光學(xué)儀器分辨率

關(guān)于光學(xué)儀器分辨率第一頁，共十四頁，2022年，8月28日平行光通過圓孔經(jīng)透鏡會聚，照射在焦平面處的屏幕上，也會形成衍射圖樣。衍射圖樣是一組同心的明暗相間的圓環(huán)，中央處是一個亮圓斑。中央明區(qū)集中了衍射光能的83.5%一、圓孔夫瑯禾費衍射愛里斑第二頁，共十四頁，2022年，8月28日圓孔衍射光強分布10夫瑯禾費圓孔衍射光強分布*第三頁，共十四頁，2022年，8月28日愛里斑第一暗環(huán)所圍成的中央光斑稱為愛里斑。第一暗環(huán)對應(yīng)的衍射角稱為愛里斑的半角寬，經(jīng)圓孔衍射后，一個點光源對應(yīng)一個愛里斑。：艾里斑直徑第四頁，共十四頁，2022年，8月28日按照波動光學(xué)的觀點，透鏡相當(dāng)于一個圓孔，由于衍射的存在，一個物點通過透鏡所成的像，不是一個幾何點像，而是一個有一定大小的愛里斑。大多數(shù)光學(xué)儀器所用透鏡的邊緣都是圓形，圓孔的夫瑯和費衍射對成象質(zhì)量有直接影響。一一對應(yīng)幾何光學(xué):

物點像點一一對應(yīng)波動光學(xué):物點像斑二、光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)光學(xué)儀器對點物成像，是一個有一定大小的愛里斑。第五頁，共十四頁，2022年，8月28日兩個物點通過透鏡所成的像，就是兩個愛里斑。瑞利給出恰可分辨兩個物點的判據(jù)。若兩物點距離很近，對應(yīng)的兩個愛里斑可能部分重疊而不易分辨。S1S2光學(xué)儀器對點物成像，是一個有一定大小的愛里斑。第六頁，共十四頁，2022年，8月28日

1、瑞利判據(jù)對于兩個強度相等的不相干的點光源(物點)，一個點光源的衍射圖樣的主極大剛好和另一點光源衍射圖樣的第一極小相重合，這時兩個點光源（或物點）恰為這一光學(xué)儀器所分辨。第七頁，共十四頁，2022年，8月28日**2、光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)（兩光點剛好能分辨）光學(xué)儀器的通光孔徑滿足瑞利判據(jù)的兩物點間的距離，就是光學(xué)儀器所能分辨的最小距離。此時，兩個物點對透鏡中心所張的角，稱為最小分辨角。第八頁，共十四頁，2022年，8月28日光學(xué)儀器分辨率光學(xué)儀器的最小分辨角越小，分辨率就越高。提高光學(xué)儀器分辨本領(lǐng)的兩條基本途徑是加大成像系統(tǒng)的通光孔徑采用較短的工作波長第九頁，共十四頁，2022年，8月28日對望遠鏡，不變，盡量增大透鏡孔徑D，以提高分辨率。一般天文望遠鏡的口徑都很大，世界上最大的天文望遠鏡在智利，直徑16米，由4片透鏡組成。

對顯微鏡，主要通過減小波長來提高分辨率。電子顯微鏡用加速的電子束代替光束，其波長約0.1nm，用它來觀察分子結(jié)構(gòu)。榮獲1986年諾貝爾物理學(xué)獎的掃描隧道顯微鏡最小分辨距離已達0.01?，能觀察到單個原子的運動圖像。

提高光學(xué)儀器分辨本領(lǐng)的兩條基本途徑：第十頁，共十四頁，2022年，8月28日1990年發(fā)射的哈勃太空望遠鏡的凹面物鏡的直徑為2.4m，最小分辨角，在大氣層外615km高空繞地運行,可觀察130億光年遠的太空深處,發(fā)現(xiàn)了500億個星系。第十一頁，共十四頁，2022年，8月28日解（1）（2）例：設(shè)人眼在正常照度下的瞳孔直徑約為3mm，而在可見光中，人眼最敏感的波長為550nm，問：

（1）人眼的最小分辨角有多大？（2）若物體放在距人眼25cm（明視距離）處，則兩物點間距為多大時才能被分辨？第十二頁，共十四頁，2022年，8月28日眼睛的最小分辨角為設(shè)人離車的距離為S時，恰能分辨這兩盞燈。取解：d=120cmS由題意有觀察者在迎面駛來的汽車上，兩盞前燈相距120cm，設(shè)夜間人眼瞳孔直徑為5.0mm，入射光波為550nm。例