光學儀器的基本原理 光度學的基本概念

1、第四章第四章 光學儀器的基本原理光學儀器的基本原理教學目的： 本章圍繞衡量光學儀器特性的三個本領進行教學。通過本章的學習，使學生掌握儀器常用的放大本領。了解儀器的震光本領及其相關因素。使學生了解光度學中的一些基本概念，了解相差的一些類型及成因 . 重點：放大本領和分辨本領 難點：光度學中的概念 教學方法：課堂講授、結合儀器演示4-1 助視儀器的放大本領助視儀器的放大本領 正常眼明視距離為25cm一一.放大本領定義放大本領定義uutgutgullM二二.簡單放大鏡的放大本領簡單放大鏡的放大本領fyfyysyM252525以cm為單位一般35復式放大鏡可達20,物放在焦點內側，成一放大正立虛象三三

2、.顯微鏡的放大本領顯微鏡的放大本領書上導出方法可得 目物MfflM2125用復合光具組法導出：系統(tǒng) lfffff2121簡單放大率 目物MfflfM212525四四.望遠鏡的放大本領望遠鏡的放大本領 望遠鏡無焦系統(tǒng)：放大視角21ffM4-2 光度學的基本概念光度學的基本概念一一.輻射光與輻射能量的分布函數輻射光與輻射能量的分布函數 發(fā)光面上向所有方向上輻射包含的波長在單位時間內 ded 單位時間內輻射的波長在 到 內的能量ddde稱分布函數稱分布函數則總通量 0de二二.視見函數視見函數人眼對不同波長的光的靈敏度不一樣（引起亮度反映）可見光定義就是從這而來：在39007600A0之間人眼有亮度

3、反應5500A0的綠光人眼最敏感 5500v 引起同樣視覺寬度所需通量10v三三.光通量光通量主觀和客觀的結合主觀和客觀的結合 dkdvkdm k為光譜光視效能。 單位為流明（lm）。Wlmkm/683四四.發(fā)光強度發(fā)光強度ddI單位立體角內輻射的光通量。已知時可求 IddId 單位為坎德拉，基本單位之一。五五.亮度亮度ddsBdcosddsdcos單位：尼特（nit）對余選輻射體cosI,則 cosB與角無關六六.照度照度ddE單位面積受到的光通量2cosRI單位：勒克斯lx 4-3 光闌和光瞳光闌和光瞳 (學生自學學生自學) 4-4 物鏡的聚光本領物鏡的聚光本領 一一.聚光本領的描述：用象

4、面照度來定量描述。聚光本領的描述：用象面照度來定量描述。二、光源較近時物鏡的聚光本領二、光源較近時物鏡的聚光本領 數值孔徑數值孔徑 已知入射孔徑角u, 出射孔徑角u,設物鏡不吸收光通量 dd200111sincosuduuuBdsdd 若B不隨u變及朗伯光源 則 udsd2sin同理 sduBd2sin2nnBB 1022BnBnB真空中 udsnBudsBdd2202sinsinsddsunBsddE 220sin2201sinunBunsin稱數值孔徑三三.光源較遠時物鏡的聚光本領光源較遠時物鏡的聚光本領相對孔徑相對孔徑unBsddE220sin代換usinpxxdu2sinfxfxfxx

5、pppffx 為物象的橫向放大率ddp22202222022202204414sinpppppfdnBfdnBxxdnBunBE fd式 中為相對孔徑. 2fdE4-5 象差概述象差概述 (可讓學生自學可讓學生自學)一一.象差的意義：象差的意義：二二.單色象差單色象差 所有偏離理想成象的現象象差理想成象：1.物象點點對應；2.物平面主軸象平面也應主軸; 3.各點放大率應為常數 4.象各部分應有同樣的顏色 破壞第4條出現色差1.球面象差：由于光學面為球面，對寬光束而言，入射光束落在不 同處， 合聚點不同，凹凸透鏡球差相反，組合起來能消除球差。2、惠形象差：不在主軸上物點所發(fā)寬光束形成。3.象散：

6、遠離主軸的物點發(fā)出的光束經透鏡后成為象散光束。4.相面彎曲5.畸變4-6 儀器的分辨本領儀器的分辨本領一一.助視儀器的分辨本領助視儀器的分辨本領1.定義：兩物點所成的象點中心與透鏡中心所長之角。 Ru61.01 時，剛能分辨2.人眼和助視儀器的分辨本領分辨本領=1/分辨極限 人眼 05500A瞳孔半徑 cmR1 . 0 161. 01R分辨極限物 mmy1 .0251物鏡分辨本領。望遠鏡 /22.161.01fdRffyu顯微鏡物鏡：象分辨本領22.1sdysinsinunyuyn61.0sin1uny小小 y三三.分光儀器的色分辨本領分光儀器的色分辨本領 1.棱鏡光譜儀 角色散率 ddndndddD在最小偏向角時 2sin2sin2AAn dnd用上式求出最后得 ddnAnAddD2sin12sin22ddnnAD2sin12sin2則可分辨時 b1色分辨本領ddnddnAnAbP2sin12sin222為棱鏡底邊長度討論：P與A