常见光学仪器课件

2022/12/27第四章常见光学仪器2022/12/27光学仪器分类：一、投影光学仪器在屏幕上成像（大像或小像）照相机、投影仪、幻灯机、放映机等。二、助视光学仪器帮助人眼观察近处微小物或远处物体放大镜、望远镜、显微镜等。三、分光仪器可直接或间接测量光的频率分光计、摄谱仪、干涉仪等。本章讨论（了解）前两类（几何光学）；

像差：实际光学系统（并不满足近轴条件）成像与理想成像之差。§4-1眼睛2022/12/27§4-1眼睛一、眼睛的结构与功能详细介绍请参阅教材165-167页。

眼睛是一个由多层折射率不同的介质组成的光学系统——房水、水晶体、玻璃状液的折射率都不相同，水晶体半径可由睫状肌调节。

——精确计算眼睛焦距是十分复杂。1、简化眼前房玻璃液状——简化的眼睛模型眼球为球面折射系统：折射率为4/3、球面顶点到视网膜的距离约为：

22.8mm、球面半径可调范围：

4.7mm~5.7mm、对应物方焦距可调范围：

-14.1mm~-17.1mm、像方焦距可调范围：

18.8mm~22.8mm。黄斑2、眼睛成像为倒立实像——实像刺激感光细胞兴奋，通过神经把兴奋传给大脑产生视觉；——长期生活经验，大脑自动纠倒为正。3、双眼视觉产生立体感4、改变眼睛的焦距（水晶体曲率半径——靠睫状肌调节）

——在视网膜上形成清晰地像。睫状肌2022/12/27二、非正常的矫正1、近视眼：水晶体曲率过大或眼球前后径过长；——无穷远处物成像于视网膜之前。松弛时物在无穷远矫正：凹透镜——先将光束发散一下远物点例：某近视眼的远点为2m，设应带凹透镜的焦距为f′，则光焦度：度2、远视眼（老花眼）：水晶体曲率过小或眼球前后径过短；——无穷远处物成像于视网膜之后，明视距离上物成像于视网膜之后，其近点大于明视距离。松弛时物在无穷远近点2022/12/272、远视眼（老花眼）：水晶体曲率过小或眼球前后径过短；——无穷远处物成像于视网膜之后，明视距离上物成像于视网膜之后，其近点大于明视距离。松弛时物在无穷远近点明视点矫正：凸透镜——明视点上物成成虚像于近点。近点明视点3、散光眼：角膜曲面或水晶体曲面在不同方向上的曲率不同——视网膜上成像模糊。矫正：椭圆球面透镜。2022/12/27§4-2照相机2022/12/27照相机的构成：(1)镜头：

为了获得高质量的影像，镜头通常由多组球面透镜构成，可以消除色差、像差、球差、彗差等。(2)光圈：位于镜头后或镜头的透镜组合之间的一个通光孔，可以随意开大或缩小。

光圈以其焦距与孔径之比来表示，称为F数（光圈数）：进入镜头的光强：2022/12/27F

数的等级：

22.845.6

8111622(3)快门：

控制光进入镜头时间长短的装置，它和光圈配合使用，一起来控制曝光量。等级：

B门，1秒，1/2秒，1/4秒，1/8秒，

1/16秒，1/30秒，1/60秒，1/125秒，

1/250秒，1/500秒，1/1000秒…当光圈/快门组合为f/4和1/500秒、f/5.6和1/250秒、

f/8和1/125秒等。组合具有相同的曝光量。⑷暗箱：

暗箱是照相机的机身部分。§4-3放大镜目镜一、放大镜——焦距很短的会聚透镜定义：助视仪器的视角放大率：：物在助视仪器中所成虚像的视角：物在不用助视仪器时物的视角放大镜的视角放大率：用眼直接观察时：将物放在明视距离上2022/12/27通过放大镜观察物体时：放大镜的视角放大率：由薄透镜高斯公式得：则：讨论（1）成虚像于明视距离时（2）成虚像于无限远时上两式仅相差1，当较小时，通常取：为放大镜的视角放大率。如：焦距为2.5cm的放大镜：记为10×二、目镜2022/12/27

显微镜是伽利略在1610年发明的，它的放大倍数可达到1500倍以上。

显微镜是在放大镜（目镜）前面再加一个焦距极短的会聚透镜组（物镜）组成。目镜：靠近观察者眼睛的一组透镜，焦距f2稍长。它是用来放大物镜所成的象。物镜：对着被观察物体的一组透镜，焦距f1

很短。§4-4显微镜

被观察物体置于物镜的物方焦点外侧附近，这样经物镜放大的实像可尽可能的放大，且位于目镜物方焦点的内侧附近，再经目镜放大成虚像于明视距离。原理：2022/12/27

被观察物体置于物镜的物方焦点外侧附近，这样经物镜放大的实像可尽可能的放大，且位于目镜物方焦点的内侧附近，再经目镜放大成虚像于明视距离。原理：⑴物镜的横向放大率β1，它决定了实像的大小；决定显微镜放大率的两个因素：令光学间隔较小，故⑵显微镜的视角放大率：视角（物在明视距离处）可得：式中负号表示成倒像，因远远小于l,镜筒长度计算时可以用l