第十四章幾何光學(xué)(幻)

1、1 難點(diǎn)：單球面折射成像的原理、計算難點(diǎn)：單球面折射成像的原理、計算方法和符號規(guī)則方法和符號規(guī)則。4、了解眼睛的光學(xué)系統(tǒng)，非正視眼、了解眼睛的光學(xué)系統(tǒng)，非正視眼屈光不正的矯正。屈光不正的矯正。3、掌握光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)和放大、掌握光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)和放大率；了解醫(yī)學(xué)上常用的幾種顯微鏡。率；了解醫(yī)學(xué)上常用的幾種顯微鏡。2、掌握共軸球面系統(tǒng)、薄透鏡成像、掌握共軸球面系統(tǒng)、薄透鏡成像的規(guī)律和基本公式。的規(guī)律和基本公式。1、掌握單球面折射成像的原理、計、掌握單球面折射成像的原理、計算方法和符號規(guī)則。算方法和符號規(guī)則。重點(diǎn)：重點(diǎn)：第十四章第十四章 幾幾 何何 光光 學(xué)學(xué)2 兩種不同折射率的透明媒質(zhì)的

2、分兩種不同折射率的透明媒質(zhì)的分界面為球面的一部分時，該分界面稱界面為球面的一部分時，該分界面稱為為單球面單球面，所產(chǎn)生的折射現(xiàn)象稱為單所產(chǎn)生的折射現(xiàn)象稱為單球面折射球面折射。一、一、 單球面折射單球面折射第一節(jié)第一節(jié) 球面折射球面折射幾何光學(xué)幾何光學(xué) 以光的直線傳播等實(shí)以光的直線傳播等實(shí)驗定律為基礎(chǔ)，用幾何學(xué)的方法來研驗定律為基礎(chǔ)，用幾何學(xué)的方法來研究光在各向同性均勻介質(zhì)中傳播規(guī)律究光在各向同性均勻介質(zhì)中傳播規(guī)律的光學(xué)（的光學(xué)（a ，）。）。34 由折射定律得由折射定律得n1 sin i1 n2 sin i2OA是近軸光線，的長度比、是近軸光線，的長度比、均小得多，因此，均小得多，因此，sin

3、 i1 i1 , sin i2 i2 ,故折射定律可寫成故折射定律可寫成由圖可知由圖可知 i1 +， +，即，即 + ，代入上式，整理得，代入上式，整理得1+ n2= ( n2 - n1 )5由于由于、都很小，它們的正切都很小，它們的正切值可以用其角度的弧度值代替，則值可以用其角度的弧度值代替，則uAPAP，代入上式，并消去后，有代入上式，并消去后，有rnnnun1221這就是這就是單球面折射公式單球面折射公式 。6注意：上式只適用于近軸光線注意：上式只適用于近軸光線(、均均很小很小)。凸球面對著入射光線則凸球面對著入射光線則r為正，反之為負(fù)。為正，反之為負(fù)。凡是虛物、虛像到折射頂點(diǎn)凡是虛物、

4、虛像到折射頂點(diǎn)P的距離均的距離均取取負(fù)值負(fù)值；凡是實(shí)物、實(shí)像到折射頂點(diǎn)凡是實(shí)物、實(shí)像到折射頂點(diǎn)P的距離均的距離均取取正值正值；在應(yīng)用此公式時須遵守如下在應(yīng)用此公式時須遵守如下符號規(guī)則符號規(guī)則：上式給出了單球面成像時，上式給出了單球面成像時，n1、n2和和u、r間的定量關(guān)系。間的定量關(guān)系。它適用于一切凸、凹球面。它適用于一切凸、凹球面。7 rnn12并規(guī)定并規(guī)定 r 以以 m 為單位，則為單位，則的單位為屈光的單位為屈光度，以度，以 D 表示。表示。 對于給定的物距對于給定的物距u，不同的折射球面，不同的折射球面(n1、n2、r)將有不同的像距將有不同的像距與之對應(yīng)，與之對應(yīng)，因此可以用上式右端

5、的因此可以用上式右端的(n2-n1)r表示球表示球面的折射本領(lǐng)，稱為折射面的面的折射本領(lǐng)，稱為折射面的光焦度光焦度，用用表示。表示。光焦度光焦度是用來表示是用來表示折射面屈光本領(lǐng)折射面屈光本領(lǐng)大小大小的物理量。的物理量。8 rnnnf1211F1 稱為該折射面的第一焦點(diǎn)，從第稱為該折射面的第一焦點(diǎn)，從第一焦點(diǎn)到折射面頂點(diǎn)的距離叫第一焦距，一焦點(diǎn)到折射面頂點(diǎn)的距離叫第一焦距，以以f1表示，則表示，則 當(dāng)點(diǎn)光源位于主光軸上某點(diǎn)當(dāng)點(diǎn)光源位于主光軸上某點(diǎn)F1處時，處時，如果由該點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)單球面折射后如果由該點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)單球面折射后變?yōu)槠叫泄饩€，即變?yōu)槠叫泄饩€，即= ，則，則如果平行于主光軸的近軸

6、光線經(jīng)單球如果平行于主光軸的近軸光線經(jīng)單球面折射后成像于主光軸上一點(diǎn)面折射后成像于主光軸上一點(diǎn)F2 ，則，則9rnnnf1222當(dāng)當(dāng)f1、f2為正時，為正時，F(xiàn)1、F2是實(shí)焦點(diǎn)，折射是實(shí)焦點(diǎn)，折射面有面有會聚作用會聚作用；當(dāng)當(dāng)f1、f2為負(fù)時，為負(fù)時，F(xiàn)1、F2是虛焦點(diǎn)，折是虛焦點(diǎn)，折射面有射面有發(fā)散作用發(fā)散作用。F2稱為折射面的第二焦點(diǎn)，從點(diǎn)稱為折射面的第二焦點(diǎn)，從點(diǎn)F2到折射面頂點(diǎn)的距離叫第二焦距，以到折射面頂點(diǎn)的距離叫第二焦距，以f2表示表示 ：102121nnff折射面的兩個焦距與焦度之間有如下關(guān)折射面的兩個焦距與焦度之間有如下關(guān)系：系：2211fnfn由上二式可知，該折射面的兩個焦距

7、并由上二式可知，該折射面的兩個焦距并不相等，它們的比值等于該折射面兩側(cè)不相等，它們的比值等于該折射面兩側(cè)媒質(zhì)的折射率之比，即媒質(zhì)的折射率之比，即11121fuf可見，對同一折射面，盡管其兩側(cè)的焦可見，對同一折射面，盡管其兩側(cè)的焦距不相等，但是其焦度相等。距不相等，但是其焦度相等。近軸光線單球面折射成像的高斯公式近軸光線單球面折射成像的高斯公式 ：若用（若用（）乘以單球面折射）乘以單球面折射公式的兩端，就可得公式的兩端，就可得12(2)若將此棒放入水若將此棒放入水(n=133)中時，中時，物距不變，像距應(yīng)是多少物距不變，像距應(yīng)是多少(設(shè)棒足夠設(shè)棒足夠長長)?(1)求當(dāng)棒置于空氣中時，在棒的軸求當(dāng)

8、棒置于空氣中時，在棒的軸線上距離棒端外線上距離棒端外8cm處的物點(diǎn)所成處的物點(diǎn)所成像的位置。像的位置。例題例題11-l 圓柱形玻璃棒圓柱形玻璃棒(n=1.5)的一的一端為半徑是端為半徑是2cm的凸球面。的凸球面。1314(2)若已知某物在膜后若已知某物在膜后24.02mm處視網(wǎng)處視網(wǎng)膜上成像，求該物應(yīng)放在何處。膜上成像，求該物應(yīng)放在何處。 (1)試求這種簡化眼的焦點(diǎn)位置和焦試求這種簡化眼的焦點(diǎn)位置和焦度；度；例題例題11-2 從幾何光學(xué)的角度來看，從幾何光學(xué)的角度來看，人眼可簡化為高爾斯特蘭簡化眼模型。人眼可簡化為高爾斯特蘭簡化眼模型。這種模型將人眼成像歸結(jié)成一個曲率半這種模型將人眼成像歸結(jié)成

9、一個曲率半徑為徑為5.7mm、媒質(zhì)折射率為、媒質(zhì)折射率為1.333的單球的單球面折射成像。面折射成像。15 一、一、 共軸球面系統(tǒng)共軸球面系統(tǒng) 例題例題11-3 玻璃球玻璃球(n=1.5)的半徑為的半徑為10cm，一點(diǎn)光源放在球前，一點(diǎn)光源放在球前40cm處。處。求近軸光線通過玻璃球后所成的像。求近軸光線通過玻璃球后所成的像。可應(yīng)用單球面折射公式，采用可應(yīng)用單球面折射公式，采用逐次成像逐次成像法法來求光通過共軸球面系統(tǒng)的像的位置。來求光通過共軸球面系統(tǒng)的像的位置。各球心所在的直線為共軸系統(tǒng)的主光軸。各球心所在的直線為共軸系統(tǒng)的主光軸。共軸球面系統(tǒng)共軸球面系統(tǒng)（簡稱共軸系統(tǒng)）（簡稱共軸系統(tǒng)）兩個

10、或兩個以上的折射面的曲率中心兩個或兩個以上的折射面的曲率中心在同一直線上的光學(xué)系統(tǒng)。在同一直線上的光學(xué)系統(tǒng)。1617第二節(jié)第二節(jié) 透透 鏡鏡 一、一、 薄透鏡公式薄透鏡公式透鏡分為薄透鏡、厚透鏡及柱面透鏡。透鏡分為薄透鏡、厚透鏡及柱面透鏡。透鏡是具有兩個折射面的共軸球面系統(tǒng)。透鏡是具有兩個折射面的共軸球面系統(tǒng)。18)11(112100rrnnnvu)11)(1(1121rrnvu它們適用于各種形狀的凸、凹它們適用于各種形狀的凸、凹透鏡。透鏡。公式中公式中u、v、r1、r2的正、負(fù)號仍然的正、負(fù)號仍然遵守式遵守式(1l-1)中的符號法則。中的符號法則。如果薄透鏡周圍的媒質(zhì)為空氣，即如果薄透鏡周圍

11、的媒質(zhì)為空氣，即n0=1，上式變?yōu)樯鲜阶優(yōu)?：薄透鏡成像公式薄透鏡成像公式 ：1912100)11(rrnnnf121)11)(1(rrnffvu111得薄透鏡公式的高斯形式得薄透鏡公式的高斯形式 ：當(dāng)薄透鏡置于空氣中，則當(dāng)薄透鏡置于空氣中，則n0=1，上式變?yōu)樯鲜阶優(yōu)楫?dāng)薄透鏡前后的媒質(zhì)相同時，其兩當(dāng)薄透鏡前后的媒質(zhì)相同時，其兩個焦距相等，其值為個焦距相等，其值為20 f1在配制眼鏡時常以度為單位它在配制眼鏡時常以度為單位它們之間的關(guān)系是們之間的關(guān)系是1屈光度等于屈光度等于100度。度。當(dāng)焦距以米為單位時，焦度的當(dāng)焦距以米為單位時，焦度的單位為單位為屈光度屈光度。會聚透鏡的焦度為。會聚透鏡的焦

12、度為正，發(fā)散透鏡的焦度為負(fù)。正，發(fā)散透鏡的焦度為負(fù)。透鏡的焦度透鏡的焦度用焦距的倒數(shù)用焦距的倒數(shù) 1f 表表示透鏡對光線的會聚或發(fā)散本領(lǐng)示透鏡對光線的會聚或發(fā)散本領(lǐng)，即，即薄透鏡的焦距越短，它對光線的薄透鏡的焦距越短，它對光線的會聚或發(fā)散本領(lǐng)越強(qiáng)。會聚或發(fā)散本領(lǐng)越強(qiáng)。21 二、薄透鏡組合二、薄透鏡組合兩個或兩個以上薄透鏡組成的共軸系兩個或兩個以上薄透鏡組成的共軸系統(tǒng)，稱為薄透鏡組合，簡稱透鏡組。統(tǒng)，稱為薄透鏡組合，簡稱透鏡組。22211111ffvu21111fff緊密接觸的透鏡組的等效焦距的緊密接觸的透鏡組的等效焦距的倒數(shù)等于組成它的各透鏡焦距的倒數(shù)倒數(shù)等于組成它的各透鏡焦距的倒數(shù)之和。之和

13、。當(dāng)當(dāng)=時，對應(yīng)的時，對應(yīng)的u值即為透鏡組的等值即為透鏡組的等效焦距效焦距f，則，則透鏡組的成像公式：透鏡組的成像公式：23 例題例題11-4 凸透鏡凸透鏡L1和凹透鏡和凹透鏡L2的焦距的焦距分別為分別為20cm和和40cm， L2在在L1右邊右邊40cm處。在透鏡處。在透鏡L1左邊左邊30cm處放置一處放置一物體物體PQ，求經(jīng)透鏡組后所成的像。，求經(jīng)透鏡組后所成的像。這一關(guān)系常被用來測量透鏡的焦度。這一關(guān)系常被用來測量透鏡的焦度。 =1+2 第一透鏡、第二透鏡和透鏡組的第一透鏡、第二透鏡和透鏡組的焦度之間的關(guān)系：焦度之間的關(guān)系：24解：解：1、作圖法、作圖法25二、厚透鏡二、厚透鏡26 平面

14、平面B2H2A2第二主平面。第二主平面。H2折射系統(tǒng)的第二主點(diǎn)，折射系統(tǒng)的第二主點(diǎn)，平面平面B1HlAl第一主平面。第一主平面。Hl折射系統(tǒng)的第一主點(diǎn)，折射系統(tǒng)的第一主點(diǎn)，2、兩主點(diǎn)、兩主點(diǎn) ： F2第二主焦點(diǎn)。第二主焦點(diǎn)。F1第一主焦點(diǎn)；第一主焦點(diǎn)；1、兩焦點(diǎn)、兩焦點(diǎn) ：27第二焦距第二焦距f2 第二主焦點(diǎn)第二主焦點(diǎn)F2到第二主到第二主點(diǎn)點(diǎn)H2的距離；的距離；物距物距 物點(diǎn)到第一主平面的距離。物點(diǎn)到第一主平面的距離。第一焦距第一焦距f1 第一主焦點(diǎn)第一主焦點(diǎn)F1到第一到第一主點(diǎn)主點(diǎn)H1的距離；的距離；從圖從圖11-7中可看出，無論光線在折中可看出，無論光線在折射系統(tǒng)中經(jīng)過怎么樣的曲折路徑，在

15、效射系統(tǒng)中經(jīng)過怎么樣的曲折路徑，在效果上只等于在相應(yīng)的主平面上發(fā)生一次果上只等于在相應(yīng)的主平面上發(fā)生一次折射，這樣就使系統(tǒng)內(nèi)部的復(fù)雜光路得折射，這樣就使系統(tǒng)內(nèi)部的復(fù)雜光路得到了大大簡化。其到了大大簡化。其特點(diǎn)特點(diǎn)是：是：入射到主平入射到主平面上任一點(diǎn)的光線面上任一點(diǎn)的光線，都將在另一主平面都將在另一主平面上的對應(yīng)點(diǎn)上出射上的對應(yīng)點(diǎn)上出射。28像距像距 像到第二主平面的距離。像到第二主平面的距離。293、兩節(jié)點(diǎn)、兩節(jié)點(diǎn) 通過第一主焦點(diǎn)通過第一主焦點(diǎn)F1的光線的光線(2)在第一在第一主平面折射后平行于主光軸射出。主平面折射后平行于主光軸射出。平行于主光軸的光線平行于主光軸的光線(1)在第一主平在第

16、一主平面折射后通過第二主焦點(diǎn)面折射后通過第二主焦點(diǎn)F2。只要知道厚透鏡的三對基點(diǎn)在折射系統(tǒng)中只要知道厚透鏡的三對基點(diǎn)在折射系統(tǒng)中的位置，則可利用下列三條光線中的任意的位置，則可利用下列三條光線中的任意兩條就能求出經(jīng)折射系統(tǒng)后所成的像：兩條就能求出經(jīng)折射系統(tǒng)后所成的像：N2厚透鏡的第二節(jié)點(diǎn)。厚透鏡的第二節(jié)點(diǎn)。N1厚透鏡的第一節(jié)點(diǎn)；厚透鏡的第一節(jié)點(diǎn)；30通過第一節(jié)點(diǎn)通過第一節(jié)點(diǎn)N1的光線的光線(2)從第二節(jié)點(diǎn)從第二節(jié)點(diǎn)N2平行于入射方向射出。平行于入射方向射出。31 四、柱面透鏡四、柱面透鏡透鏡的兩個折射面不是球面的一部透鏡的兩個折射面不是球面的一部分，而是圓柱面的一部分，這種透鏡稱分，而是圓柱面

17、的一部分，這種透鏡稱為為柱面透鏡柱面透鏡。 32 非對稱折射系統(tǒng)對光線在各個子午非對稱折射系統(tǒng)對光線在各個子午面上的折射本領(lǐng)不同面上的折射本領(lǐng)不同，因此，主光軸上，因此，主光軸上點(diǎn)光源發(fā)出的光束經(jīng)此系統(tǒng)折射后不能點(diǎn)光源發(fā)出的光束經(jīng)此系統(tǒng)折射后不能形成一清晰的點(diǎn)像。形成一清晰的點(diǎn)像。非對稱折射系統(tǒng)非對稱折射系統(tǒng)由非對稱折射面由非對稱折射面組成的共軸系統(tǒng)。組成的共軸系統(tǒng)。非對稱折射面非對稱折射面折射面在各個方折射面在各個方向向子午面子午面上的曲率半徑不相同；上的曲率半徑不相同；子午線子午線而折射面與各子午面所截而折射面與各子午面所截的曲線。的曲線。子午面子午面在光學(xué)系統(tǒng)中，包含主光軸在光學(xué)系統(tǒng)中，

18、包含主光軸在內(nèi)的各個方向的平面。在內(nèi)的各個方向的平面。333435 透鏡的像差透鏡的像差點(diǎn)光源或物體發(fā)出點(diǎn)光源或物體發(fā)出的光經(jīng)透鏡后所成的像偏離了理想的光經(jīng)透鏡后所成的像偏離了理想的像的現(xiàn)象。的像的現(xiàn)象。五、透鏡的像差五、透鏡的像差柱面透鏡的柱面透鏡的特點(diǎn)特點(diǎn) 在水平子午面上的在水平子午面上的焦度最大且為正值，對光線起會聚作用，焦度最大且為正值，對光線起會聚作用，在垂直子午面上的焦度為零，光線經(jīng)垂在垂直子午面上的焦度為零，光線經(jīng)垂直子午面折射后，折射光的方向與入射直子午面折射后，折射光的方向與入射光的方向一致且重合。利用柱面透鏡的光的方向一致且重合。利用柱面透鏡的這一特點(diǎn)可以糾正任何子午面上焦

19、度不這一特點(diǎn)可以糾正任何子午面上焦度不足的缺點(diǎn)。足的缺點(diǎn)。361、球面像差球面像差（球差球差）遠(yuǎn)軸光線和近遠(yuǎn)軸光線和近軸光線經(jīng)透鏡折射后不能會聚于光軸上軸光線經(jīng)透鏡折射后不能會聚于光軸上一點(diǎn)的現(xiàn)象。一點(diǎn)的現(xiàn)象。372、色像差色像差 不同波長的光通過透不同波長的光通過透鏡后不能在同一點(diǎn)上成像的現(xiàn)象。鏡后不能在同一點(diǎn)上成像的現(xiàn)象。38 一、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)一、眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 眼眼 睛睛394041 生理學(xué)上常常把眼睛進(jìn)一步簡化為生理學(xué)上常常把眼睛進(jìn)一步簡化為一個單球面折射系統(tǒng)，稱為一個單球面折射系統(tǒng)，稱為簡約眼簡約眼，如，如圖圖11-16所示。所示。 晶狀體的折射本領(lǐng)只有角膜的晶狀體的折射本

20、領(lǐng)只有角膜的14，因為，它的折射率與周圍媒質(zhì)相比，差因為，它的折射率與周圍媒質(zhì)相比，差別不大。別不大。根據(jù)根據(jù) =n2-n1/r 可知，當(dāng)光線進(jìn)入可知，當(dāng)光線進(jìn)入眼球時，因為空氣與角膜的折射率的差眼球時，因為空氣與角膜的折射率的差值較眼內(nèi)任何相鄰兩種媒質(zhì)折射率的差值較眼內(nèi)任何相鄰兩種媒質(zhì)折射率的差值大，所以值大，所以最大的折射發(fā)生在空氣與角最大的折射發(fā)生在空氣與角膜的交界面上膜的交界面上。4243二、眼的調(diào)節(jié)二、眼的調(diào)節(jié)在觀察不同距離的物體時，眼在觀察不同距離的物體時，眼的光學(xué)常數(shù)不相同。的光學(xué)常數(shù)不相同。眼的調(diào)節(jié)是通過睫狀肌的收縮改眼的調(diào)節(jié)是通過睫狀肌的收縮改變晶狀體表面的曲率半徑來實(shí)現(xiàn)的，

21、變晶狀體表面的曲率半徑來實(shí)現(xiàn)的，但這種調(diào)節(jié)有一定的限度。但這種調(diào)節(jié)有一定的限度。眼的調(diào)節(jié)眼的調(diào)節(jié)眼睛具有改變自身焦眼睛具有改變自身焦度的本領(lǐng)。度的本領(lǐng)。眼的焦度能在一定范圍內(nèi)自動改變，眼的焦度能在一定范圍內(nèi)自動改變，這樣才能將遠(yuǎn)近不同的物體成像在這樣才能將遠(yuǎn)近不同的物體成像在視網(wǎng)膜上。視網(wǎng)膜上。44視力正常的人，近點(diǎn)約為視力正常的人，近點(diǎn)約為1012cm。近點(diǎn)近點(diǎn)眼睛最大調(diào)節(jié)眼睛最大調(diào)節(jié)(晶狀體曲率晶狀體曲率半徑最小半徑最小)時能看清的物體與眼睛之時能看清的物體與眼睛之間的距離。間的距離。近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)為有限距離。近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)為有限距離。正常視力的人，其遠(yuǎn)點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)處，正常視力的人，其遠(yuǎn)點(diǎn)在無窮

22、遠(yuǎn)處，即平行光進(jìn)入眼睛后剛好會聚于視網(wǎng)即平行光進(jìn)入眼睛后剛好會聚于視網(wǎng)膜上。膜上。遠(yuǎn)點(diǎn)遠(yuǎn)點(diǎn) 眼睛不調(diào)節(jié)時能看清的物眼睛不調(diào)節(jié)時能看清的物點(diǎn)到眼睛之間的距離；點(diǎn)到眼睛之間的距離；45日常工作中，在適當(dāng)照度下，最適日常工作中，在適當(dāng)照度下，最適宜而不易引起眼睛過度疲勞的距離為宜而不易引起眼睛過度疲勞的距離為25cm。這一距離稱為視力正常人的。這一距離稱為視力正常人的明視明視距離距離。遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)則遠(yuǎn)得多。遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)則遠(yuǎn)得多。三、眼的分辨本領(lǐng)三、眼的分辨本領(lǐng)視角視角從物體兩端入射到眼中節(jié)點(diǎn)從物體兩端入射到眼中節(jié)點(diǎn)的光線所夾的角度。的光線所夾的角度。46視角決定物體在視網(wǎng)膜上成像的視角決定物體在視網(wǎng)

23、膜上成像的大小，視角越大，成像也越大，大小，視角越大，成像也越大，眼睛眼睛越能看清物體細(xì)節(jié)越能看清物體細(xì)節(jié)。實(shí)驗指出，視力正常的眼睛能分辨實(shí)驗指出，視力正常的眼睛能分辨兩物點(diǎn)的視角為兩物點(diǎn)的視角為1，與之對應(yīng)，在明，與之對應(yīng)，在明視距離處眼睛能分辨兩物點(diǎn)之間的視距離處眼睛能分辨兩物點(diǎn)之間的最短距離約為最短距離約為0.1mm。眼的分辨本領(lǐng)眼的分辨本領(lǐng) 眼睛能分辨兩物眼睛能分辨兩物點(diǎn)間最小距離的能力；點(diǎn)間最小距離的能力；47 能分辯的最小視角視力1應(yīng)用上式計算視力時，最小視角應(yīng)應(yīng)用上式計算視力時，最小視角應(yīng)以分以分()為單位。為單位。常用眼睛分辨的最小視角的倒數(shù)表常用眼睛分辨的最小視角的倒數(shù)表示其

24、分辨本領(lǐng)，稱為示其分辨本領(lǐng)，稱為視力視力。48 屈光正常屈光正常 眼睛不調(diào)節(jié)時，若平眼睛不調(diào)節(jié)時，若平行光進(jìn)入眼內(nèi)經(jīng)折射后剛好落在視行光進(jìn)入眼內(nèi)經(jīng)折射后剛好落在視網(wǎng)膜上形成一清晰的像。網(wǎng)膜上形成一清晰的像。四、眼的屈光不正及其矯正四、眼的屈光不正及其矯正49非正視眼非正視眼屈光不正常的眼睛，包括屈光不正常的眼睛，包括近視眼、遠(yuǎn)視眼和散光眼。近視眼、遠(yuǎn)視眼和散光眼。正視眼正視眼屈光正常的眼睛。屈光正常的眼睛。50 3、散光眼、散光眼51一、放一、放 大大 鏡鏡第四節(jié)第四節(jié) 幾種醫(yī)用光學(xué)儀器幾種醫(yī)用光學(xué)儀器5225ytgfytgfyfy2525表明，放大鏡的角放大率與它的焦表明，放大鏡的角放大率與

25、它的焦距成反比，即放大鏡的焦距越小，距成反比，即放大鏡的焦距越小，角放大率越大。角放大率越大。衡量放大鏡放大視角的能力稱為角衡量放大鏡放大視角的能力稱為角放大率放大率，即，即531、顯微鏡的光學(xué)原理、顯微鏡的光學(xué)原理 二、二、 光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡54 tgtgM222525fyyyfyM M = m式中式中yy 稱為稱為物鏡的線放大率物鏡的線放大率(m)；25f2 是是目鏡的角放大率目鏡的角放大率()，代入，代入上式得上式得 根據(jù)光學(xué)儀器角放大率的定義，顯根據(jù)光學(xué)儀器角放大率的定義，顯微鏡的放大率微鏡的放大率M為為55 21212525ffsffsM由于物鏡和目鏡的焦距與物鏡的由于物鏡和目鏡

26、的焦距與物鏡的像距像距s相比較很小，式中相比較很小，式中s可以看成鏡可以看成鏡筒長度，因此顯微鏡的放大率與所用筒長度，因此顯微鏡的放大率與所用物鏡和目鏡的焦距成反比。物鏡和目鏡的焦距成反比。顯微鏡的放大率又可寫成顯微鏡的放大率又可寫成即顯微鏡的放大率等于物鏡的線即顯微鏡的放大率等于物鏡的線放大率與目鏡的角放大率的乘積。放大率與目鏡的角放大率的乘積。 56 光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)分辨本領(lǐng) 分辨極分辨極限的倒數(shù)。限的倒數(shù)。分辨極限分辨極限光學(xué)系統(tǒng)能分辨光學(xué)系統(tǒng)能分辨開兩物點(diǎn)的最短距離。開兩物點(diǎn)的最短距離。衍射現(xiàn)象限制了光學(xué)系統(tǒng)衍射現(xiàn)象限制了光學(xué)系統(tǒng)分辨物體細(xì)節(jié)的能力。分辨物體細(xì)節(jié)的能力。2、

27、光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)、光學(xué)系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)5758即甲衍射圖樣的中央極大光強(qiáng)度與即甲衍射圖樣的中央極大光強(qiáng)度與乙衍射圖樣的第一極小光強(qiáng)度重合所確乙衍射圖樣的第一極小光強(qiáng)度重合所確定出的定出的兩物點(diǎn)間的距離作為光學(xué)系統(tǒng)所兩物點(diǎn)間的距離作為光學(xué)系統(tǒng)所能分辨的兩物點(diǎn)間的最短距離能分辨的兩物點(diǎn)間的最短距離，這個，這個極極限距離限距離稱為稱為瑞利判據(jù)瑞利判據(jù)。 瑞利瑞利(Rayleign)以這個條件作為光以這個條件作為光學(xué)系統(tǒng)的分辨極限：學(xué)系統(tǒng)的分辨極限：在衍射圖樣合成的總光強(qiáng)度曲線在衍射圖樣合成的總光強(qiáng)度曲線中，當(dāng)兩最大光強(qiáng)度之間的最小光強(qiáng)中，當(dāng)兩最大光強(qiáng)度之間的最小光強(qiáng)度不超過最大光強(qiáng)度的度不超過最大光

28、強(qiáng)度的80，則可分，則可分辨出有兩個物點(diǎn)。辨出有兩個物點(diǎn)。59 r61. 00上式表明，對于無限遠(yuǎn)的物點(diǎn)，通過上式表明，對于無限遠(yuǎn)的物點(diǎn)，通過圓形通光孔成像的光學(xué)系統(tǒng)，其通光圓形通光孔成像的光學(xué)系統(tǒng)，其通光孔徑越大，能分辯的兩物點(diǎn)的角距離孔徑越大，能分辯的兩物點(diǎn)的角距離越小，分辯本領(lǐng)越大；所用光波的波越小，分辯本領(lǐng)越大；所用光波的波長越短，分辯本領(lǐng)亦越大。長越短，分辯本領(lǐng)亦越大。0稱為光學(xué)系統(tǒng)的最小分辯角。稱為光學(xué)系統(tǒng)的最小分辯角。剛好被分辯開兩物點(diǎn)的角距離剛好被分辯開兩物點(diǎn)的角距離60從目鏡中看到的細(xì)節(jié)是來自物鏡的像，從目鏡中看到的細(xì)節(jié)是來自物鏡的像，因此，只有因此，只有物鏡能分辨物點(diǎn)的細(xì)節(jié)

29、物鏡能分辨物點(diǎn)的細(xì)節(jié)。經(jīng)目。經(jīng)目鏡放大視角后，人眼才能分辨。由瑞利判鏡放大視角后，人眼才能分辨。由瑞利判據(jù)可知，當(dāng)一物點(diǎn)的衍射亮斑中心恰好與據(jù)可知，當(dāng)一物點(diǎn)的衍射亮斑中心恰好與另一物點(diǎn)的衍射圖樣中的第一極小重合時，另一物點(diǎn)的衍射圖樣中的第一極小重合時，兩物點(diǎn)之間的距離正好處于物鏡可分辨的兩物點(diǎn)之間的距離正好處于物鏡可分辨的極限距離。圖極限距離。圖11-27中中Pl與與P2之間的距離剛之間的距離剛好滿足瑞利判據(jù)的條件。好滿足瑞利判據(jù)的條件。 分辨本領(lǐng)或分辨力分辨本領(lǐng)或分辨力 顯微鏡能分辨顯微鏡能分辨最短距離的能力。最短距離的能力。3顯微鏡的分辨本領(lǐng)顯微鏡的分辨本領(lǐng) 6162 unZsin222.

30、 1ANZ61. 0物鏡的孔徑數(shù)物鏡的孔徑數(shù)(NA) n sinu。式中式中是光波的波長，是光波的波長，n為物鏡與標(biāo)本為物鏡與標(biāo)本之間媒質(zhì)的折射率，之間媒質(zhì)的折射率，u為物點(diǎn)發(fā)出的光為物點(diǎn)發(fā)出的光線對物鏡邊緣所成錐角的一半。線對物鏡邊緣所成錐角的一半。根據(jù)顯微鏡使用的具體情況，阿貝根據(jù)顯微鏡使用的具體情況，阿貝指出：物鏡所能分辨兩點(diǎn)之間的最短距指出：物鏡所能分辨兩點(diǎn)之間的最短距離為離為63顯微鏡的放大率是物鏡線放大率與顯微鏡的放大率是物鏡線放大率與目鏡角放率的乘積，而分辨本領(lǐng)只決定目鏡角放率的乘積，而分辨本領(lǐng)只決定于物鏡特性。目鏡只能放大物鏡所分辨于物鏡特性。目鏡只能放大物鏡所分辨的細(xì)節(jié)，不能提高顯微鏡的分辨本領(lǐng)。的細(xì)節(jié)，不能提高顯微鏡的分辨本領(lǐng)。因此只使用高倍目鏡來提高顯微鏡的放因此只使用高倍目鏡來提高顯微鏡的放大率對分辨本領(lǐng)的提高沒有幫助。大率對分辨本領(lǐng)的提高沒有幫助。 顯微鏡的分辨本領(lǐng)顯微鏡的分辨本領(lǐng)用顯微鏡能分用顯微鏡能分辨的最短距離的倒數(shù)辨的最短距離的倒數(shù)1Z表示。表示。物鏡的孔徑數(shù)越大、照射光的波長物鏡的孔徑數(shù)越大、照射光的波長越短，顯微鏡能分辨的最短距離越小，越短，顯