工程光學-第六章

工程光學-第六章1第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日第六章典型光學系統(tǒng)熟悉：成像特性、結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)。眼睛，放大鏡，顯微鏡，望遠鏡攝影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)這類光學系統(tǒng)是直接擴大人眼的視覺能力的，稱為目視光學系統(tǒng)

2第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、眼睛的結(jié)構(gòu)

第一節(jié)眼睛及其光學系統(tǒng)

1、結(jié)構(gòu)與組成：角膜、前室（水狀液）、水晶體和后室（玻璃體）、視網(wǎng)膜、瞳孔、黃斑、視軸與眼軸

人眼本身相當于攝影光學系統(tǒng)3第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日眼睛的結(jié)構(gòu)在角膜和視網(wǎng)膜之間的生物構(gòu)造均可以看作成像元。4第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、眼睛的成像：人眼相當于一個攝影系統(tǒng)，角膜相當于一個凸凹鏡，水晶體相當于一個雙凸鏡。物點在視網(wǎng)膜上形成一個倒立的實像，但這一倒像的感覺經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)的作用，給人以正像的視覺。

5第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日眼睛的物方和像方焦距不相等。f=-17.1mmf=22.8mm在調(diào)焦范圍內(nèi)，-f=14.217.1mmf=18.922.8mm6第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日虹膜的作用:孔徑光闌，自動調(diào)節(jié)進入人眼的光能。瞳孔直徑的調(diào)解范圍：28mm.直視太陽或正視激光束能在視網(wǎng)膜上燒成一盲斑，使人在觀看任何景象時，總有一塊或數(shù)塊區(qū)域是黑斑。

7第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、眼睛的調(diào)節(jié)及校正

1、眼睛的調(diào)節(jié)：眼睛成像系統(tǒng)對任意距離的物體自動調(diào)焦的過程2、眼睛的調(diào)節(jié)能力：

f’的變化范圍約為18mm~23mm8第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日眼睛的調(diào)節(jié)能力：能清晰調(diào)焦的極限距離范圍表示。其中，lr、lp分別為遠點距離和近點距離；R＝1/lr，Ｐ＝1/lp為遠點和近點的發(fā)散度（或會聚度）；單位為折光度（或稱屈光度）

9第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日影響因素：調(diào)節(jié)能力隨年齡增大而減少

明視距離：習慣上把物置于眼前250mm處，稱作明視距離。

10第十頁，共二十六頁，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：眼睛的遠點在無限遠眼睛光學系統(tǒng)的后焦點在視網(wǎng)膜上;反常眼：眼睛光學系統(tǒng)的后焦點不在視網(wǎng)膜上;②近視眼和遠視眼（老花眼）：近視眼：遠點位于眼前有限距離遠視眼：遠點位于眼后有限距離

11第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日③校正方法：

12第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日④視度：遠點發(fā)散度遠點距離lr（單位為m）的倒數(shù)表示近視眼或遠視眼的程度，稱為視度,單位為折光度（或屈光度）。

通常醫(yī)院和眼鏡店把一屈光度(1D=1m-1)稱作100度。

13第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、眼睛的輻射接收作用視網(wǎng)膜：由錐狀細胞和桿狀細胞組成，兩種細胞各有不同的任務(wù)；桿狀細胞：對光刺激極敏感，但完全不感色；錐狀細胞：感光能力差，但能對各色光有不同的感受。14第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日適應(yīng)：眼睛對周圍空間光亮情況的自動適應(yīng)程度。明適應(yīng)和暗適應(yīng)：由暗處進入亮處，瞳孔自動縮??；由亮處進入暗處，瞳孔自動放大。15第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日四、眼睛的分辨率1、眼的分辨能力：眼能夠分辨最靠近的兩相鄰點的能力稱為眼的分辨能力，或視覺敏銳度。2、視角：物體對人眼的張角稱作視角。3、視角鑒別率ε:人眼能分辨的最小視角.由于眼睛具有較大色差，視角分辨隨光譜而異，連續(xù)光譜中間部分的視角鑒別率高于紅光和紫光部分的鑒別率。

4、視角敏銳度：極限鑒別能力的倒數(shù).16第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)放大鏡

目視光學儀器的基本工作原理：物體通過儀器，其像對人眼的張角大于人眼直接觀察物體時對人眼的張角。

17第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、視覺放大率:

用儀器觀察物體時視網(wǎng)膜上的像高y'i與用人眼直接觀察物體時視網(wǎng)膜上的象高y'e之比，用Г表示

上式又可寫作視角放大率的形式

18第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日放大鏡的視覺放大率：

D為明視距離25cm19第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日第三節(jié)顯微鏡系統(tǒng)

一、顯微鏡的視覺放大率1、顯微鏡：物鏡和目鏡構(gòu)成,其間隔比它們各自的焦距大得多.

20第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、視覺放大率為物鏡像方焦點到目鏡物方焦點距離（光學間隔）;fo’物鏡焦距,fe’目鏡焦距.21第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)望遠鏡系統(tǒng)

望遠鏡的結(jié)構(gòu)與顯微鏡類似，也是先由物鏡成中間像，再通過目鏡來觀察。不同的是，望遠鏡所要觀察的是很遠的物體，中間像成在物鏡的像方焦面上。所以，望遠鏡的物鏡焦距較長，而物鏡的像方焦點和目鏡的物方焦點幾乎重合。22第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、望遠鏡的視角放大率：開普勒望遠鏡

D和D’分別為望遠鏡的入瞳和出瞳孔徑.23第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日上式表明：物鏡的焦距愈長，放大倍率愈高；物鏡孔徑越寬，放大倍率越高。因此高倍率望遠鏡采用大孔徑長