光电子技术第20课

1、2精彩回顾精彩回顾l光源所发出的总光通量总光通量（流明、亮度）与该光源所消耗的电功率电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效光源的光效。l在光通量一定时，可见光比例可见光比例越高，有效有效视觉视觉光效越高。l光谱组成较广光谱组成较广的光源较有可能提供较佳的显色品质。白炽灯的白炽灯的显色指数显色指数定义为定义为100100。 l功率因数是衡量电气设备效率衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明设备的利用率低，增加了线路供电损失。34由一个或若干个光学零部件组成的具有所需光学功能的系统。光学系统光学系统56望远镜系统望远镜系统u目视光学仪器的两个要求目视光学仪器的两个要求 扩大视角扩大视角 出

2、射平行光出射平行光u显微镜是将近物成像于无限远，望远镜使无限显微镜是将近物成像于无限远，望远镜使无限远物体成像在无限远，所以望远镜是一个远物体成像在无限远，所以望远镜是一个无焦无焦系统系统u由于是无焦系统，物镜的象方焦点和目镜的物由于是无焦系统，物镜的象方焦点和目镜的物方焦点应重合，光学间隔方焦点应重合，光学间隔 07一一 望远系统的结构及参数望远系统的结构及参数1.结构形式结构形式开普勒望远系统开普勒望远系统，物镜和目镜都是正透镜，物镜和目镜都是正透镜8 伽利略望远镜伽利略望远镜的物镜是一块正透镜，目镜是一块负透的物镜是一块正透镜，目镜是一块负透镜镜 结构紧凑，筒长短，较为轻便，光能损失少，

3、并且使物结构紧凑，筒长短，较为轻便，光能损失少，并且使物体呈正立的像。体呈正立的像。9GalilieoKeplerf目目0y物物为虚像为虚像y物物为实像为实像镜筒短：镜筒短：Lf物物f目目镜筒长：镜筒长：L f物物f目目望远镜成正像望远镜成正像望远镜成倒像望远镜成倒像一般用作扩束一般用作扩束望远，但需加倒像系统望远，但需加倒像系统102.视觉放大率视觉放大率 由于物体在无限远，同一目标对仪器的张角（即望远镜的物方视场由于物体在无限远，同一目标对仪器的张角（即望远镜的物方视场角）完全可以认为是相等的，同为角）完全可以认为是相等的，同为 ， 通过望远镜之后，物体的像对人眼的张角就是系统的像方视场角

4、通过望远镜之后，物体的像对人眼的张角就是系统的像方视场角 11uD 和和 D 分别是入瞳和出瞳直径分别是入瞳和出瞳直径u视觉放大率与物体位置无关视觉放大率与物体位置无关,仅仅取决于望远镜系统的结构参数仅仅取决于望远镜系统的结构参数u当目镜焦距一定时，视觉放大率大要求物镜焦距长，导致筒长增大。当目镜焦距一定时，视觉放大率大要求物镜焦距长，导致筒长增大。u可正可负，取决于可正可负，取决于f目目的符号，的符号，望远物镜只能是正透镜望远物镜只能是正透镜1.当物镜和目镜都为正焦距时，如开普勒望远镜，则放大率为负值，当物镜和目镜都为正焦距时，如开普勒望远镜，则放大率为负值，系统成倒立的像系统成倒立的像2.

5、而物镜的焦距为正，目镜焦距为负时，如伽利略望远镜，则放大率而物镜的焦距为正，目镜焦距为负时，如伽利略望远镜，则放大率为正值，系统成正立的像为正值，系统成正立的像12二二 望远系统的放大率及工作放大率望远系统的放大率及工作放大率1、望远系统的分辨率：用极限分辨角、望远系统的分辨率：用极限分辨角表示表示 u按瑞利判断：按瑞利判断：140/D u即：入射光瞳直径即：入射光瞳直径D越大，极限分辨率越高。越大，极限分辨率越高。132、视觉放大率和分辨率的关系、视觉放大率和分辨率的关系u 60，60/D/2.3u望远镜的视放大率越大，它的分辨精度就越高望远镜的视放大率越大，它的分辨精度就越高3、有效放大率

6、（正常放大率）：望远镜的正常放大率应、有效放大率（正常放大率）：望远镜的正常放大率应使望远镜能分辨的眼睛也能分辨使望远镜能分辨的眼睛也能分辨4、工作放大率：、工作放大率：u 按正常放大率设计的望远镜观测时易于疲劳，所以设计按正常放大率设计的望远镜观测时易于疲劳，所以设计望远镜时，工作放大率宜大于正常放大率，工作放大率望远镜时，工作放大率宜大于正常放大率，工作放大率常为正常放大率的常为正常放大率的1.52倍倍uD 14三三 望远镜的视场望远镜的视场u物镜框是孔径光阑，也是入瞳物镜框是孔径光阑，也是入瞳u出瞳在目镜外面，与人眼重合出瞳在目镜外面，与人眼重合u物镜的后焦面上可放置分划板，分划板框是视

7、场光阑物镜的后焦面上可放置分划板，分划板框是视场光阑光阑光阑就是控制光束通过多少的设备。用于调节通过的光束的强弱15u望远镜的物方视场角望远镜的物方视场角 y视场光阑半径视场光阑半径 开普勒望远镜的视场开普勒望远镜的视场2一般不超过一般不超过15度度 tan0fy16四四 望远镜的物镜望远镜的物镜17u物镜的光学特性主要有三个：焦距物镜的光学特性主要有三个：焦距 f 物物 、相对、相对孔径和视场孔径和视场 2 ffff 物目物目 或 1. 焦距焦距 f物物 物镜的焦距是目镜焦距的物镜的焦距是目镜焦距的 倍，通常首先确定目镜的焦距。倍，通常首先确定目镜的焦距。根据视放大率根据视放大率 即可由上式

8、求出物镜焦距。即可由上式求出物镜焦距。 2. 相对孔径相对孔径1 DDDD或 在望远镜的光学性能中，对仪器的出瞳直径和视放大率提出在望远镜的光学性能中，对仪器的出瞳直径和视放大率提出了一定要求。根据上式即可求得入瞳直径了一定要求。根据上式即可求得入瞳直径 D。 D/f物物 称为物镜的相对孔径。称为物镜的相对孔径。193. 3. 视场视场系统所要求的视场，也就是物镜的视场系统所要求的视场，也就是物镜的视场tgtg即目镜的视场角。即目镜的视场角。一般望远物镜的视场都不大，通常不超过一般望远物镜的视场都不大，通常不超过1015度度204.常用物镜结构常用物镜结构u折射式望远物镜折射式望远物镜l双胶物

9、镜双胶物镜l双分离物镜双分离物镜l 双单双单/单双单双l三分离三分离适合小口径望远镜适合小口径望远镜21u反射式望远镜物镜反射式望远镜物镜优点：优点：l重量轻重量轻l完全没有色差，各种波长的光所成像严格一致完全没有色差，各种波长的光所成像严格一致l可以在紫外到红外很大波长范围内工作可以在紫外到红外很大波长范围内工作l这种系统对玻璃材料在光学性能上没有特殊要求这种系统对玻璃材料在光学性能上没有特殊要求,反射镜的材料比透镜的反射镜的材料比透镜的材料容易制造，特别对大口径零件更是如此材料容易制造，特别对大口径零件更是如此大口径的望远镜都采用反射式大口径的望远镜都采用反射式反射望远镜在天文望远镜中应用

10、十分广泛反射望远镜在天文望远镜中应用十分广泛反射表面磨制的要求是很高的反射表面磨制的要求是很高的,再加上需经常重新镀反射面及部件组装、校再加上需经常重新镀反射面及部件组装、校正的困难，反射系统在科普望远镜中应用受到限制正的困难，反射系统在科普望远镜中应用受到限制221.牛顿系统牛顿系统一个抛物面和一块与光轴成一个抛物面和一块与光轴成45度的平面反射镜构成度的平面反射镜构成2 格里高里系统格里高里系统一个抛物面主镜和一个椭球面副镜构成一个抛物面主镜和一个椭球面副镜构成233 卡塞格林系统卡塞格林系统一个抛物面主镜和一个双曲面副镜构成一个抛物面主镜和一个双曲面副镜构成 对轴上点成像理想，但对轴外点

11、存在很大像差，视场范对轴上点成像理想，但对轴外点存在很大像差，视场范围有限，为获得较大视场，在像面附近加入透镜式视场围有限，为获得较大视场，在像面附近加入透镜式视场校正器校正器24五五 目镜目镜相当于放大镜，属于短焦距中等孔径大视场系统相当于放大镜，属于短焦距中等孔径大视场系统 u作用：将物镜所成的像再放大从而成像在无穷作用：将物镜所成的像再放大从而成像在无穷远处远处u光学特性主要有三个：光学特性主要有三个：像方视场角像方视场角相对出瞳距相对出瞳距工作距离工作距离251.目镜视场目镜视场utgtgu目镜的视场取决于望远镜的视觉放大率和物方视场角目镜的视场取决于望远镜的视觉放大率和物方视场角当目

12、镜的视场当目镜的视场 一定时一定时,增大望远镜的视放大率必然减小整增大望远镜的视放大率必然减小整个系统的视场个系统的视场2.出瞳距：出瞳到目镜后表面的距离出瞳距：出瞳到目镜后表面的距离出瞳直径出瞳直径:出瞳位于目镜的后焦平面附近出瞳位于目镜的后焦平面附近,直径一般为直径一般为2-4 mm出瞳距视仪器要求而定出瞳距视仪器要求而定相对出瞳距：是其与目镜焦距之比相对出瞳距：是其与目镜焦距之比263.工作距：工作距：目镜第一面的顶点到物方焦平面的距离目镜第一面的顶点到物方焦平面的距离4.视度调节视度调节 为使目视光学仪器能适应各种不同视力的人使为使目视光学仪器能适应各种不同视力的人使用，可以改变目镜的前后位置，使仪器所成的用，可以改变目镜的前后位置，使仪器