放大鏡的放大率課件

第八章幾何光學(xué)

Geometricaloptics掌握：單球面折射公式、共軸球面系統(tǒng)的計(jì)算、近視眼和遠(yuǎn)視眼的矯正及其計(jì)算、顯微鏡的分辨距離和物鏡的數(shù)值孔徑熟悉：放大鏡的放大率、光學(xué)纖維導(dǎo)光、導(dǎo)象原理了解：眼的折光作用、散光眼和老光眼的成因及其矯正、顯微鏡放大率、電子顯微鏡的原理第八章幾何光學(xué)掌握：單球面折射公式、共軸球面系統(tǒng)的1

思考題：單球面折射公式的適用范圍是什么？公式中象距、物距、球面曲率半徑的符號(hào)如何確定？公式中n1、n2如何確定？焦度的物理意義和單位是什么？焦度和薄透鏡焦距有何關(guān)系？共軸球面系統(tǒng)中虛實(shí)物如何判定？4.矯正屈光不正時(shí)，薄透鏡成象公式中的象距、物距與矯正前后的近點(diǎn)或遠(yuǎn)點(diǎn)有何關(guān)系？5.顯微鏡的放大率和分辨率有何區(qū)別？6.提高分辨率可采取哪些措施？思考題：2§1球面折射一、單球面折射1.單球面折射公式(前提條件：近軸光線)§1球面折射一、單球面折射1.單球面折射公式(前提條件：3放大鏡的放大率課件4符號(hào)法則入射光折射光實(shí)物u＞0虛物u＜0UU實(shí)象v＞0虛象v＜0入射光折射光VV符入折實(shí)物u＞0UU實(shí)象v＞0入折VV5符號(hào)法則凸面迎著入射光，r＞0凹面迎著入射光，r

＜0入射光折射光入射光折射光折射率:入射光所處媒質(zhì)為n1折射光所處媒質(zhì)為n2n1n2n1n2符凸面迎著入射光，r＞0凹面迎著入射光，r＜0入折入折折62.折射本領(lǐng)第一焦點(diǎn)F1：主光軸上點(diǎn)光源在此發(fā)出的光束經(jīng)折射后為平行光的點(diǎn)第一焦距（F1至球面頂點(diǎn)P的距離）：2.折射本領(lǐng)第一焦點(diǎn)F1：第一焦距（F1至球面頂點(diǎn)P的距7第二焦點(diǎn)F2：平行于主光軸的光束位折射后會(huì)聚在此的點(diǎn)第二焦距（F2至球面頂點(diǎn)P的距離）：第二焦點(diǎn)F2：第二焦距（F2至球面頂點(diǎn)P的距離）：83、焦度(focalpower)焦度D的單位：屈光度（f以m為單位）焦度越大，折射本領(lǐng)越強(qiáng)1屈光度=100度3、焦度(focalpower)焦度D的單位：屈光度（f9【例2】求圖示簡約眼的第一、第二焦距?！窘狻俊纠?】求圖示簡約眼的第一、第二焦距。【解】10二、共軸球面系統(tǒng)1.計(jì)算方法以單球面折射公式為基礎(chǔ)，逐個(gè)球面計(jì)算，求得最后成象位置：物第一球面折射(象／物)第二球面折射……(象／物)二、共軸球面系統(tǒng)1.計(jì)算方法以單球面折射公式為基礎(chǔ)，逐個(gè)11一玻璃球(n＝1.5)半徑為10厘米,點(diǎn)光源放在球面前40厘米處,求近軸光線通過玻璃球后所成的像。V1＝60厘米v2＝11．4厘米一玻璃球(n＝1.5)半徑為10厘米,點(diǎn)光源放在122.虛實(shí)物判斷方法前一球面成象位于次一球面之前，此象為次一球面的實(shí)物；前一球面成象位于次一球面之后，此象為次一球面的實(shí)虛物。以折射面為界,入射光線和折射光線分居兩側(cè)物與入射光線同側(cè)為實(shí),異側(cè)為虛,象與折射光線同側(cè)為實(shí),異側(cè)為虛。2.虛實(shí)物判斷方法前一球面成象位于次一球面之前，此象13【例3】P.161/4.【解】⑴30cm【例3】P.161/4.【解】⑴30cm14⑵⑵15【例4】空氣中一折射率為1.6的玻璃棒，長32cm，左端切平，另一端磨成半徑為12cm的半球面，在棒的左端外有一物體放在棒的軸線上，距平面端10cm，求最后象的位置?！窘狻竣泞啤纠?】空氣中一折射率為1.6的玻璃棒，長32cm，左端切平16【例5】半徑為R，折射率為1.5的玻璃球置于空氣中，一點(diǎn)光源放于玻璃球外何處，經(jīng)玻璃球折射后向右成平行光？【解】⑴⑵【例5】半徑為R，折射率為1.5的玻璃球置于空氣中，一點(diǎn)光源17第二節(jié)共軸球面系統(tǒng)的三對基點(diǎn)一．三對基點(diǎn)

1．兩焦點(diǎn):把點(diǎn)光源放在主光軸上的某一點(diǎn)，若它的光束通過折射系統(tǒng)后變?yōu)槠叫杏谥鞴廨S的光束，則這一點(diǎn)稱為共軸系統(tǒng)的第一主焦點(diǎn)F1.平行于主光軸的光束，通過折射系統(tǒng)后與主光軸相交的點(diǎn)稱為第二主焦點(diǎn)F2.第二節(jié)共軸球面系統(tǒng)的三對基點(diǎn)一．三對基點(diǎn)182．兩主點(diǎn)

通過F1的入射線(1)和它通過系統(tǒng)后的射出線延長(圖中虛線)，得交點(diǎn)A1。通過A1作一垂直于主光軸的平面，交主光軸于H1，H1稱為第一主點(diǎn)，平面A1H1B1則稱為第一主平面。同樣，把平行于主光軸的入射光線(2)與射出線延長，可以求得第二主點(diǎn)H2和第二主平面A2H2B2。2．兩主點(diǎn)193．兩節(jié)點(diǎn)

在共軸系統(tǒng)的主光軸上還可以找到兩個(gè)點(diǎn)N1和N2，從任何角度向N1入射的光線(3)都以同樣的角度由N2射出。N1和N2分別稱為第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)。3．兩節(jié)點(diǎn)20放大鏡的放大率課件21

二.作圖法求像三條光線中的任意兩條用作圖法求出所成的像通過第一主焦點(diǎn)F1的光線(1)在第一主平面折射后平行于主光軸射出。平行于主光軸的光線(2)在第二主平面折射后通過第二主焦點(diǎn)F2。

通過第一節(jié)點(diǎn)N1的光線從第二節(jié)點(diǎn)N2平行于原來方向射出。

二.作圖法求像22放大鏡的放大率課件23三.計(jì)算法(折射系統(tǒng)最初和最后的折射率相同)則f1＝f2，且二節(jié)點(diǎn)分別與二主點(diǎn)重合

+u為物體到第一主平面的距離v為像到第二主平面的距離三.計(jì)算法(折射系統(tǒng)最初和最后的折射率相同)+u為物體到24§2眼屈光物角膜水狀液瞳孔(虹膜)水晶體視網(wǎng)膜感光自動(dòng)調(diào)節(jié)曲率半徑(折射本領(lǐng)——焦度)，眼的這種機(jī)能稱為調(diào)節(jié)§2眼屈光物角膜水狀液瞳孔水晶體視網(wǎng)膜感光自動(dòng)調(diào)節(jié)曲25古氏平均眼

簡約眼

古氏平均眼簡約眼261.遠(yuǎn)點(diǎn)(farpoint——眼不調(diào)節(jié)時(shí)能看清物體的最遠(yuǎn)位置。正視眼：無窮遠(yuǎn)近視眼：眼前一定距離遠(yuǎn)視眼：眼后（虛遠(yuǎn)點(diǎn)）1.遠(yuǎn)點(diǎn)(farpoint正視眼：無窮遠(yuǎn)近視眼：眼前272.近點(diǎn)(nearpoint)——眼最大調(diào)節(jié)時(shí)能看清物體的最近位置正視眼：眼前10～12厘米近視眼：＜10厘米遠(yuǎn)視眼：＞12厘米3.明視距離——正常光照下不使眼高度調(diào)節(jié)而過分疲勞的距離25cm2.近點(diǎn)(nearpoint)正視眼：眼前10～28二、眼的屈光不正及矯正1.近視眼（近點(diǎn)：<10cm、遠(yuǎn)點(diǎn)：<

）矯正：配一副凹透鏡，使遠(yuǎn)物所成(虛象)與(近視眼遠(yuǎn)點(diǎn))重合計(jì)算：二、眼的屈光不正及矯正1.近視眼（近點(diǎn)：<10cm、遠(yuǎn)29一近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在眼前l(fā)米處，今欲使其能看清遠(yuǎn)方的物體，問應(yīng)配多少度的凹透鏡鏡片?u=∞v=1mD＝-1屈光度=-100度欲看清處為物,成象于未戴眼鏡的遠(yuǎn)(近)點(diǎn)_一近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在眼前l(fā)米處，今欲使其能u=∞302.遠(yuǎn)視眼（近點(diǎn)：>12cm、遠(yuǎn)點(diǎn)：在網(wǎng)膜后)矯正：配一副凸透鏡，使遠(yuǎn)物所(成實(shí)象)與(虛遠(yuǎn)點(diǎn))重合計(jì)算：2.遠(yuǎn)視眼（近點(diǎn)：>12cm、遠(yuǎn)點(diǎn)：在網(wǎng)膜后)矯正：配一副31一遠(yuǎn)視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在眼后2米處，今欲使其在眼不調(diào)節(jié)時(shí)能看清遠(yuǎn)方的物體，問應(yīng)配戴多少度的凸透鏡鏡片?u=∞v=2米一遠(yuǎn)視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在眼后2米處，今欲使其在眼u=∞v32一遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)在眼前90厘米處，欲使他最近能看清眼前15厘米處的物體，應(yīng)配戴多少度的凸透鏡鏡片?u＝15厘米，v＝-90厘米一遠(yuǎn)視眼的近點(diǎn)在眼前90厘米處，欲使他最近u＝15厘米，333.散光眼原因：角膜球面不勻稱，不同方向具有不同曲率矯正：用適當(dāng)?shù)模ǚ较?、凹凸）柱面透鏡4.老光眼原因：眼調(diào)節(jié)功能的衰退，看近物屈光不夠，近點(diǎn)同遠(yuǎn)視眼，遠(yuǎn)于正視眼矯正：凸透鏡3.散光眼原因：角膜球面不勻稱，不同方向具有矯正：用適當(dāng)?shù)?4例如某一眼球角膜在縱向曲率半徑正常小，水平曲率半徑最大，屈光不夠，用圓柱面凸透鏡矯正：

（單純遠(yuǎn)視散光）例如某一眼球角膜在縱向曲率半徑正常小，水平曲率半徑最大，35【例6】某眼近點(diǎn)在眼前45厘米處，戴上+500度鏡片后能看清的最近物體在何處？【解】【例6】某眼近點(diǎn)在眼前45厘米處，戴上+500度鏡片后能看清36【例7】一患者戴上+400度的眼鏡矯正屈光不正后，近點(diǎn)在眼前10cm處，遠(yuǎn)點(diǎn)同正視眼。此患者眼睛的屈光不正為

，不戴眼鏡時(shí)的近點(diǎn)在

，遠(yuǎn)點(diǎn)在

?！窘狻竣懦C正前近點(diǎn)⑵矯正前遠(yuǎn)點(diǎn)【例7】一患者戴上+400度的眼鏡矯正屈光不正后，近點(diǎn)在眼前37【例8】某人不戴眼鏡時(shí)能看清10cm到100cm之間的物體，戴上-100度眼鏡后，能看清

到

之間的物體

?！窘狻竣懦C正后近點(diǎn)⑵矯正后遠(yuǎn)點(diǎn)【例8】某人不戴眼鏡時(shí)能看清10cm到100cm之間的物體38【例9】某患者眼睛的近點(diǎn)在眼前0.5米處，而遠(yuǎn)點(diǎn)在眼后1米，今欲使他在眼不調(diào)節(jié)時(shí)看清遠(yuǎn)方物體，應(yīng)配戴

度的

透鏡片；戴了此鏡片后的近點(diǎn)移到眼前

米處。【解】⑴⑵矯正后近點(diǎn)【例9】某患者眼睛的近點(diǎn)在眼前0.5米處，而遠(yuǎn)點(diǎn)在眼后1米，39§3放大鏡纖鏡一、纖鏡（fibrescope）作用：觀察體內(nèi)器官壁情況種類：支氣管鏡、食道鏡、胃鏡、腸鏡和膀胱鏡等材料：由數(shù)萬根玻璃纖維有序排列組成(光學(xué)玻璃纖維，直徑小于20微米，可任意彎曲）§3放大鏡纖鏡一、纖鏡（fibrescope）40導(dǎo)光導(dǎo)象原理：

＝

A，入射光線沿著纖維內(nèi)全反射導(dǎo)光導(dǎo)象原理：＝A，入射光線沿著纖維內(nèi)全反射41n0sinφA=nsinθ＝ncosAn0sinφA＝nnsinA＝n1sin90o＝n1

sinA=n0sinφA＝光學(xué)纖維的數(shù)值孔徑(numericalapertureN.A.)

n0sinφA=nsinθ＝ncosAn0si42

A（孔徑角）越大，光纖導(dǎo)光能力越強(qiáng)n＝1.62，n1＝1.52，

A＝34°n0sinφA＝A（孔徑角）越大，光纖導(dǎo)光能力越強(qiáng)n＝1.62，n1＝1.43作用：導(dǎo)光、導(dǎo)象作用：導(dǎo)光、導(dǎo)象44放大鏡的放大率課件45二、放大鏡(magnifier)凸透鏡作用代替眼的調(diào)節(jié)，將視角β放大為γ（將物Y放大為Y′）放大倍數(shù)——角放大率：二、放大鏡(magnifier)凸透鏡作用放大倍46【例10】已知放大鏡焦度為12屈光度，求角放大率?！窘狻俊纠?0】已知放大鏡焦度為12屈光度，求【解】47§4顯微鏡電子顯微鏡一、顯微鏡(microscope)的放大率物鏡(objective)目鏡(eyepiece)§4顯微鏡電子顯微鏡一、顯微鏡(microscop48二、顯微鏡的分辨本領(lǐng)（分辨率）dsin

=1.22

二、顯微鏡的分辨本領(lǐng)（分辨率）dsin=1.2249放大鏡的放大率課件501.分辨本領(lǐng)(resolvingpower)或分辨率(resolution)用最小分辨距離(resolvingdistance)Z表示：λ——照明光波長n——物體與物鏡之間媒質(zhì)折射率β——物體入射到物鏡邊緣光線與主軸的夾角n·sinβ——物鏡的數(shù)值孔徑（N.A）1.分辨本領(lǐng)(resolvingpower)或分辨率λ512.提高分辨率的方法：降低λ和提高n及βΒ=42°2.提高分辨率的方法：降低λ和提高n及βΒ=42°52【例11】一臺(tái)顯微鏡的N.A.為1.3，照射光波長5500埃，求分辨本領(lǐng)是肉眼的幾倍？【解】【例11】一臺(tái)顯微鏡的N.A.為1.3，照射光波長5500埃53【例12】一油浸物鏡恰能分辨每厘米40000條的一組等距線條，光源為波長4500的藍(lán)光，求顯微鏡物鏡的數(shù)值孔徑?！窘狻俊纠?2】一油浸物鏡恰能分辨每厘米40000條的一組等距線條54【例13】一架顯微鏡，用以分辨標(biāo)本上相距0.25

m的細(xì)節(jié)，目鏡成象在明視距離處，而肉眼在明視距離處的分辨距離為0.1mm，如照射光波長為550nm，求顯微鏡的放大率和物鏡的數(shù)值孔徑N.A.?！?/p>