镜、棱镜(双筒、军事、观剧、旅游、球赛等双筒、军事、观剧、旅游、球赛等)；特殊望远镜：天文、遥感

23、、宇航、导弹跟踪、高空摄影、激光测距等。特殊望远镜：天文、遥感、宇航、导弹跟踪、高空摄影、激光测距等。1、开普勒望远镜、开普勒望远镜-U O-U 结构特点：结构特点：物镜和目镜均为会聚透镜，且物镜像方焦点与目镜物方焦点重合物镜和目镜均为会聚透镜，且物镜像方焦点与目镜物方焦点重合o1F1 F2o2物镜系统物镜系统目镜系统目镜系统UP Q y原理原理：光路如图示：光路如图示PQQ P -U O-U o1F1 F2o2物镜系统物镜系统目镜系统目镜系统UP Q yPQQ P U-U 1f2f放大本领放大本领2 fyUUQP对人眼的视角最后像由于远物不能任意移近，但却有一定的视角由于远物不能任意移近，但

24、却有一定的视角U，当人眼前后移动距离不大时，当人眼前后移动距离不大时，U不变；即：不变；即：当去掉望远镜而将人眼移至当去掉望远镜而将人眼移至P 处观察远物时，人眼的视角：处观察远物时，人眼的视角：1fyU2121 ffffUUM 开普勒放大本领注：注：;,0,0,0:21故成倒立像MffA.,:21越大越短越长MffBC：目镜的物方焦平面在镜筒内，可以放置分划板叉丝进行测量；目镜的物方焦平面在镜筒内，可以放置分划板叉丝进行测量；D：眼睛的位置眼睛的位置O在镜筒之外，望远镜的视场较大。在镜筒之外，望远镜的视场较大。E：镜筒长度镜筒长度 L= f1 + f2 ，镜筒较长。，镜筒较长。2、伽利略望远

25、镜、伽利略望远镜结构特点：结构特点： 物镜为会聚透镜和目镜为发散透镜，且物镜像方焦点与目镜物镜为会聚透镜和目镜为发散透镜，且物镜像方焦点与目镜物方焦点重合。物方焦点重合。U O1O2F1 F2OU Q PQUU原理原理：光路如图示：光路如图示Q y1f2f1fyU22 fyfyUU21ffUUM 放大本领放大本领使用望远镜后，无穷远处的象对眼睛的张角为：使用望远镜后，无穷远处的象对眼睛的张角为：未使用望远镜时，无穷远处物体对眼睛的张角为：未使用望远镜时，无穷远处物体对眼睛的张角为：伽利略望远镜的放大本领：伽利略望远镜的放大本领： 镜筒长度镜筒长度 L = f1 -f2，筒长较短。，筒长较短。

26、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为正值，望远镜成为正值，望远镜成 正立的象；正立的象；说明：说明： 目镜的物方焦平面在镜筒之外，无法放置分划板；目镜的物方焦平面在镜筒之外，无法放置分划板； 眼睛的位置眼睛的位置O理论上位于镜筒之内，实际进入眼睛的光束的范围因此而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，故视场较小；受限制，故视场较小；注：望远镜不是将物直接放大，而是相当于将物移近，从而增大视角。注：望远镜不是将物直接放大，而是相当于将物移近，从而增大视角。讨论讨论：a.共同点共同点:望远光具组：望远光具组：光学间隔光学间隔特点：平行光束通过时，

27、透射出来的仍是平行光，但方向改变。特点：平行光束通过时，透射出来的仍是平行光，但方向改变。整个光具组的焦点和主平面都是在无限远处。整个光具组的焦点和主平面都是在无限远处。二者的横向放大率二者的横向放大率都小于都小于1（像是缩小的）（像是缩小的）.可见可见M与与不同。不同。b.不同点：不同点：开氏的视场较大，而伽氏的视场较小（开氏的视场较大，而伽氏的视场较小（伽氏的目镜是发散伽氏的目镜是发散的）。的）。开氏的目镜物方焦平面上可放叉丝或刻度尺，伽氏则不能（开氏的目镜物方焦平面上可放叉丝或刻度尺，伽氏则不能（前者在镜筒内）。前者在镜筒内）。开氏的镜筒较长，而伽氏的镜筒较短（开氏的镜筒较长，而伽氏的镜

28、筒较短（ 两个焦距的加与减）两个焦距的加与减）无焦系统).(0221ffdffd抛物面抛物面牛顿反射物镜牛顿反射物镜F抛物面抛物面椭球面椭球面1FF格雷果里反射物镜格雷果里反射物镜F抛物面抛物面双曲面双曲面卡塞格伦反射物镜卡塞格伦反射物镜3、反射式望远镜、反射式望远镜4、激光扩束器、激光扩束器定义：定义：扩束器扩束器将光束横截面扩大的光学仪器。将光束横截面扩大的光学仪器。激光扩束器激光扩束器将激光束横截面扩大的光学仪器。将激光束横截面扩大的光学仪器。装置：装置： 倒用的折射式望远镜是很好的激光扩束器；倒用的折射式望远镜是很好的激光扩束器；F1 F2物镜系统物镜系统目镜系统目镜系统F1 F2目镜

29、目镜目镜目镜开氏开氏伽氏伽氏 显微镜的物镜（显微镜的物镜（40、100）也可作简单的激光扩束器。）也可作简单的激光扩束器。四、光阑四、光阑 光瞳光瞳从本节开始，对从本节开始，对光能量的传播光能量的传播所涉及的基本概念进行介绍。所涉及的基本概念进行介绍。1、光阑、光阑a、定义：光学系统中凡是对光能量具有限制作用的元件。、定义：光学系统中凡是对光能量具有限制作用的元件。如：光学系统中的透镜的外缘、开孔、光屏等。如：光学系统中的透镜的外缘、开孔、光屏等。b、有效光阑：在光学系统中，对整个系统光能量的传播范围、有效光阑：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。起决定性限制

30、作用的那一个光阑。1F2o1oPP1F2o1oPP有效光阑有效光阑有效光阑有效光阑注意：注意：有效光阑的确定是有效光阑的确定是以成像物体的确定为前提以成像物体的确定为前提的，即同一的，即同一系统中，当物体的位置不同时，有效光阑可能会不同。系统中，当物体的位置不同时，有效光阑可能会不同。1uu2u2uu1u2、光瞳、光瞳入射光瞳（入瞳）入射光瞳（入瞳）有效光阑经其前方光学系统所成的象。有效光阑经其前方光学系统所成的象。出射光瞳（出瞳）出射光瞳（出瞳）有效光阑经其后方光学系统所成的象。有效光阑经其后方光学系统所成的象。1F2o1oBBPPBB B B有效光阑有效光阑入入瞳瞳出出瞳瞳uu入射孔径角入

31、射孔径角出射孔径角出射孔径角对同一系统，入射光瞳、有效光阑和出射光瞳三者共轭对同一系统，入射光瞳、有效光阑和出射光瞳三者共轭.3、有效光阑、入瞳和出瞳的确定方法、有效光阑、入瞳和出瞳的确定方法以薄透镜以薄透镜 L 和光阑和光阑 AB 为例。为例。设光阑与透镜的距离小于透镜焦距设光阑与透镜的距离小于透镜焦距f 先设物点先设物点 P 在物方焦点在物方焦点 F 处处光阑的直径光阑的直径D1透镜的孔径透镜的孔径D透镜边缘将成为光具组对于透镜边缘将成为光具组对于F点的有效光阑点的有效光阑uuL(2)若物点若物点 P 不在不在 F 处处若若 D1 1时，两像点能分辨；时，两像点能分辨；U=1时，刚能分辨；

32、时，刚能分辨；U1时，不能分辨。时，不能分辨。一定时，分辨本领一定时，分辨本领R； R一定时，分辨本领一定时，分辨本领13、望远镜的分辨本领、望远镜的分辨本领意义：意义：描述物镜对其像方焦平面上两个像点的分辨能力。用像描述物镜对其像方焦平面上两个像点的分辨能力。用像面上刚可分辨的两像点的极限距离来表示。面上刚可分辨的两像点的极限距离来表示。设：物镜的像方焦距为设：物镜的像方焦距为f ，d=2R 为物镜的孔径（直径，也是入瞳）为物镜的孔径（直径，也是入瞳）fdfRfy22.161.01 增大增大相对孔径（相对孔径（d/ f ），），这同时也增大了聚光本领。这同时也增大了聚光本领。或或 用短波光束

33、。用短波光束。说明：说明： 分辨极限分辨极限 y越小，分辨本领越高；反之，越低；越小，分辨本领越高；反之，越低； 要增大望远镜的分辨本领，要求：要增大望远镜的分辨本领，要求：yfdy,1分辨极限：分辨极限：相对孔径相对孔径意义：意义：描述对物面上两个物点的分辨能力。用物面上刚可分辨描述对物面上两个物点的分辨能力。用物面上刚可分辨的两物点的极限距离来表示。的两物点的极限距离来表示。unysin610. 0yuny,sin1增大数值孔径（增大数值孔径（nsinu），这同时也增大了聚光本领。），这同时也增大了聚光本领。或或 用短波光束（如电子显微镜）。用短波光束（如电子显微镜）。4、显微镜的分辨本领、显微镜的分辨本领说明：说明： 分辨极限分辨极限 y越小，分辨本领越高；反之，越低；越小，分辨本领越高；反之，越低； 要增大显微镜的分辨本领，要求：要增大显微镜的分辨本领，要求： 电子显微镜分辨本领大是因为其电子束的波长短电子显微镜分辨本领大是因为其电子束的波长短注：望远镜和显微镜中，聚光本领和分辨本领完全取决于物镜。注