光学仪器的基本原理 光度学的基本概念

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教学目的： 本章围绕衡量光学仪器特性的三个本领进行教学。通过本章的学习，使学生掌握仪器常用的放大本领。了解仪器的震光本领及其相关因素。使学生了解光度学中的一些基本概念，了解相差的一些类型及成因 . 重点：放大本领和分辨本领 难点：光度学中的概念 教学方法：课堂讲授、结合仪器演示4-1 助视仪器的放大本领助视仪器的放大本领 正常眼明视距离为25cm一一.放大本领定义放大本领定义uutgutgullM二二.简单放大镜的放大本领简单放大镜的放大本领fyfyysyM252525以cm为单位一般35复式放大镜可达20,物放在焦点内侧，成一放大正立虚象三三

2、.显微镜的放大本领显微镜的放大本领书上导出方法可得 目物MfflM2125用复合光具组法导出：系统 lfffff2121简单放大率 目物MfflfM212525四四.望远镜的放大本领望远镜的放大本领 望远镜无焦系统：放大视角21ffM4-2 光度学的基本概念光度学的基本概念一一.辐射光与辐射能量的分布函数辐射光与辐射能量的分布函数 发光面上向所有方向上辐射包含的波长在单位时间内 ded 单位时间内辐射的波长在 到 内的能量ddde称分布函数称分布函数则总通量 0de二二.视见函数视见函数人眼对不同波长的光的灵敏度不一样（引起亮度反映）可见光定义就是从这而来：在39007600A0之间人眼有亮度

3、反应5500A0的绿光人眼最敏感 5500v 引起同样视觉宽度所需通量10v三三.光通量光通量主观和客观的结合主观和客观的结合 dkdvkdm k为光谱光视效能。 单位为流明（lm）。Wlmkm/683四四.发光强度发光强度ddI单位立体角内辐射的光通量。已知时可求 IddId 单位为坎德拉，基本单位之一。五五.亮度亮度ddsBdcosddsdcos单位：尼特（nit）对余选辐射体cosI,则 cosB与角无关六六.照度照度ddE单位面积受到的光通量2cosRI单位：勒克斯lx 4-3 光阑和光瞳光阑和光瞳 (学生自学学生自学) 4-4 物镜的聚光本领物镜的聚光本领 一一.聚光本领的描述：用象

4、面照度来定量描述。聚光本领的描述：用象面照度来定量描述。二、光源较近时物镜的聚光本领二、光源较近时物镜的聚光本领 数值孔径数值孔径 已知入射孔径角u, 出射孔径角u,设物镜不吸收光通量 dd200111sincosuduuuBdsdd 若B不随u变及朗伯光源 则 udsd2sin同理 sduBd2sin2nnBB 1022BnBnB真空中 udsnBudsBdd2202sinsinsddsunBsddE 220sin2201sinunBunsin称数值孔径三三.光源较远时物镜的聚光本领光源较远时物镜的聚光本领相对孔径相对孔径unBsddE220sin代换usinpxxdu2sinfxfxfxx

5、pppffx 为物象的横向放大率ddp22202222022202204414sinpppppfdnBfdnBxxdnBunBE fd式 中为相对孔径. 2fdE4-5 象差概述象差概述 (可让学生自学可让学生自学)一一.象差的意义：象差的意义：二二.单色象差单色象差 所有偏离理想成象的现象象差理想成象：1.物象点点对应；2.物平面主轴象平面也应主轴; 3.各点放大率应为常数 4.象各部分应有同样的颜色 破坏第4条出现色差1.球面象差：由于光学面为球面，对宽光束而言，入射光束落在不 同处， 合聚点不同，凹凸透镜球差相反，组合起来能消除球差。2、惠形象差：不在主轴上物点所发宽光束形成。3.象散：

6、远离主轴的物点发出的光束经透镜后成为象散光束。4.相面弯曲5.畸变4-6 仪器的分辨本领仪器的分辨本领一一.助视仪器的分辨本领助视仪器的分辨本领1.定义：两物点所成的象点中心与透镜中心所长之角。 Ru61.01 时，刚能分辨2.人眼和助视仪器的分辨本领分辨本领=1/分辨极限 人眼 05500A瞳孔半径 cmR1 . 0 161. 01R分辨极限物 mmy1 .0251物镜分辨本领。望远镜 /22.161.01fdRffyu显微镜物镜：象分辨本领22.1sdysinsinunyuyn61.0sin1uny小小 y三三.分光仪器的色分辨本领分光仪器的色分辨本领 1.棱镜光谱仪 角色散率 ddndndddD在最小偏向角时 2sin2sin2AAn dnd用上式求出最后得 ddnAnAddD2sin12sin22ddnnAD2sin12sin2则可分辨时 b1色分辨本领ddnddnAnAbP2sin12sin222为棱镜底边长度讨论：P与A