大學(xué)光學(xué)經(jīng)典課件L4-密接薄透鏡組

1、2021-12-3116.6 6.6 光焦度光焦度 定義：定義： fP1光焦度的單位是屈光度（光焦度的單位是屈光度（diopterdiopter，記為，記為D D）例如：例如： cmf50D.m.P002501這個(gè)眼鏡的度數(shù)為這個(gè)眼鏡的度數(shù)為200200度度 21111fff由：由：21PPP得：得：2021-12-3126.7 6.7 焦面焦面 物方焦面物方焦面： 像方焦面像方焦面：主光軸與負(fù)光軸：主光軸與負(fù)光軸：焦面性質(zhì)：焦面性質(zhì)：1) 1)從物方焦面上一點(diǎn)發(fā)出的同心光束經(jīng)過(guò)薄透從物方焦面上一點(diǎn)發(fā)出的同心光束經(jīng)過(guò)薄透 鏡后出射光束為平行光束鏡后出射光束為平行光束 2)2)入射的平行光束經(jīng)薄

2、透鏡后出射光束入射的平行光束經(jīng)薄透鏡后出射光束 會(huì)聚在像方焦面上一點(diǎn)會(huì)聚在像方焦面上一點(diǎn) 2021-12-3136.8 6.8 特殊光線和任意光線作圖法特殊光線和任意光線作圖法 （1 1）特殊光線作圖法：利用三條特殊光線作圖）特殊光線作圖法：利用三條特殊光線作圖 QFFLQ321321122LOQQFF3131凸凸透透鏡鏡凹凹透透鏡鏡FFQLQO321321LOQFF33122Q2021-12-314（2 2）一般光線作圖法：利用一條特殊光線和焦面）一般光線作圖法：利用一條特殊光線和焦面 性質(zhì)，找到任意入射光線的出射共軛線。性質(zhì)，找到任意入射光線的出射共軛線。作作圖圖法法求求軸軸上上物物點(diǎn)點(diǎn)的

3、的像像2021-12-3156.96.9薄透鏡逐次成像的計(jì)算法和作圖法薄透鏡逐次成像的計(jì)算法和作圖法1 1）計(jì)算法與單球折射面逐次成像的計(jì)算方法相同）計(jì)算法與單球折射面逐次成像的計(jì)算方法相同 2 2）作圖法的步驟如下：）作圖法的步驟如下： （2 2）第一次利用特殊光線作圖法做圖）第一次利用特殊光線作圖法做圖 （3 3）以后各次均利用任意光線作圖法做圖）以后各次均利用任意光線作圖法做圖 （4 4）按比例測(cè)量成像后的各個(gè)待求量的值）按比例測(cè)量成像后的各個(gè)待求量的值 （5 5）每次均應(yīng)檢驗(yàn)，再進(jìn)行下一次做圖）每次均應(yīng)檢驗(yàn)，再進(jìn)行下一次做圖 （1 1）按比例繪出初始光路圖，在圖中標(biāo)出）按比例繪出初始光

4、路圖，在圖中標(biāo)出 F、FQ、等已知點(diǎn)和已知光線等已知點(diǎn)和已知光線 2021-12-316小物放在小物放在 2020厘米和厘米和4040厘米，厘米， 6.10 6.10 例題例題 1LPQ2L1L2F2F1F1F如圖，凸透鏡如圖，凸透鏡 2L1L和凹透鏡和凹透鏡 的焦距分別為的焦距分別為 在在 右面右面4040厘米處，傍軸厘米處，傍軸 1L左面左面3030厘米處，厘米處， 求它的像。求它的像。 2L2021-12-317計(jì)算法：計(jì)算法：第一次成像：第一次成像： 2,111ssV倒立、倒立、放大的實(shí)像放大的實(shí)像第二次成像：第二次成像：40112012s2,222ssV正立、正立、放大的實(shí)像放大的實(shí)

5、像 總放大率：總放大率： 421VVV最后成像為倒立、放大的實(shí)像，最后成像為倒立、放大的實(shí)像，右方右方4040厘米處厘米處。 2L位于位于，2012sds402f40,2s301s201f601s，20113011s2021-12-318作圖法：作圖法：第一次利用特殊光線作圖第一次利用特殊光線作圖第二次利用任意光線作圖第二次利用任意光線作圖 1F1Q1PQP2L1L22111F2P1F1Q1PQP2L1L22111F2Q2021-12-319在制作氦氖激光管的過(guò)程中，往往采用內(nèi)調(diào)焦平行光管粘貼凹在制作氦氖激光管的過(guò)程中，往往采用內(nèi)調(diào)焦平行光管粘貼凹面反射鏡，其光學(xué)系統(tǒng)如圖所示，圖中面反射鏡，其

6、光學(xué)系統(tǒng)如圖所示，圖中 是目鏡是目鏡 的焦點(diǎn)，的焦點(diǎn)， 是物鏡是物鏡 的焦點(diǎn)。已知目鏡和物鏡的焦距均為的焦點(diǎn)。已知目鏡和物鏡的焦距均為2cm2cm，凹面鏡，凹面鏡 的曲率半徑為的曲率半徑為8cm8cm。1L2L3L1F2F（1 1）調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié) ，使，使 與與 之間的距離為之間的距離為5cm5cm， 與與 之間的距離為之間的距離為10cm10cm，試求位于，試求位于 前前1cm1cm的叉絲的叉絲P P經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后所成像的位置。經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后所成像的位置。2L1L2L2L3L2L（2 2）當(dāng)）當(dāng) 與與 之間的距離仍為之間的距離仍為5cm5cm時(shí)，若人眼通過(guò)目鏡能觀察到時(shí)，若人眼通過(guò)目鏡能觀察到一個(gè)清

7、晰的叉絲像，一個(gè)清晰的叉絲像， 與與 之間的距離應(yīng)為多少？之間的距離應(yīng)為多少？1L2L3L2L3LP1L2LC2F1F2P5()P4P1P3P2()P(6cm)(-4cm、2cm 可觀察到兩個(gè)像可觀察到兩個(gè)像) 例題例題11 11 2021-12-3110【解【解】 （1）P 對(duì)對(duì)L1直接成像；直接成像；1124sfcm111ssf14scm 成像于成像于L1前前4cm處處 其次其次P依次對(duì)依次對(duì)L2、L3、L2、L1成像，最后成像于成像，最后成像于L1后后2cm處處故從目鏡中可看到兩個(gè)像故從目鏡中可看到兩個(gè)像（2）要想觀察到一個(gè)清晰的像必須滿足：）要想觀察到一個(gè)清晰的像必須滿足：上述上述P依

8、次對(duì)依次對(duì)L2、L3、L2、L1所成的像與所成的像與P 對(duì)對(duì)L1直接成的像重合，即直接成的像重合，即P依次對(duì)依次對(duì)L2、L3、L2所成的像與所成的像與P重合重合2021-12-31118 8 光學(xué)儀器光學(xué)儀器8.1 8.1 投影儀器投影儀器放大率放大率yssVysf 成放大、倒立、實(shí)像成放大、倒立、實(shí)像sf 特點(diǎn)：畫(huà)片在物方焦面外附近，物距特點(diǎn)：畫(huà)片在物方焦面外附近，物距 像像距距sf2021-12-3112sf 特點(diǎn)：物在遠(yuǎn)處，感光底片在像方焦面附近，像距特點(diǎn)：物在遠(yuǎn)處，感光底片在像方焦面附近，像距8.2 8.2 照相機(jī)照相機(jī)成縮小、倒立、實(shí)像成縮小、倒立、實(shí)像景深景深2021-12-311

9、3簡(jiǎn)化眼：簡(jiǎn)化眼：從幾何光學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，人眼是一個(gè)有不同介質(zhì)構(gòu)成的共軸從幾何光學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，人眼是一個(gè)有不同介質(zhì)構(gòu)成的共軸光具組，這一光具組能在視網(wǎng)膜上形成清晰的像。由于這一光具組，這一光具組能在視網(wǎng)膜上形成清晰的像。由于這一共軸光具組結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，因此在許多情況下，往往將人眼簡(jiǎn)共軸光具組結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，因此在許多情況下，往往將人眼簡(jiǎn)化為只有一個(gè)折射球面的簡(jiǎn)化眼?；癁橹挥幸粋€(gè)折射球面的簡(jiǎn)化眼。正常的眼睛在適當(dāng)?shù)恼彰飨拢^察眼前正常的眼睛在適當(dāng)?shù)恼彰飨?，觀察眼前 處的物體是不費(fèi)力處的物體是不費(fèi)力的，而且能看清楚物體的細(xì)節(jié)，稱這個(gè)距離為明視距離。的，而且能看清楚物體的細(xì)節(jié)，稱這個(gè)距離為明視距離。25cm

10、明視距離：明視距離：QOlUy25cmP8.3 8.3 眼睛眼睛2021-12-3114（1 1）眼睛的特點(diǎn)：像距基本不變，通過(guò)焦距變化眼睛的特點(diǎn)：像距基本不變，通過(guò)焦距變化 來(lái)實(shí)現(xiàn)清楚成像來(lái)實(shí)現(xiàn)清楚成像 （2 2）遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)：遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)： 眼睛肌肉完全松弛和最緊張時(shí)所能清楚看到的點(diǎn)眼睛肌肉完全松弛和最緊張時(shí)所能清楚看到的點(diǎn)（3 3）明視距離：明視距離： 025scm（4 4）視角：物體對(duì)眼睛中心的張角稱為視角，視角：物體對(duì)眼睛中心的張角稱為視角，記為：記為： ys2021-12-3115（5 5）最大視角：最大視角： 00ys（6 6）人眼的最小分辨角：人眼的最小分辨角： rad4109 .

11、 2 1定義視角的意義：定義視角的意義：ys tgs能夠分辨的最近兩點(diǎn)對(duì)眼睛所張視角能夠分辨的最近兩點(diǎn)對(duì)眼睛所張視角2021-12-31168.4 8.4 放大鏡的視角放大率放大鏡的視角放大率 放大鏡：放大鏡：放大鏡的特點(diǎn)：放大鏡的特點(diǎn)： 0fs* *放大鏡的焦深：放大鏡的焦深： xfsfx022,)(,02fsx02ss1s1,x0,1x2021-12-3117fsfxxx02210202sffsfx可知：可知： fsffx0是一個(gè)很小的值是一個(gè)很小的值 0sf ，2021-12-3118放大鏡的視角放大率：放大鏡的視角放大率：025scmMffyysf0ys2021-12-3119 8.5

12、 8.5 顯微鏡的視角放大率顯微鏡的視角放大率1 1）定義）定義： 2 2）結(jié)構(gòu)和光路：）結(jié)構(gòu)和光路： 特點(diǎn)特點(diǎn)：0,oEffs,oEf f 為光學(xué)筒長(zhǎng)為光學(xué)筒長(zhǎng) 2021-12-3120視角放大率：視角放大率： 順時(shí)針取正值，逆時(shí)針取負(fù)值，均為銳角順時(shí)針取正值，逆時(shí)針取負(fù)值，均為銳角 M視角正負(fù)的規(guī)定視角正負(fù)的規(guī)定： 1Eyf0sy， 1 0OEEy sMV Myf顯微鏡的放大本領(lǐng)等于物鏡的橫向放大率和顯微鏡的放大本領(lǐng)等于物鏡的橫向放大率和目鏡放大本領(lǐng)的乘積。目鏡放大本領(lǐng)的乘積。2021-12-31210EEsMf負(fù)號(hào)表示像是倒立的負(fù)號(hào)表示像是倒立的 0oEsMf f OoysVysf120

13、.2,1.5,18fcm fcmcm 251815000.21.5cmcmMcmcm 例例2021-12-31228.6 8.6 望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡1 1）定義：）定義：2 2）結(jié)構(gòu)和光路：）結(jié)構(gòu)和光路：特點(diǎn)：特點(diǎn)： Eoff0,oO1Q1yeFoLeL,0FeO2021-12-3123望遠(yuǎn)鏡的視角放大率：望遠(yuǎn)鏡的視角放大率：M1oyf1,Eyf負(fù)號(hào)表示像是倒立的負(fù)號(hào)表示像是倒立的 開(kāi)普勒和伽利略望遠(yuǎn)鏡開(kāi)普勒和伽利略望遠(yuǎn)鏡：若若 0,0Eoff，稱為開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡；稱為開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡； 若若 0,0Eoff，稱為伽利略望遠(yuǎn)鏡。稱為伽利略望遠(yuǎn)鏡。 oEfMf2021-12-3124開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡所成的像為倒像開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡所成的像為倒像，伽利略望遠(yuǎn)鏡所成的像為正像伽利略望遠(yuǎn)鏡所成的像為正像。開(kāi)普勒開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡伽利略伽利略望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡2021-12-31258.7 8.7 棱鏡光譜儀棱鏡光譜儀 1 1）定