习题课2-第三四章小结.pdf

工程光学工程光学 Engineering Optics 习题课习题课习题课习题课 2 2 2 2 第三第三第三第三 四章小结四章小结四章小结四章小结 宋 晴宋 晴 测控技术与自动化教研中心测控技术与自动化教研中心 songqing512 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 第三章小结第三章小结 平面镜成像平面镜成像 平行平板平行平板 反射棱镜反射棱镜 折射棱镜折射棱镜 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 平面镜成像平面镜成像 1 1 1 1 平面镜成像有什么特性 平面镜成像有什么特性 平面镜成像有什么特性 平面镜成像有什么特性 平面镜是唯一能成 平面镜是唯一能成完善像完善像的光学元件 同心光束 的光学元件 同心光束 物与像 物与像完全对称完全对称于平面镜 两侧 等大 虚实相反 于平面镜 两侧 等大 虚实相反 奇数次反射成 奇数次反射成 镜像镜像 偶数次反射成 偶数次反射成 一致像一致像 当 当物体旋转物体旋转时 它的像反方向旋转相同的度数 时 它的像反方向旋转相同的度数 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 平面镜成像平面镜成像 特性 当入射光线不变 平面镜 转动 特性 当入射光线不变 平面镜 转动 角时 反射光线的方向 改变 角时 反射光线的方向 改变2 2 角 角 2 2 2 2 平面镜旋转有什么特性和应用 平面镜旋转有什么特性和应用 平面镜旋转有什么特性和应用 平面镜旋转有什么特性和应用 x a f fy 2 2 应用 测量微小角度或位移 应用 测量微小角度或位移 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 平面镜成像平面镜成像 3 3 3 3 双平面镜成像有什么特性和应用 双平面镜成像有什么特性和应用 双平面镜成像有什么特性和应用 双平面镜成像有什么特性和应用 特性 出射光线与入射光线的夹角 特性 出射光线与入射光线的夹角 和入射角无关 只取决于双面镜之 间的夹角 和入射角无关 只取决于双面镜之 间的夹角 2 应用 用于 应用 用于转折光路转折光路 优点是只需加工并调整好双面镜之间 的夹角 而对安置精度要求不高 例如将两个反射面做在 玻璃上形成棱镜 优点是只需加工并调整好双面镜之间 的夹角 而对安置精度要求不高 例如将两个反射面做在 玻璃上形成棱镜 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 平行平板平行平板 1 1 1 1 平行平板成像有什么特性 平行平板成像有什么特性 平行平板成像有什么特性 平行平板成像有什么特性 光线经平行平板后 光线经平行平板后方向不变方向不变 物像 物像等高等高 虚实相反虚实相反 像相对于物有 像相对于物有轴向位移轴向位移 平行平板是 平行平板是无焦无焦系统 平行平板 系统 平行平板不不能成 完善像 在 能成 完善像 在近轴区近轴区以细光 束成像是完善的 以细光 束成像是完善的 1 1 1 1 I I dL tan tan n dl 1 1 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 平行平板平行平板 2 2 2 2 平行平板在光学系统中的等效作用平行平板在光学系统中的等效作用平行平板在光学系统中的等效作用平行平板在光学系统中的等效作用 如果光学系统中有平行平板 那么将其等效为空气平板 只需计算出 如果光学系统中有平行平板 那么将其等效为空气平板 只需计算出无平行平板无平行平板时的像方位置 然后再沿光轴移动一个时的像方位置 然后再沿光轴移动一个 轴向位移轴向位移 n dl 1 1 l BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 1 1 1 1 什么是反射棱镜 什么是棱 主截面 光轴截面 什么是反射棱镜 什么是棱 主截面 光轴截面 什么是反射棱镜 什么是棱 主截面 光轴截面 什么是反射棱镜 什么是棱 主截面 光轴截面 反射棱镜反射棱镜 将一个或多个反射面磨制在同一块玻璃上形成的 光学元件 将一个或多个反射面磨制在同一块玻璃上形成的 光学元件 棱棱 工作面 反射面 入射面 出射面 之间的交线 工作面 反射面 入射面 出射面 之间的交线 主截面主截面 垂直于棱的平面 垂直于棱的平面 光轴截面光轴截面 与光学系统的 光轴重合的主截面 与光学系统的 光轴重合的主截面 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 2 2 2 2 反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 简单棱镜 屋脊棱镜 立方角锥棱镜 复合棱镜 反射棱镜 一次反射棱镜 二次反射棱镜 三次反射棱镜 简单棱镜 屋脊棱镜 立方角锥棱镜 复合棱镜 反射棱镜 一次反射棱镜 二次反射棱镜 三次反射棱镜 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 2 2 2 2 反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 1 1 一次反射棱镜一次反射棱镜 等腰直角棱镜 等腰棱镜 道威棱镜 成 等腰直角棱镜 等腰棱镜 道威棱镜 成镜像镜像 主截面内坐标改变方向 垂直于主截面的坐标方向不变 主截面内坐标改变方向 垂直于主截面的坐标方向不变 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 2 2 2 2 反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 2 2 二次反射棱镜二次反射棱镜 半五角棱镜 30度直角棱镜 五角棱镜 二次反射直角 斜方棱镜 成 半五角棱镜 30度直角棱镜 五角棱镜 二次反射直角 斜方棱镜 成一致像一致像 出射光线与入射光线 出射光线与入射光线夹角夹角取决于双面镜夹角 取决于双面镜夹角 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 2 2 2 2 反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 3 3 三次反射棱镜三次反射棱镜 斯密特棱镜 成 斯密特棱镜 成镜像镜像 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 2 2 2 2 反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 4 4 屋脊棱镜屋脊棱镜 成成一致像一致像 用交线位于棱镜光轴面内的两个相互垂直 的反射面 用交线位于棱镜光轴面内的两个相互垂直 的反射面 屋脊面屋脊面 代替其中一个反射面 从而使垂直于主截面的坐标方向与物体一致 代替其中一个反射面 从而使垂直于主截面的坐标方向与物体一致 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 2 2 2 2 反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 5 5 立方角锥棱镜立方角锥棱镜 光线以任意方向从底面入射 出射光线始终光线以任意方向从底面入射 出射光线始终平行平行于 入射光线 当棱镜绕其顶点旋转 出射光线方向 不变 仅产生一个 于 入射光线 当棱镜绕其顶点旋转 出射光线方向 不变 仅产生一个平行位移平行位移 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 3 3 3 3 反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类反射棱镜有哪几类 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 各自的结构和成像特点 6 6 复合棱镜复合棱镜 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 4 4 4 4 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 1 1 oz轴 光轴方向 oz轴 光轴方向 将光轴沿棱镜系统依次作图 最后光轴的出射方向是o将光轴沿棱镜系统依次作图 最后光轴的出射方向是o z z 2 2 oy轴 垂直于主截面 oy轴 垂直于主截面 屋脊面个数 奇 数 o屋脊面个数 奇 数 o y y 与oy反向 0或偶数 o 与oy反向 0或偶数 o y y 与oy同向 3 与oy同向 3 ox轴 平行于主截面 ox轴 平行于主截面 方法一 从ox轴上任取一点 沿光路作图 出射点位置 决定o 方法一 从ox轴上任取一点 沿光路作图 出射点位置 决定o x x 轴 方法二 反射面个数 奇数 坐标系反向 偶数 坐标系同向 注 屋脊面按2个反射面计算 轴 方法二 反射面个数 奇数 坐标系反向 偶数 坐标系同向 注 屋脊面按2个反射面计算 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 4 4 4 4 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 注1 当光学系统中只包含 注1 当光学系统中只包含棱镜棱镜 按上述3条原则 计算屋脊面 和反射面的个数时 可以 按上述3条原则 计算屋脊面 和反射面的个数时 可以累计累计 不必一个一个棱镜算 注2 当光学系统中包含 不必一个一个棱镜算 注2 当光学系统中包含透镜透镜 最好一个一个元件判断 最好一个一个元件判断 经过透镜时 ox和oy都反向 坐标系不变经过透镜时 ox和oy都反向 坐标系不变 z y x 右手系右手系 z y x 右手系右手系 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 反射棱镜反射棱镜 4 4 4 4 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 棱镜系统的成像方向如何判断 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 方法二 反射面个数 奇数 坐标系反向 偶数 坐标系同向 方法二 反射面个数 奇数 坐标系反向 偶数 坐标系同向 1 屋脊面按屋脊面按2个反射面计算个反射面计算 是指等效效果 并不是说 是指等效效果 并不是说 x经屋脊面反射了两次经屋脊面反射了两次 2 注意是 注意是坐标系反向坐标系反向 不是 不是x轴反向 轴反向 x根据坐标系及已求出的根据坐标系及已求出的y和和z来确定 注3 关于 来确定 注3 关于ox轴 平行于主截面 轴 平行于主截面 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 反射棱镜反射棱镜 5 5 5 5 棱镜如何展开成平行平板棱镜如何展开成平行平板棱镜如何展开成平行平板棱镜如何展开成平行平板 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 折射棱镜折射棱镜 1 1 1 1 折射棱镜的偏向角如何计算 它与哪些因素有关 折射棱镜的偏向角如何计算 它与哪些因素有关 折射棱镜的偏向角如何计算 它与哪些因素有关 折射棱镜的偏向角如何计算 它与哪些因素有关 折射棱镜的偏向角折射棱镜的偏向角 与折射角与折射角 玻璃折射率 玻璃折射率 n 入射角 入射角 I1 有关 有关 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 折射棱镜折射棱镜 2 2 2 2 什么是棱镜的最小偏向角 如何计算 什么是棱镜的最小偏向角 如何计算 什么是棱镜的最小偏向角 如何计算 什么是棱镜的最小偏向角 如何计算 对于给定的棱镜 对于给定的棱镜 和和n 是定值 所以偏向角是定值 所以偏向角 只与 入射角 只与 入射角 I1 有关 当光线有关 当光线对称对称于折射棱镜时 偏向角取得最 小值 满足表达式 于折射棱镜时 偏向角取得最 小值 满足表达式 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 折射棱镜折射棱镜 3 3 3 3 什么是光楔 光楔的偏向角如何计算 什么是光楔 光楔的偏向角如何计算 什么是光楔 光楔的偏向角如何计算 什么是光楔 光楔的偏向角如何计算 光楔是折射角很小的折射棱镜 偏向角为 光楔是折射角很小的折射棱镜 偏向角为 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 折射棱镜折射棱镜 4 4 4 4 如何应用光楔测量微小角度和位移如何应用光楔测量微小角度和位移如何应用光楔测量微小角度和位移如何应用光楔测量微小角度和位移 当两光楔绕光轴旋转 一个光楔顺时针旋转当两光楔绕光轴旋转 一个光楔顺时针旋转 角 另一 个光楔逆时针旋转 角 另一 个光楔逆时针旋转 角 那么两个光楔产生的总偏向角为 角 那么两个光楔产生的总偏向角为 2 n 1 cos BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第三章小结习题课2 第三章小结 折射棱镜折射棱镜 5 5 5 5 什么是色散 什么是色散 什么是色散 什么是色散 白光经过棱镜后被分解成各种不同颜色的光 称为色散 这是因为不同颜色的光波长不同 折射率不同 偏向角不同 白光经过棱镜后被分解成各种不同颜色的光 称为色散 这是因为不同颜色的光波长不同 折射率不同 偏向角不同 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 小结小结 第四章 光学系统中的光束限制第四章 光学系统中的光束限制 光阑光阑 照相机系统中的光束限制照相机系统中的光束限制 望远镜系统中的光束限制望远镜系统中的光束限制 显微镜系统中的光束限制显微镜系统中的光束限制 光学系统的景深光学系统的景深 结束结束 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 1 实际光学系统与理想光学系统相比有什么限制 2 什么是光阑 光阑 1 实际光学系统与理想光学系统相比有什么限制 2 什么是光阑 光阑 理想光学系统可以在理想光学系统可以在任意大的空间任意大的空间 以 以任意宽的光束任意宽的光束成像 实际光学系统参与成像的 成像 实际光学系统参与成像的成像范围成像范围和和光束宽度光束宽度都是有限的 限制来自于光学零件的尺寸大小 都是有限的 限制来自于光学零件的尺寸大小 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光阑是限制成像光束和成像范围的中心开孔的薄金属片 它可以是透镜框或其它光学元件的边框 光阑 光阑是限制成像光束和成像范围的中心开孔的薄金属片 它可以是透镜框或其它光学元件的边框 光阑 孔径光阑孔径光阑 限制成像光束 限制成像光束 视场光阑视场光阑 限制成像范围 限制成像范围 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光阑 光阑 3 什么是孔径光阑 它有什么作用 3 什么是孔径光阑 它有什么作用 孔径光阑是限制孔径光阑是限制轴上物点轴上物点孔径角孔径角u的大小的大小 或限制轴上物点成或限制轴上物点成 像光束宽度像光束宽度 并有选择 并有选择轴外物点轴外物点成像光束位置作用的光阑 成像光束位置作用的光阑 透镜透镜 孔阑孔阑1孔阑孔阑2孔阑孔阑3 AA o B B BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光阑光阑 4 孔径光阑的位置对轴外物点有什么影响 4 孔径光阑的位置对轴外物点有什么影响 为什么多数光学系统的孔径光阑置于透镜上 为什么多数光学系统的孔径光阑置于透镜上 对轴外物点来说 孔径光阑位置不同会导致 对轴外物点来说 孔径光阑位置不同会导致 参与成像的轴外 参与成像的轴外光束位置光束位置不同 不同 光束通过 光束通过透镜的部位透镜的部位不同 不同 通过全部成像光束所需的 通过全部成像光束所需的透镜口径透镜口径大小不同 大小不同 当孔径光阑位于透镜上时 选择了中部的轴外光束参与当孔径光阑位于透镜上时 选择了中部的轴外光束参与 成像 光束通过透镜的中部 通过所有轴上物点和轴外物点成像 光束通过透镜的中部 通过所有轴上物点和轴外物点 发出并参与成像的光束所需要的透镜口径是发出并参与成像的光束所需要的透镜口径是最小最小的 因此大的 因此大 多数望远镜和显微镜的口径都位于物镜上 多数望远镜和显微镜的口径都位于物镜上 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光阑光阑 5 什么是入瞳和出瞳 如何由孔径光阑求入瞳和出瞳 5 什么是入瞳和出瞳 如何由孔径光阑求入瞳和出瞳 入瞳 孔径光阑经其前面的光学系统所成的入瞳 孔径光阑经其前面的光学系统所成的像像 出瞳 孔径光阑经其后面的光学系统所成的出瞳 孔径光阑经其后面的光学系统所成的像像 注意光路从左向右 注意光路从左向右 前面光学系统前面光学系统 物物物物 入 瞳孔径光阑出瞳入 瞳孔径光阑出瞳 后面光学系统后面光学系统 像像像像 知像求物知像求物知物求像知物求像 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光阑光阑 5 什么是入瞳和出瞳 如何由孔径光阑求入瞳和出瞳 5 什么是入瞳和出瞳 如何由孔径光阑求入瞳和出瞳 孔径光阑孔径光阑 mpn p m n m1p1n1 入瞳入瞳 m1 n1 p1 m2p2n2 出瞳出瞳 m2 p2 n2 透镜透镜 01 透镜透镜 02 0102 F1 F2 F1 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光阑光阑 6 孔径光阑的光束限制作用是如何通过入瞳和出瞳6 孔径光阑的光束限制作用是如何通过入瞳和出瞳 体现的 体现的 表现为 物点对入瞳边缘的张角 像点对出瞳边缘的张角 表现为 物点对入瞳边缘的张角 像点对出瞳边缘的张角 孔径光阑 限制物点的成像光束立体角 孔径光阑的中心 孔径光阑 限制物点的成像光束立体角 孔径光阑的中心 决定光束中心决定光束中心 主光线主光线 孔径光阑的边缘孔径光阑的边缘 决定光束宽度决定光束宽度 表现为 物点与入瞳中心的连线 像点与出瞳中心的连线 表现为 物点与入瞳中心的连线 像点与出瞳中心的连线 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光阑光阑 6 孔径光阑的光束限制作用是如何通过入瞳和出瞳 体现的 6 孔径光阑的光束限制作用是如何通过入瞳和出瞳 体现的 m1p1n1 入瞳入瞳 m1 n1 p1 m2p2n2 出瞳出瞳 m2 p2 n2 光束中心光束中心 主光线主光线 光束中心光束中心 主光线主光线 光束边缘光束边缘 光束边缘 光束边缘 光束边缘 光束边缘 A 轴上点轴上点 物面物面 A 像面像面 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光阑 光阑 6 孔径光阑的光束限制作用是如何通过入瞳和出瞳 体现的 6 孔径光阑的光束限制作用是如何通过入瞳和出瞳 体现的 m1p1n1 入瞳入瞳 m1 n1 p1 m2p2n2 出瞳出瞳 m2 p2 n2 B 轴外点轴外点 物面物面 B 像面像面 光束边缘光束边缘 光束中心光束中心 主光线主光线 光束中心光束中心 主光线主光线 光束边缘 光束边缘 光束边缘 光束边缘 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 7 什么是视场光阑 它有什么作用 8 什么是入射窗和出射窗 光阑 7 什么是视场光阑 它有什么作用 8 什么是入射窗和出射窗 光阑 视场光阑是限制成像范围的光阑 通常设置在视场光阑是限制成像范围的光阑 通常设置在物面物面上或者上或者 像面像面上 上 入射窗 视场光阑经其前面的光学系统所成的入射窗 视场光阑经其前面的光学系统所成的像像 出射窗 视场光阑经其后面的光学系统所成的 出射窗 视场光阑经其后面的光学系统所成的像像 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 照相机系统中的光束限制 照相机系统中的光束限制 1 普通照相机主要包括哪几部分 孔径光阑在哪 1 普通照相机主要包括哪几部分 孔径光阑在哪 视场光阑在哪 视场光阑在哪 普通照相机主要包括三个部分 镜头 可变光阑和底片 可变光阑 普通照相机主要包括三个部分 镜头 可变光阑和底片 可变光阑A1A2开口大小可变 从而可以调节参与成像的开口大小可变 从而可以调节参与成像的 光束宽度光束宽度 调节光能量大小以适应外界不同的照明条件 所 以可变光阑 调节光能量大小以适应外界不同的照明条件 所 以可变光阑A1A2是是孔径光阑孔径光阑 感光底片的边框 感光底片的边框B1B2限制了限制了 成像范围成像范围 超出底片框的光线被 遮拦 不能感光 所以 底片框 超出底片框的光线被 遮拦 不能感光 所以 底片框 B1B2是是视场光阑视场光阑 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 照相机系统中的光束限制 照相机系统中的光束限制 2 什么是渐晕现象 如何定量表达 2 什么是渐晕现象 如何定量表达 当假定光学元件口径任意大的基础上 孔径光阑所决定的 轴上点光束宽度与轴外点光束宽度相同 但是实际光学系统中 由于透镜口径的结构 尺寸限制 当假定光学元件口径任意大的基础上 孔径光阑所决定的 轴上点光束宽度与轴外点光束宽度相同 但是实际光学系统中 由于透镜口径的结构 尺寸限制 透镜边框阻挡了部分轴外点 光束 透镜边框阻挡了部分轴外点 光束 导致轴外点光束宽度小于轴上点光束宽度 因此像平面 的边缘部分比中心部分 导致轴外点光束宽度小于轴上点光束宽度 因此像平面 的边缘部分比中心部分暗暗 渐晕现象通过 渐晕现象通过 渐晕 系数 渐晕 系数 来表达 来表达 D D K BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 望远镜系统中的光束限制 望远镜系统中的光束限制 1 望远镜主要包括哪几部分 有什么特点 1 望远镜主要包括哪几部分 有什么特点 望远镜主要包括物镜 目镜 一对转像棱镜和分划板 特点 物镜和目镜都是正透镜 望远镜是无焦系统 平行光入射后仍是平行光 垂轴放大率与物体所处位置无关 望远镜主要包括物镜 目镜 一对转像棱镜和分划板 特点 物镜和目镜都是正透镜 望远镜是无焦系统 平行光入射后仍是平行光 垂轴放大率与物体所处位置无关 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 望远镜系统中的光束限制 望远镜系统中的光束限制 2 望远镜系统的孔径光阑位置需要考虑哪些因素 2 望远镜系统的孔径光阑位置需要考虑哪些因素 视场光阑在哪 视场光阑在哪 望远镜的视场光阑是分划板 孔径光阑位置需要考虑 光瞳转接原则 望远镜 是与人眼联用的 人眼 的入瞳就是瞳孔因此望 远镜的 望远镜的视场光阑是分划板 孔径光阑位置需要考虑 光瞳转接原则 望远镜 是与人眼联用的 人眼 的入瞳就是瞳孔因此望 远镜的出瞳应该在外出瞳应该在外 目 镜后 同时为了眼睫毛 不接触光学元件 目 镜后 同时为了眼睫毛 不接触光学元件 出瞳距出瞳距至少大于6mm 望远镜的孔径光阑大致在物镜左右 具体位置可根据尽量 至少大于6mm 望远镜的孔径光阑大致在物镜左右 具体位置可根据尽量 减小光学零件的尺寸和体积减小光学零件的尺寸和体积的考虑来设定 的考虑来设定 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 显微镜系统中的光束限制 显微镜系统中的光束限制 1 显微镜主要包括哪几部分 有什么特点 1 显微镜主要包括哪几部分 有什么特点 显微镜主要包括物镜 目镜和分划板 特点 物镜和目镜都是正透镜 物镜和目镜的焦距很短 两者之间的光学间隔较大 显微镜主要包括物镜 目镜和分划板 特点 物镜和目镜都是正透镜 物镜和目镜的焦距很短 两者之间的光学间隔较大 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 显微镜系统中的光束限制 显微镜系统中的光束限制 2 一般显微镜的孔径光阑在哪 视场光阑在哪 2 一般显微镜的孔径光阑在哪 视场光阑在哪 一般的显微镜系统中成像光束的口径往往由物镜框限制 物镜框是 一般的显微镜系统中成像光束的口径往往由物镜框限制 物镜框是孔径光阑孔径光阑 位于目镜物方焦面上的圆孔光阑或分划 板框限制了系统的成像范围 成为系统的 位于目镜物方焦面上的圆孔光阑或分划 板框限制了系统的成像范围 成为系统的视场光阑视场光阑 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 显微镜系统中的光束限制 显微镜系统中的光束限制 3 测长显微镜的原理是什么 孔径光阑在哪 为什么3 测长显微镜的原理是什么 孔径光阑在哪 为什么 要这样做 要这样做 显微镜测长原理是 在物镜的实像面上放置一个显微镜测长原理是 在物镜的实像面上放置一个 分划板分划板 其标尺数值已按 其标尺数值已按放大率放大率标定 当标定 当被测物体成像于分划板被测物体成像于分划板平面 上时 由标尺读出的数据就是物体的实际长度 平面 上时 由标尺读出的数据就是物体的实际长度 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 显微镜系统中的光束限制 显微镜系统中的光束限制 3 测长显微镜的原理是什么 孔径光阑在哪 为什么 要这样做 3 测长显微镜的原理是什么 孔径光阑在哪 为什么 要这样做 孔径光阑位于物镜的孔径光阑位于物镜的像方焦平面像方焦平面 上 形成上 形成 物方远心光路物方远心光路 这是因为 如果被测物体不能准 确位于与分划板共轭的物面处 那 么在分划板上形成 这是因为 如果被测物体不能准 确位于与分划板共轭的物面处 那 么在分划板上形成弥散斑弥散斑 弥散斑 的中心间距是像大小 当孔径光阑 位于物镜上 像大小产生测量误差 而当孔径光阑位于物镜像方焦平面 上 弥散斑 的中心间距是像大小 当孔径光阑 位于物镜上 像大小产生测量误差 而当孔径光阑位于物镜像方焦平面 上 主光线主光线重合 弥散斑中心间距 不变 没有测量误差 重合 弥散斑中心间距 不变 没有测量误差 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 显微镜系统中的光束限制 显微镜系统中的光束限制 4 长光路显微镜系统有什么特点 如何实现 为什么 要加入 4 长光路显微镜系统有什么特点 如何实现 为什么 要加入 场镜场镜 长光路显微镜系统的物镜和目镜 之间的距离大大增加 通过 长光路显微镜系统的物镜和目镜 之间的距离大大增加 通过 1x转像 透镜 转像 透镜来实现 随之而来的问题是物镜后面的系 统 来实现 随之而来的问题是物镜后面的系 统口径口径很大 这是因为孔径光阑位于 物镜上 主光线在转像镜和目镜上的 很大 这是因为孔径光阑位于 物镜上 主光线在转像镜和目镜上的 投射高度投射高度很大 解决的办法是在 很大 解决的办法是在像平面上加入像平面上加入 场 镜 场 镜 通过折射作用 将光线 通过折射作用 将光线 会聚会聚 从而降低主光线在后面系统上的入射 高度 但不影响成像特性 从而降低主光线在后面系统上的入射 高度 但不影响成像特性 BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴BUPT Automation School 北京邮电大学 自动化学院宋 晴 工程光学工程光学Engineering Optics习题课2 第四章小结习题课2 第四章小结 光学系统的景深 光学系统的景深 1 什么是空间物点的平面像 怎么求