光學(xué)儀器的基本原理教學(xué)課件

光學(xué)儀器的基本原理教學(xué)課件

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1、光學(xué)儀器的基本原理(MoreonGeometricalOptics)只有物點(diǎn)和光線都限制在近軸區(qū)域的條件下,才能實(shí)現(xiàn)理想成像實(shí)際情況:1、色差:在白光或復(fù)色光照明時(shí),介質(zhì)的色散即使在近軸區(qū)域內(nèi),3、能量角度:進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的光束不宜過窄,離軸2、像差:成像過程偏離近軸條件像的清晰度4、像差越小,衍射效應(yīng)越明顯,破壞像的分辨本領(lǐng)均衡光學(xué)儀器的成像范圍、明亮程度、成像質(zhì)量和分辨能力(1)助視儀器(配合眼睛)(2)攝影投影儀器(如照相機(jī)、投影儀等)光學(xué)儀器(3)光譜儀,干涉儀,…(成像儀器)顯微鏡為人類打開了“近在眼前”的微小世界的大門,望遠(yuǎn)鏡則幫助人類揭示了“遠(yuǎn)在

2、天邊”的星球世界的奧秘。大致分類:Opticalinstruments觀測對(duì)象尺度與相應(yīng)的觀測儀器微納米光學(xué)4.1人的眼睛Eyesf':22.8-18.9mmf:17.1-14.2mmStructureofthehumaneye簡化眼模型Someofitsimportantfeatures:(a)調(diào)節(jié)晶狀體曲率(由睫狀肌控制)使被看物在視網(wǎng)膜上清楚成像,這稱為調(diào)焦??烧{(diào)焦的物距有一范圍,眼睛肌肉完全放松和最緊張時(shí)所能看清物體的位置分別稱為遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)。正常眼的遠(yuǎn)點(diǎn)為無窮遠(yuǎn),近點(diǎn)則與年齡有關(guān),約為15cm。一般人在閱讀或操作時(shí),習(xí)慣將被觀察物體放在25cm處,這

3、樣既能看得較為清楚又不容易疲勞,因此通常規(guī)定25cm為明視距離,用s0表示。眼睛可分為正常眼與非正常眼,非正常眼主要有近視眼和遠(yuǎn)視眼。Nearsightedness(myopic)CorrectionNegativelens遠(yuǎn)點(diǎn)遠(yuǎn)點(diǎn)遠(yuǎn)視眼Farsightedness(hyperopic)近點(diǎn)CorrectionofthefarsightedeyePositivelenses近點(diǎn)近點(diǎn)散光:Astigmatism由于眼睛的角膜曲面不對(duì)稱,使得折射球面變?yōu)榉乔蛎?,且沿不同主截面上的焦距大小不同,從而?dǎo)致不同方向的成像清晰度不同。AnamorphiclensesAt

4、estforastigmatismoftheeye.Viewthisfigurethroughoneunaidedeye.(b)視角物體的“視大小”取決于視網(wǎng)膜上像的大小,它又取決于被看物對(duì)眼睛節(jié)點(diǎn)N所張的角——視角U。(c)角分辨極限白天,最小分辨角約為1'(d)瞳孔直徑:2mm—8mm,隨環(huán)境明亮程度而變。TheangularsizeofanobjectU4.2助視儀器的放大本領(lǐng)一個(gè)短焦距凸透鏡,Thesimplemagnifierisaconverginglenswithanobjectplacednearthefocalpoints.Theimage

5、isvirtualandfaraway.放大鏡Themagnifyingglass視角放大率Themagnifyingpower,orequivalently,theangularmagnification用眼睛直接觀察物體眼睛通過放大鏡觀察物體裸眼視角:新的視角:視角放大率(放大倍數(shù))25以cm為單位單透鏡3倍組合透鏡20倍物鏡(objective),目鏡(eyepiece)Theobjectiveformsarealimageofanearbyobject.Theeyepiece,functioninglikeamagnifyingglass,enlar

6、gesthisintermediateimage.Thefinalvirtualimage.4.4顯微鏡的放大本領(lǐng)Acompoundmicroscope?小物經(jīng)物鏡成一個(gè)放大的實(shí)像,它作為目鏡的“物”,再經(jīng)目鏡成放大的虛像。(目鏡起放大鏡的作用,眼睛通過它去看經(jīng)物鏡所成的實(shí)像。所以,中間實(shí)像成在目鏡的焦平面上。)顯微鏡的鏡筒長度d??=16cm光學(xué)筒長經(jīng)物鏡,顯微鏡光路:經(jīng)目鏡后,有視角:可替換的物鏡、目鏡分別標(biāo)有?O、ME值代入y1可得到經(jīng)目鏡后的視角:裸眼看原物,應(yīng)有視角:總的視角放大倍率:Practicalmicroscopeobjective4.5望

7、遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)?光焦度?=0,望遠(yuǎn)系統(tǒng)(無焦系統(tǒng))用來觀察遠(yuǎn)處大物體的助視儀器入射平行光變?yōu)槌錾淦叫泄釺hetelescope?Refractingtelescope折射式望遠(yuǎn)鏡1.開普勒望遠(yuǎn)鏡:Keplerianastronomicaltelescope直接觀察時(shí)的視角:通過望遠(yuǎn)鏡觀察時(shí)的視角:物鏡目鏡眼睛?總的視角放大率?對(duì)于無焦系統(tǒng),視角放大率M=光線角放大率γ?“無焦”是這種系統(tǒng)的性質(zhì),并不要求物在無限遠(yuǎn)只講絕對(duì)值,M>1,γ>1,必有?<1(空氣中)。這就是說,有限遠(yuǎn)的物經(jīng)望遠(yuǎn)系統(tǒng)成縮小的像。約束:Galileanastronomicalteles

8、cope2.伽利略望遠(yuǎn)鏡:總的視角放大率:眼睛物鏡目

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