文档介绍：2018/4/26
第四章常见光学仪器
2018/4/26
光学仪器分类:
一、投影光学仪器
在屏幕上成像(大像或小像)
照相机、投影仪、幻灯机、放映机等。
二、助视光学仪器
帮助人眼观察近处微小物或远处物体
放大镜、望远镜、显微镜等。
三、分光仪器
可直接或间接测量光的频率
分光计、摄谱仪、干涉仪等。
本章讨论(了解)前两类(几何光学);
像差:实际光学系统(并不满足近轴条件)
成像与理想成像之差。
§4-1 眼睛
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§4-1 眼睛
一、眼睛的结构与功能
详细介绍请参阅教材165-167页。
眼睛是一个由多层折射率不同的介
质组成的光学系统——房水、水晶体、
玻璃状液的折射率都不相同,水晶体
半径可由睫状肌调节。
——精确计算眼睛焦距是十分复杂。
1、简化眼
前房
玻璃液状
——简化的眼睛模型
眼球为球面折射系统:
折射率为4/3、
球面顶点到视网膜的距离约为:
、
球面半径可调范围:
~、
对应物方焦距可调范围:
-~-、
像方焦距可调范围:
~。
黄斑
2、眼睛成像为倒立实像
——实像刺激感光细胞兴奋,通过
神经把兴奋传给大脑产生视觉;
——长期生活经验,大脑自动纠倒
为正。
3、双眼视觉产生立体感
4、改变眼睛的焦距(水晶体曲率半
径——靠睫状肌调节)
——在视网膜上形成清晰地像。
睫状肌
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2、眼睛成像为倒立实像
——实像刺激感光细胞兴奋,通过
神经把兴奋传给大脑产生视觉;
——长期生活经验,大脑自动纠倒
为正。
3、双眼视觉产生立体感
4、改变眼睛的焦距(水晶体曲率半
径——靠睫状肌调节)
——在视网膜上形成清晰地像。
5、视网膜上成像越大,越能看清物体
的细节
——视角:成像大小与物体对眼睛的
夹角。
——明视距离(眼睛不会疲劳而又能
看清物体的距离):物距为25cm。
二、非正常的矫正
1、近视眼:
水晶体曲率过大或眼球前后径过长;
——无穷远处物成像于视网膜之前。
松弛时
物在无穷远
矫正:凹透镜——先将光束发散一下
远物点
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二、非正常的矫正
1、近视眼:
水晶体曲率过大或眼球前后径过长;
——无穷远处物成像于视网膜之前。
松弛时
物在无穷远
矫正:凹透镜——先将光束发散一下
远物点
例:某近视眼的远点为2m,设应带凹
透镜的焦距为f′,则
光焦度:
度
2、远视眼(老花眼):
水晶体曲率过小或眼球前后径过短;
——无穷远处物成像于视网膜之后,
明视距离上物成像于视网膜之后,
其近点大于明视距离。
松弛时
物在无穷远
近点
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2、远视眼(老花眼):
水晶体曲率过小或眼球前后径过短;
——无穷远处物成像于视网膜之后,
明视距离上物成像于视网膜之后,
其近点大于明视距离。
松弛时
物在无穷远
近点
明视点
矫正:凸透镜
——明视点上物成成虚像于近点。
近点
明视点
3、散光眼:
角膜曲面或水晶体曲面在不同方向
上的曲率不同——视网膜上成像模糊。
矫正:椭圆球面透镜。
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§4-2 照相机
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照相机的构成:
(1) 镜头:
为了获得高质量的影像,镜头通常由
多组球面透镜构成,可以消除色差、
像差、球差、彗差等。
(2) 光圈:
位于镜头后或镜头的透镜组合之间
的一个通光孔,可以随意开大或缩小。
光圈以其焦距与孔径之比来表示,
称为 F数(光圈数):
进入镜头的光强:
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(2) 光圈:
位于镜头后或镜头的透镜组合之间
的一个通光孔,可以随意开大或缩小。
光圈以其焦距与孔径之比来表示,
称为 F 数(光圈数):
进入镜头的光强:
F 数的等级:
2 4 8 11 16 22
(3) 快门:
控制光进入镜头时间长短的装置,
它和光圈配合使用,一起来控制曝
光量。
等级:
B门,1秒,1/2秒,1/4秒,1/8秒,
1/16秒,1/30秒, 1/60秒,1/125秒,
1/250秒, 1/500秒, 1/1000秒…
当光圈/快门组合为
f/4和1/500秒、 f/、
f/8和1/125秒等。
组合具有相同的曝光量。
⑷暗箱:
暗箱是照相机的机身部分。
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F 数的等级:
2 4 8 11 16 22
(3) 快门:
控制光进入镜头时间长短的装置,
它和光圈配合使用,一起来控制曝
光量。
等级:
B门,1秒,1/2秒,1/4秒,1/8秒