2011应用光学-期末复习_.pdf

2 解析法公式 2 高斯公式 yf l yfl 1 ff ll 1 牛顿公式 xxff yfx yxf fn fn 系统两焦距之间的关系 物像空间介质相同 ff nn 1n n 2 n n 1n n 111 llf l l 2 1 一 两光组的组合公式 1112 dff 2 各光组间相对位置的表示 密接薄镜组 12 f f f 12 f f f 3 两光组组合的参数计算 1 1 F d lf f 2 1 F d lf f 2 H d lf f 1 H d lf f 组合焦距 组合光焦度 组合主平面位置 组合焦点位置 1212 d 12 1 过渡公式 211 lld 211 x x 212 12 112 yy y yy y 21 y y 三 理想光学系统的组合 四 典型光学系统 了解光路特点 成像特性及应用等 照相系统 远摄型 焦距 筒长 反远距型 焦距 222 2 21 4 4 pa ap Upatan22 22 4tan 4tan pU U 2 相关公式 2 aU 10 00029rad 人眼的极限分辨角 一 理想光学系统 1 条件 任意宽的光束 任意大的空间都可以成完善像 孔径角 视场 2 成像特点 物点对应像点 物像共轭面的几何相似性 物像同色等 3 计算 牛顿公式 高斯公式 近轴光路计算公式均可以求理想像的 大小与位置 二 实际光学系统 1 近轴区才具有理想光学系统的性质 无实际意义00 孔径角 视场成完善像 2 通常情况下 不能以一定宽度的光束对一定大小的物体成完善像 3 成像特点 物点对应弥散像斑 出现像变形 因颜色而异等现象 4 计算 实际光线计算公式 追迹实际成像的位置 大小等与理想像的偏离 像差 第六章 像差理论 1 几何像差 1 基础 几何光学 2 研究对象 实际光束相对于同心光束的偏离 实际像相对于理想像的大小 位置的偏离 3 方法 实际光线的追迹 像差曲线 用于指导像差的校正 2 波像差 1 基础 波动光学 2 研究对象 实际波面相对于理想波面 球面波 的偏离 3 方法 计算实际波面相对于理想波面的光程差 4 特点 能更好的描述光学系统的成像能量分布 可用于 实际光学系统的像质评价 三 几何像差与波像差的比较 1 基本概念 主截面 子午面 弧矢面 理想像 高斯像 2 单色像差 a 球差 b 彗差 正弦差 c 像散 d 像曲 e 畸变 四 几何像差 定义与现象 宽光束引起的 远轴物 窄光束引起的 3 色差 不同色光因折射率的不同带来的成像位置 大小的差异 f 位置 轴向 色差 g 倍率 垂轴 色差 nn 非单色物引起的 几何像差小结 像差类型影响因素危害 轴 上 物 点 单色球差孔径 轴对称的 单色弥散圆斑 复色位置色差位置 波长 轴对称的 彩色弥散圆斑 轴 外 物 点 单色 彗差 正弦差 孔径 视场彗星状弥散斑 细光束像散 视场离轴越远 像散差越大 场曲大物面 视场 中心与边缘不能 同时清晰成像 畸变像失真 复色倍率色差波长 视场像模糊 一 眼 睛 1 结构 角膜 瞳孔 水晶体 视网膜 眼轴 2 成像过程 物点发出的光线经角膜 主要成像界面 折射 瞳孔 孔径光阑 自动变化控制入射光能 水晶体 双凸透镜 的焦距自动调节 使不同距离的物体都可以 成像于视网膜 像平面 之上 视神经受刺激产生视觉 3 简化眼模型 共轴光学系统 F F O H H 2 r 1 r角膜顶点 视网膜 f f 眼睛像方焦点 与视网膜重合 基点基面的位置 视轴 黄斑中心与 像方节点的连线 第七章典型光学系统 4 眼睛的功能 1 调节 水晶体 远 近点 调节能力 视度 明视距离 是指正 常的眼睛在正常照明 50lx 下的工作距离 为250mm 近视 远视 散光眼的特征及校正 2 适应 瞳孔 明适应 暗适应 3 分辨 瞳孔 视角 人眼的极限分辨角 眼睛的调节 远点 当眼睛处于肌肉完全放松时所能看清最远的点称为远点 屈光度 l SD 1 p P r R 11 近点 当眼睛处于肌肉最紧张时所能看清的最近点称为近点 视度 与视网膜相共轭的物面到人眼距离的倒数称为视度 远点距r 远点到眼睛物方主点之间的距离 近点距p 近点到眼睛物方主点之间的距离 PRA 眼睛的调节范围 明视距离是指正常的眼睛在正常照明 50lx 下的工作距离 为250mm 正常人眼 的明视距 离 正常眼和非正常眼 在视网膜上 正常眼 FRlr 0 F F F 不在视网膜上 非正常眼 正常年龄内FR 0 远点位于眼前有限距离 在视网膜前 眼球偏长 近视眼 F 1 像于眼前有限远 点成加负透镜 使无限远物矫正 远点位于眼后有限距离 在视网膜后 眼球偏短 远视眼 F 2 像于眼后有限远 点成加正透镜 使无限远物矫正 向不能会聚 个方一个方向能会聚 另一 散光 3 加光楔 斜视 4 加柱面透镜 矫正 二 目视光学仪器 1 裸眼直接成像 视角取决于物的大小和物距 而且物距必须在近点之外 e 0 tan yy l l 视角 2 眼睛 目视光学仪器 视角可被目视光学仪器放大 i 0 tan yy l l 视角 目视光学系统的视觉放大率 i e y y 0 0 tantan tantan l l 人眼对物体的大小的感觉 取决于像在视网膜上的大小 或 视网膜上的像对眼睛光心张角 视角 的大小 视角大小超过人眼极限分辨角的物体细节 才可被人眼分辨 焦距以内成放大虚像 1 放大镜的工作原理 2 视觉放大率 250mmfl Plf 三 放大镜 1 物体在前焦点上 当眼睛调焦在无限远 l 0 250mm f 2 眼睛调焦在明视距离观测虚像 250mm250mm 11 PP fff 0P 250mm 1 f 眼睛紧靠着放大镜 3 光束限制 眼瞳 孔径光阑 放大镜 视场光阑 渐晕光阑 1 光路结构 工作原理 物镜 目镜 2 视觉放大率 3 视场光阑 位于目镜的物方焦平面的分划板 线视场 与视觉放大率成反比 4 孔径光阑 普通显微镜 物镜框 测量显微镜 物镜像方焦平面 物方远心光路 1 出瞳直径 2 物镜的数值孔径 3 显微镜的分辨率 取决于物镜 四 显微镜 oe oe tan250mm 250mm tanf f f 500tan 2mmy 500 mmDNA oe ff NAun a 61 0 sin 61 0 瑞利判据 unNAsin 而提高 分辨本领随波长的减小 1 1 2 NAUn 分辨本领随数值孔径的增大 而提高 要求大 大 1 光路结构 工作原理 无焦系统 2 光束限制 物镜框 孔径光阑 物镜 目镜的共焦面 视场光阑 3 视觉放大率 开普勒与伽利略两种望远镜的比较 4 分辨率 极限分