文档介绍：几何光学仪器分类:成像仪器、助视仪器、分光仪器
①成像仪器(横向放大仪器):照相机(摄影机、摄像机)
投影机(放大机、放映机、投影仪、幻灯机)
主要用途:像的记录、缩放及显示
②助视仪器(视角放大仪器):放大镜、显微镜、望远镜
主要用途:放大视场角、测量角度或长度
③分光仪器:分光计、单色仪、摄谱仪
描述几何光学仪器的三个要素:放大本领、集光本领、分辨本领
主要用途:光谱分析
放大本领和集光本领由光学系统的几何参数决定,分辨本领由仪器的衍射极限决定。
§8 光学仪器
2017/8/16
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投影仪器
放大率与s’成正比
成放大、倒立、实像
特点:画片在物方焦面外附近,
物距像距
投影仪器:电影机、幻灯机、印相放大机、投影仪等
投影仪器结构
反光镜
聚光器
光源
物镜
P2
P1'
P2'
P1
Q'
投影屏
3
特点:物在远处,感光底片在像方焦
面附近,像距
照相机
成缩小、倒立、实像
景深
x越小,景深越小,拍近物时,稍远的物体就模糊;拍远物时,背景可以很清晰。
(1) 简化眼模型
人眼的结构特点:
从生物医学角度:一个极为复杂的生物组织,包括虹膜、瞳孔、角膜、晶状体、巩膜、脉络膜、视网膜等。
从仿生学角度:一架结构极为复杂而又能够理想成像的变焦距摄像机。角膜+晶状体——成像物镜;虹膜+瞳孔——孔径光阑、入射和出射光瞳;巩膜+脉络膜——暗箱;视网膜——感光芯片。
眼睛的结构
睫状肌
前房
虹膜
巩膜
视网膜
晶状体
角膜
瞳孔
后房玻璃状液
黄斑
视神经
盲点
F'
眼睛
成像原理:通过睫状肌压缩水晶体,以改变折射球面的曲率半径,从而改变其焦距f。观察无限远处的物体(将无限远处物体成像于视网膜上)时,睫状肌处于最松弛状态,,。欲看清楚近处物体,须张紧睫状肌以压缩水晶体,使折射球面曲率半径缩小,焦距变短。
瞳孔的机能:一个大小可变的孔径光阑,用以调节进入眼睛的光通量。明亮的环境中,瞳孔较小;较暗的环境中,瞳孔将变大。
简化眼模型:眼睛——折射球面或位于眼的节点处的会聚透镜。物方为空气,像方为折射率近似等于4/3的水晶体。像落在视网膜上,。从眼睛光心到视网膜的距离恒定,约等于眼球的直径,。
远点:睫状肌处于完全松弛状态时,眼睛能看到的最远点。
近点:睫状肌处于最紧张状态时,眼睛能看到的最近点。
明视距离:眼睛在正常状态下能十分清楚地看清物体时,物到眼睛之距离。
正常人的眼睛:远点在无限远处,明视距离约为25cm。由于肌肉的收缩总有一定的限度,近点到眼睛尚有一段距离。儿童在10cm以内,青年人在10cm左右,中老年人则在100cm左右。
正视眼
(2) 远点、近点及明视距离
7
(3)视角:物体对眼睛中心的张角称为视角,
视角:
人眼的最小分辨角:
定义视角的意义:
能够分辨的最近两点对眼睛所张视角
物体在视网膜上成像的大小正比于视角
最大视角:
①近视:眼睛的远点位于有限远处,以至于当睫状肌完全松弛时,无限远处的物只能成像在视网膜之前。
起因:眼球长时间处于紧张状态,以至于使眼球的折射球面变形,曲率增大,焦距变短。
矫正:在眼前加一个焦距约等于眼睛远点到眼球间距离的负透镜或负透镜组,将无限远处的物先成一个正立的虚像于眼睛的远点处。相当于将有限远的远点调整到无限远处。
近视及其矫正
远点
远点
(4) 近视、远视、散光及其矫正
②远视:眼睛的近点太远,以至于当睫状肌完全松弛时,无限远处物只能成像于视网膜之后。并且当眼球最紧张时,近于25cm处的物也只能成像于视网膜后。只有有限远物点才能成像于视网膜上。
起因:睫状肌收缩范围缩小,以至于眼球变平,折射球面曲率减小,从而焦距增大。
矫正:在眼前加一适当焦距的正透镜,使得近处物体先成一正立的虚像于眼睛的近点处。相当于将太远的近点调整到明视距离以内。
远视及矫正
③散光:眼睛角膜的曲面不对称,使得折射球面变为非球面,且沿不同主截面上的焦距大小不同,导致不同方向的成像清晰度不同。
正规散光:最大焦距与最小焦距所处主截面正交。
非正规散光:最大焦距与最小焦距所处主截面不正交。
散光的矫正:正规散光可用一个柱面透镜进行矫正,非正规散光因角膜曲面的不规则而无法进行矫正。
说明:无论是近视、远视,还是散光,所配眼镜的位置以眼球的物方焦平面处为最佳。因为当眼镜位于眼睛物方焦平面处时,戴与不戴眼镜所看到的物体大小相同。