典型的光學(xué)系統(tǒng)課件

典型的光學(xué)系統(tǒng)眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)顯微鏡系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)一、眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)1.眼睛的調(diào)節(jié)和校正肌肉完全放松時(shí)，眼睛所能看到的最遠(yuǎn)點(diǎn)稱為眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)。lr-遠(yuǎn)點(diǎn)距離，1/lr=R-遠(yuǎn)點(diǎn)發(fā)散度或會(huì)聚度。肌肉最緊張時(shí)，眼睛所能看到的最近點(diǎn)稱為眼睛的近點(diǎn)。lp-遠(yuǎn)點(diǎn)距離，1/lp=P-近點(diǎn)發(fā)散度或會(huì)聚度。眼睛的調(diào)節(jié)能力：A=R-P隨著年齡的增大，人眼的調(diào)節(jié)范圍變小。正常眼睛觀察物體最舒服的距離稱為明視距離，為250mm。正常眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)，像方焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜上。近視眼：焦點(diǎn)在網(wǎng)膜前，眼球偏長(zhǎng)，遠(yuǎn)點(diǎn)在眼前有限遠(yuǎn)。

斜視：水晶體位置不正或折射面曲率異常。

2.眼睛的分辨能力眼睛能分辨開兩個(gè)很靠近的點(diǎn)的能力稱為眼睛的分辨率。剛能分辨開的二個(gè)點(diǎn)對(duì)眼睛物方節(jié)點(diǎn)的張角稱為眼睛的極限分辨角。

根據(jù)物理光學(xué)理論入瞳為D的理想光學(xué)系統(tǒng)的極限分辨角為眼睛的最靈敏波長(zhǎng)為555納米，當(dāng)入瞳單位取mm，極限分辨角取秒時(shí)，一、顯微鏡系統(tǒng)

顯微鏡由物鏡和目鏡組成，物體經(jīng)顯微物鏡放大成像后，其像再經(jīng)目鏡放大以供人眼觀察。1.顯微鏡的視覺放大率各國(guó)生產(chǎn)的通用顯微鏡物鏡從物平面到像平面的距離（共軛距），不論放大率如何都是相等的，大約為180mm。我國(guó)生物顯微鏡的共軛距為195mm。把物鏡和目鏡取下后，所剩的筒鏡長(zhǎng)度為筒長(zhǎng)。我國(guó)規(guī)定160mm為物鏡和目鏡的標(biāo)準(zhǔn)距離。顯微鏡應(yīng)滿足齊焦要求：調(diào)換物鏡后，不需再調(diào)焦就能看到像。a.物鏡調(diào)換后，物面不動(dòng)，像面不動(dòng)——物鏡共軛距不變（195mm)b.物鏡像面即目鏡前焦面不動(dòng)——在上端面以下10mm處c.機(jī)械筒長(zhǎng)——上下端面之間的距離（160mm），有的顯微鏡機(jī)械筒長(zhǎng)可調(diào)。調(diào)換物鏡（目鏡）后微調(diào)焦不可避免，故還必須有微動(dòng)機(jī)構(gòu)。（3）出瞳的大小與數(shù)值孔徑

因?yàn)槌鐾c整個(gè)系統(tǒng)的像方焦面重合，設(shè)像方孔徑角為U'，因系統(tǒng)滿足正弦條件，則有因n'=1,故其中NA稱數(shù)值孔徑。由放大率公式知分辨率：能分辨的物方兩點(diǎn)間最短距離σ。瑞利判斷的分辨率為：道威判斷的分辨率為：實(shí)踐證明，瑞利分辨率比較保守，因此通常采用道威判斷給出的分辨率值為光學(xué)系統(tǒng)的目視衍射分辨率，或稱理想分辨率。當(dāng)顯微鏡的放大率滿足：500NA≤?！?000NA時(shí)，人眼才能觀察到顯微鏡放大后的像，稱此時(shí)的放大率為顯微鏡的有效放大率。二、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)1.望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)和分類望遠(yuǎn)鏡由物鏡和目鏡組成，光學(xué)筒長(zhǎng)△=0。一般天文望遠(yuǎn)鏡以構(gòu)造來分類,可分為折射望遠(yuǎn)鏡、反射望遠(yuǎn)鏡及折反射望遠(yuǎn)鏡三大類。折射望遠(yuǎn)鏡是以會(huì)聚遠(yuǎn)方物體的光而現(xiàn)出實(shí)象的透鏡為物鏡的望遠(yuǎn)鏡。它會(huì)使從遠(yuǎn)方來的光折射集中在焦點(diǎn),折射望遠(yuǎn)鏡的好處就是使用方便,稍微忽略了保養(yǎng)也不會(huì)看不清楚,因?yàn)殓R筒內(nèi)部由物鏡和目鏡封著,空氣不會(huì)流動(dòng),所以比較安定,此外,由于光軸的錯(cuò)開所引起的像惡化的情形也比反射望遠(yuǎn)鏡好,而口徑不大透鏡皆為球面,所以可以機(jī)械研磨大量生產(chǎn),故價(jià)格較便宜。

筒長(zhǎng)較長(zhǎng)，有實(shí)像面，可在中間像處加分劃板測(cè)量，用于觀察要加轉(zhuǎn)像系統(tǒng)。筒長(zhǎng)較短，無實(shí)像面，不能用于測(cè)量。

反射望遠(yuǎn)鏡不用物鏡而用叫主鏡的凹面的反射鏡。另外有一面叫做次要鏡的小鏡將主鏡所收集的光反射出鏡筒外面,由次要鏡反射出來的光像再用目鏡放大來看,反射式最大的長(zhǎng)處是由于主鏡是鏡子,光不需通過玻璃內(nèi),所以完全不會(huì)有色差,也不太會(huì)吸收紫外光或紅光,因此非常適合分光等物理觀測(cè),雖無色差但有其它各類的像差。

反射式望遠(yuǎn)鏡主要有兩種：牛頓式和卡賽格林式。

折反射望遠(yuǎn)鏡(Catadioptrictelescope)采反射和折射的長(zhǎng)處之型式,基本上和反射一樣,也有反射式望遠(yuǎn)鏡的缺點(diǎn),為了消除偏離光軸的視野的慧星像差使用著透鏡,且主鏡為球面鏡,比反射型容易研磨。如：施密特卡式望遠(yuǎn)鏡。

2.望遠(yuǎn)鏡的視覺放大率

望遠(yuǎn)鏡的視覺放大率與物體的位置無關(guān)，僅取決于望遠(yuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，欲增大視覺放大率，必須增大物鏡的焦距或減少目鏡的焦距，但目鏡的焦距不得小于6mm，使得望遠(yuǎn)系統(tǒng)保持一定的出瞳，以避免眼睛睫毛與目鏡表面相碰。當(dāng)：時(shí)，稱為有效放大率或正常放大率。當(dāng)時(shí)，稱為工作放大率。3.望遠(yuǎn)鏡的光束限制

開普勒望遠(yuǎn)鏡的物鏡框是孔徑光闌，也是入瞳；出瞳在目鏡外面，與人眼重合，目鏡框