光学仪器的基本原理.ppt

第四章光学仪器的基本原理,4-1眼睛,A结构,角膜:厚度:0.55mm,水晶体：中央:n1.42,软外部:n1.373,硬,视网膜：1亿2千5百万细胞,锥状:颜色，细节杆状:光强，位置,中央凹：0.25mm大量锥状细胞,明视距离,人眼所见的，都是视网膜上所成的实像,无论是实物、实像、还是虚像，经过眼睛后，都在视网膜上成实像。,示意眼,空气,角膜,晶状体,视网膜,玻璃液,水状液,近视眼(nearsightedeye或myopiceye）-远点在有限距离,定义视度=1/远点距离L（米）单位：屈光度。,近视度=视度100,例：L=1m时，近视度=100度；L=0.5m时，近视度=200度；,远视眼(farsightedeye或hyperopiceye)-近点大于明视距离,眼镜校正,远视,近视,近视眼的激光手术治疗,治疗前,治疗后,散光(astigmatism):横向和纵向聚焦不在一个平面上,色盲(color-blind):不能分辨某些颜色,其它特性,角分辨力(黄斑中心):1/，例:一尺外分辨细节0.1mm,色分辨力:1nm,灵敏度:绝对暗阈值10-6lux-30公里外的一支烛光,放大镜,是一种目镜，作用是成一放大的虚像，便于眼睛观察。,可以通过比较y与y得到放大镜对物体的放大率，也可以比较它们对眼睛张角的变化得到角放大率,目镜,目镜用在光学仪器上，作用与放大镜相似，都是成一个眼睛可直接观察的虚像。通常都与物镜结合使用，观察物镜所成的实像。,惠更斯目镜,冉斯登目镜,接目镜,向场镜,显微镜,具有高放大倍数的光学仪器由物镜组和目镜组构成,RobertHookesmicroscope,microscope,物镜,目镜,显微镜光路与原理,显微镜的角放大率,显微镜的角放大率,An1879CarlZeissJenaOpticalmicroscope,Stereomicroscope,Scientistusingastereomicroscopeoutfittedwithadigitalimagingpick-up,Soviet-mademiniature2.517.5monocular.,The100inch(2.5m)HookerreflectingtelescopeatMountWilsonObservatorynearLosAngeles,California.,TheHubbleSpaceTelescopeasseenfromSpaceShuttleDiscoveryduringitssecondservicingmission,望远镜,用于观察远处物体，将物体对眼睛的张角扩大，相当于在近处成一缩小的实像，再通过目镜观察。,处物，对物镜的张角很小,开普勒望远镜,Galileo望远镜,Parameterslistedontheprismcoverplatedescribinga7powermagnificationbinocularwitha50mmObjectivediameteranda372footFieldofviewat1000yards.,波罗组合棱镜，使实像倒转为正像,目镜,物镜,双筒望远镜,波罗组合棱镜,Abbe-Koenigroofprismdesign,DoublePorroprismdesign,照相机,单镜头反光照相机Single-lensreflexcamera，SLR,旁轴取景器式照相机Rangefindercamera,箱式照相机,双镜头反光照相机,成像镜头,取景镜头,底片,单镜头反光照相机,底片,镜头,毛玻璃,反光板,五棱镜,单反相机的取景成像机制,反光板,透反镜,眼睛,成像镜头,镜头与反光板机械联动，实现调焦,照相机的幅面与视角,135相机底片：2436,120相机底片：6060,220相机底片：12060,120胶卷,135胶卷,数字照相机结构,作用将落在它上面的镜头成像的光信号转换为电信号种类CCD（ChargeCoupledDevice）电荷耦合器件CMOS（ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor）互补型金属氧化物半导体,影像传感器（Sensors）,CCD的三层结构：上：聚光镜片中：彩色滤镜阵列下：感应电路,聚光镜片,彩色滤镜阵列,感应电路,叠层分色记录型,照相机的镜头,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。,镜头的焦距,24x36,焦距越长，视角越小,镜头的焦距与像的大小,通过增大像距放大图像,在镜头与相机之间加接圈（近摄接圈）,标准镜头（standard-lens）f：4555mm,长焦镜头（tele-lens）f75mm,广角镜头（wide-lens）f40mm,物距与景深,景深,焦深,孔径小景深大,在f/32，背景很清楚,在f/5.6，光圈开大，使背景模糊，让花与背景分离,f/2.8，利用浅景深主题猫也与背景分离,使用非常浅景深的微距镜头,景深与焦距,镜头参数,光圈数（F数）,物距,景深指示,对应光圈数之间的距离为景深,光圈：调节曝光量，改变成像质量,F数=1,1.2,1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22,2,21,快门：控制曝光量,高速时，是一条光缝扫过底片,速度1/t：B，1，2，4，8，16，30，60，125，250（300），500，100