文档介绍：1. 了解人眼的结构以及非正常眼形成的原因及其矫正措施;
2. 明确视角的物理意义;
3. 明确助视仪器放大本领的物理意义,区别角度放大率与放大本领;
4. 掌握放大镜、目镜、显微镜和望远镜放大本领的计算;
5. 了解光阑在光学仪器中的作用和地位;
6. 掌握有效光阑、入射光瞳和出射光瞳的计算;
第四章光学仪器的基本原理
教学目标
主要内容
本章围绕衡量光学仪器的三个本领进行教学,其中着
重介绍望远镜、显微镜的放大本领和分辨本领,扼要介绍
聚光本领。简单介绍光度学、像差的基本概念。
7. 了解光通量、发光强度、光照度和光亮度的概念及其单位,特别是作为七个基本物理量之一的发光强度的单位-坎德拉;
8. 了解球差和色差的形成和矫正;
9. 理解物镜聚光本领的物理意义;
,结合望远镜和照相机聚光本领的讨论理解相对孔径的意义;
、分辨极限和分辨本领的概念;
,熟悉人眼、显微镜和望远镜分辨本领的计算;
,熟悉棱镜分光计、光栅分光计色分辨本领的计算.
一、光学仪器及分类
1、定义:
多种光学元件按一定的要求组成的系统—光学仪器。
2、分类:
按性能:显微镜、望远镜、照像机和分光镜
按成像性质:
成实像的光学仪器。如照像机、幻灯机、电影放映机、投影仪等。
成虚像的光学仪器—助视仪器。如放大镜、显微镜、望远镜等。
二、理论基础
主要:几何光学基本原理。
其它:衍射理论、加工工艺学、材料科学等。
三、实际光学仪器
1、理想成像的要求:
近轴: 近轴物点、近轴光线
单色: 物体所发光线是单色的
§ 概述
实际光学仪器情况:非近轴和复色光。会造成如下矛盾:
2、两大矛盾
①像的清晰度与像场能量聚集程度的矛盾
几何光学观点:必须满足单色、近轴条件
∵复色→色差非近轴→象差
能量观点:不宜限于近轴区域。
要得明亮像,必须使进入光学仪器的光束尽量宽。
②成像清晰度与细节分辨程度的矛盾
波动光学观点:光线越近轴→光束受限越突出→
衍射越明显→像的清晰度越低
几何光学观点:减小象差→满足近轴条件
∴像的清晰度与像面亮度、分辨本领不能同时兼得,而矛盾不可避免。因而,实际光学仪器要根据用途,权衡轻重,有针对性地进行设计制造。
一、人眼的构造
:白色坚韧,~
:透明,R:8mm
:黑色不透光
:带色的彩带
:直径:~8mm
—眼珠,,前后曲面半径:10mm,6mm
—水状体:淡盐溶液,
—玻璃体:含大量水份胶状物,
:视神经网
:不引起视觉
:2mm
:
§ 人的眼睛
二、简化眼
从上面的图中可看出:人眼是一个由角膜、水状液、晶状体和玻璃液所组成的,物、像方折射率近似相等的,可变焦距的,共轴复杂光学系统(光具组)。它能在视网膜上清晰成像。
所以人眼是一个能自动调节精密的光学仪器。其结构相当复杂。在许多情况下将其简化成如下的模型:
高尔斯特兰简化眼
F
O
F‘
光心
三、人眼的调节功能
1、定义:为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰像而改变眼睛的焦距的过程。
人眼的调节方式有两种:自动调节(自调节)和被动调节(矫正)。
2、自调节:
正常人眼靠睫状肌的松驰或紧张来改变晶状体的曲率半径,
从而改变人眼焦距的过程。由人眼自动完成的。
说明:
①自调节有一定的限度:在近点和远点之间。
远点:人眼能看清楚物体的最远点。人眼看远点处的物体时,睫状肌处于完全松驰的状态,晶状体曲面的曲率半径最大。
近点:人眼能看清楚物体的最近点。人眼看近点处的物体时,睫状肌处于最紧张的状态,晶状体曲面的曲率半径最小。
②人眼疲劳程度与睫状肌的松紧程度有关:
看远物时,肌肉松驰,不易疲劳;看近物时,肌肉紧张,容易疲劳。
③近点、远点和调节范围随年龄的增长而变化;
近点变远:幼年—7~8cm;中年—25cm;老年—1~2m。
远点变近:幼年—无限远;老年—数米。
随年龄的增长,肌肉衰老,自身调节范围变窄。
适当照明下,正常眼观察眼前25cm处的物体是轻松的,且能看清物体
的细节。称25cm为明视距离。
因此,在设计和使用助视仪器时一般都使虚像成于明视距离、无穷
远处或其间的某一位置处。
3、人眼的缺陷及矫正——被动调节:外加辅助仪器改变焦距的过程。