7几何光学6.ppt

8光学仪器简介 一 投影仪器 主要有 电影机 幻灯机 印相放大机 绘图投影仪 由于镜头到像平面的距离比焦距大得多 画片总在物方焦面附近 物距近似等于焦距 二 照相机 由于物距比焦距大得多 像平面总在像方焦面附近 像距近似等于焦距 三 眼睛 1 眼睛的结构 远点 人眼能看清楚的最远点 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 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 2 远点 近点 明视距 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 肌肉老化 自调节范围变窄 明视距 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 具备完善的自调节功能的人眼称为正常眼 反之 称为非正常眼 近视眼 远点在有限远处的人眼 特点 晶状体曲率半径比正常眼小 外形凸出 像方焦点在视网膜前 焦距短 例题1 一个远点为0 2m的近视眼戴上眼镜后远点可恢复到无穷远 求所戴眼镜的光焦度 远视眼 近点比正常眼远的人眼 特点 晶状体曲率半径比正常眼大 像方焦点在视网膜后 焦距长 例题2 求一个近点为125cm的远视眼所戴眼镜的光焦度 4 人眼的视角 定义 被观察物对人眼光心的张角称为人眼的视角 F O F Q P Q P 人眼对物体大小的感觉是以该物体在视网膜上所成像对光心所张角度的大小衡量的 表达式 人眼对物体大小的感觉取决于其在视网膜上像的大小 因而取决于视角U的大小 当w 1 时 人眼已无法区分了 一切助视仪器设计的出发点就是增大人眼的视角 四 放大镜与目镜 作用 帮助人眼观察微小物体的放大镜 称为显微镜 其物镜和目镜均由共轴光具组构成 其放大本领远大于简单放大镜和目镜 五 显微镜 特点 物体PQ置于物镜系统 焦距极短 的物方焦平面F1附近 成实象P Q P Q 位于目镜系统 焦距也很短 物方焦平面F2附近 成放大的虚象P Q 整个显微镜系统最终成放大倒立虚象于明视距离处 1 结构与光路图 明视距离 物镜 目镜的焦距愈短 光学筒长愈大 显微镜的放大倍数愈高 2 放大本领 油浸主要是为了隔绝空气 使光线几乎可以不折射地进入物镜 增加像的亮度和分辨率 六 望远镜 七 棱镜光谱仪 11光度学基本概念 一 辐射能通量和光通量 1 光辐射 以电磁波形式或粒子 光子 形式传播的能量 它们可以用光学元件反射 成像或色散 这种能量及其传播过程称为光辐射 一般认为其波长在10nm 1mm 或频率在3 1016Hz 3 1011Hz范围内 在辐射度单位体系中 辐射能通量 又称为辐射功率 或辐射能 是只与辐射客体有关的量 其基本单位是瓦特 W 或者焦耳 J 2 辐射能 3 辐射能通量与谱密度 辐射能是以辐射形式发射或传输的电磁波 主要指紫外 可见光和红外辐射 能量 其单位是焦耳 J 4 视见函数和光通量 由于人眼的视觉细胞对不同频率的辐射有不同响应 故用辐射能通量等单位描述的光辐射不能正确反应人的亮暗感觉 二 发光强度和亮度 1 点光源 面光源 扩展光源 2 发光强度沿某一方向单位立体角内发出的光通量 单位是坎德拉 candela 简写为cd 3 亮度 光度学亮度 三 余弦发射体和定向发射体 1 余弦发射体 如果一扩展光源的发光强度 从而其亮度B与方向无关 这类发射体称为余弦发射体或朗伯发射体 按上述规律发射光通量的规律 叫做朗伯定律 一个均匀的球形发射余弦体 从远处看 与同样半径同样亮的一个均匀发光圆盘一样 一个理想的漫反射面 是一个朗伯反射体 2 定向发射体 发射体发出的光束集中在某一个很小的立体角内 即亮度具有一定的方向性 定向发射体 如激光 四 照度 照度定义为照射在单位面积上的光通量 单位为勒克斯或辐透 lux 简写为lx phot 简写ph 五 光度学单位的定义 坎