工程光学-第六章

工程光学-第六章1第一页，共二十六页，2022年，8月28日第六章典型光学系统熟悉：成像特性、结构和主要参数。眼睛，放大镜，显微镜，望远镜摄影系统，投影系统这类光学系统是直接扩大人眼的视觉能力的，称为目视光学系统

2第二页，共二十六页，2022年，8月28日一、眼睛的结构

第一节眼睛及其光学系统

1、结构与组成：角膜、前室（水状液）、水晶体和后室（玻璃体）、视网膜、瞳孔、黄斑、视轴与眼轴

人眼本身相当于摄影光学系统3第三页，共二十六页，2022年，8月28日眼睛的结构在角膜和视网膜之间的生物构造均可以看作成像元。4第四页，共二十六页，2022年，8月28日2、眼睛的成像：人眼相当于一个摄影系统，角膜相当于一个凸凹镜，水晶体相当于一个双凸镜。物点在视网膜上形成一个倒立的实像，但这一倒像的感觉经神经系统的作用，给人以正像的视觉。

5第五页，共二十六页，2022年，8月28日眼睛的物方和像方焦距不相等。f=-17.1mmf=22.8mm在调焦范围内，-f=14.217.1mmf=18.922.8mm6第六页，共二十六页，2022年，8月28日虹膜的作用:孔径光阑，自动调节进入人眼的光能。瞳孔直径的调解范围：28mm.直视太阳或正视激光束能在视网膜上烧成一盲斑，使人在观看任何景象时，总有一块或数块区域是黑斑。

7第七页，共二十六页，2022年，8月28日二、眼睛的调节及校正

1、眼睛的调节：眼睛成像系统对任意距离的物体自动调焦的过程2、眼睛的调节能力：

f’的变化范围约为18mm~23mm8第八页，共二十六页，2022年，8月28日眼睛的调节能力：能清晰调焦的极限距离范围表示。其中，lr、lp分别为远点距离和近点距离；R＝1/lr，Ｐ＝1/lp为远点和近点的发散度（或会聚度）；单位为折光度（或称屈光度）

9第九页，共二十六页，2022年，8月28日影响因素：调节能力随年龄增大而减少

明视距离：习惯上把物置于眼前250mm处，称作明视距离。

10第十页，共二十六页，2022年，8月28日3、非正常眼及其校正：①正常眼和反常眼：正常眼：眼睛的远点在无限远眼睛光学系统的后焦点在视网膜上;反常眼：眼睛光学系统的后焦点不在视网膜上;②近视眼和远视眼（老花眼）：近视眼：远点位于眼前有限距离远视眼：远点位于眼后有限距离

11第十一页，共二十六页，2022年，8月28日③校正方法：

12第十二页，共二十六页，2022年，8月28日④视度：远点发散度远点距离lr（单位为m）的倒数表示近视眼或远视眼的程度，称为视度,单位为折光度（或屈光度）。

通常医院和眼镜店把一屈光度(1D=1m-1)称作100度。

13第十三页，共二十六页，2022年，8月28日三、眼睛的辐射接收作用视网膜：由锥状细胞和杆状细胞组成，两种细胞各有不同的任务；杆状细胞：对光刺激极敏感，但完全不感色；锥状细胞：感光能力差，但能对各色光有不同的感受。14第十四页，共二十六页，2022年，8月28日适应：眼睛对周围空间光亮情况的自动适应程度。明适应和暗适应：由暗处进入亮处，瞳孔自动缩小；由亮处进入暗处，瞳孔自动放大。15第十五页，共二十六页，2022年，8月28日四、眼睛的分辨率1、眼的分辨能力：眼能够分辨最靠近的两相邻点的能力称为眼的分辨能力，或视觉敏锐度。2、视角：物体对人眼的张角称作视角。3、视角鉴别率ε:人眼能分辨的最小视角.由于眼睛具有较大色差，视角分辨随光谱而异，连续光谱中间部分的视角鉴别率高于红光和紫光部分的鉴别率。

4、视角敏锐度：极限鉴别能力的倒数.16第十六页，共二十六页，2022年，8月28日第二节放大镜

目视光学仪器的基本工作原理：物体通过仪器，其像对人眼的张角大于人眼直接观察物体时对人眼的张角。

17第十七页，共二十六页，2022年，8月28日一、视觉放大率:

用仪器观察物体时视网膜上的像高y'i与用人眼直接观察物体时视网膜上的象高y'e之比，用Г表示

上式又可写作视角放大率的形式

18第十八页，共二十六页，2022年，8月28日放大镜的视觉放大率：

D为明视距离25cm19第十九页，共二十六页，2022年，8月28日第三节显微镜系统

一、显微镜的视觉放大率1、显微镜：物镜和目镜构成,其间隔比它们各自的焦距大得多.

20第二十页，共二十六页，2022年，8月28日2、视觉放大率为物镜像方焦点到目镜物方焦点距离（光学间隔）;fo’物镜焦距,fe’目镜焦距.21第二十一页，共二十六页，2022年，8月28日第四节望远镜系统

望远镜的结构与显微镜类似，也是先由物镜成中间像，再通过目镜来观察。不同的是，望远镜所要观察的是很远的物体，中间像成在物镜的像方焦面上。所以，望远镜的物镜焦距较长，而物镜的像方焦点和目镜的物方焦点几乎重合。22第二十二页，共二十六页，2022年，8月28日一、望远镜的视角放大率：开普勒望远镜

D和D’分别为望远镜的入瞳和出瞳孔径.23第二十三页，共二十六页，2022年，8月28日上式表明：物镜的焦距愈长，放大倍率愈高；物镜孔径越宽，放大倍率越高。因此高倍率望远镜采用大孔径长