光学 第四章 光学仪器基本原理2

1、光 学,2014年11月,光 学,构造：物镜 + 目镜,先由物镜成一放大实像,4、显微镜,第二节 助视仪器,再由目镜成一放大虚像,无显微镜时，在明视距离处观察物体 y 视角,s0,放大本领,4、显微镜,第二节 助视仪器,用显微镜时，最后虚像视角,Fo,放大本领,4、显微镜,第二节 助视仪器,构造：物镜 + 目镜,5、望远镜,第二节 助视仪器,开普勒望远镜,y,y,FO,物镜,很远处物体先由物镜成一缩小实像,5、望远镜,第二节 助视仪器,再由目镜在很远处成一放大虚像,y,5、望远镜,第二节 助视仪器,无望远镜时，观察很远处物体 y 视角 U,U,放一物镜，可以看出,开普勒望远镜,y,y,FO,物

2、镜,5、望远镜,第二节 助视仪器,放一目镜，可以看出，最后的像 y 视角为,开普勒望远镜,y,y,FO,物镜,5、望远镜,第二节 助视仪器,望远镜放大本领：,开普勒望远镜,5、望远镜,第二节 助视仪器,FE,FO,物镜,目镜,伽利略望远镜,同样可以证明伽利略望远镜放大本领为：,5、望远镜,第二节 助视仪器,反射望远镜,FE,5、望远镜,第二节 助视仪器,反射望远镜,FE,1、 光阑：在光具组中起到限制光束孔径或限制视场大小的框阑,在图示光组中，对光束实际限制的是光阑3，所以光阑3就是孔径光阑,第三节 光阑,2、孔径光阑：实际限制通过光具组光束孔径的光阑。也称作有效光阑,透镜孔径本身也是光阑。,

3、uo,-uo,孔径光阑,被孔径光阑所限制的光束边缘光线与物方光轴的夹角 uo 称为入射孔径角。,被孔径光阑所限制的光束边缘光线与像方光轴的夹角 uo 称为出射孔径角。,孔径光阑在物方的像 叫做入射光瞳,孔径光阑在像方的像 叫做出射光瞳,F1,第三节 光阑,uo,-uo,孔径光阑,被孔径光阑所限制的光束边缘光线与物方光轴的夹角 uo 称为入射孔径角。,被孔径光阑所限制的光束边缘光线与像方光轴的夹角 uo 称为出射孔径角。,孔径光阑在物方的像 叫做入射光瞳,孔径光阑在像方的像 叫做出射光瞳,F1,入射光瞳,第三节 光阑,uo,-uo,孔径光阑,入射光瞳中心O与出射光瞳中心O 对于整个光组而言是一对

4、共轭点。,入射光瞳,孔径光阑中心A当然与O和O也是共轭关系,F1,通过入射光瞳中心的光线必然也通过孔径光中心和出射光瞳中心,这条光线称作主光线,第三节 光阑,P,3、视场光阑,当某个光阑边缘挡住主光线，使得其不能在光组中传播时，这个光阑叫做视场光阑,P,P,透镜孔径视场光阑挡住了主光线，所以此时透镜就是视场光阑，视场光阑限制成像的大小。,第三节 光阑,视场光阑在物方的像 叫做入射窗,3、视场光阑,视场光阑在像方的像 叫做出射窗,第三节 光阑,4、成像系统中孔径光阑和视场光阑的判断,所有光阑经过其前面透镜成像，像的边缘对物点张角最小的就是入射光瞳，所对应的光阑就是孔径光阑,其余光阑的像中，对入瞳

5、张角最小的就是入射窗，对应的光阑就是视场光阑。,分别是对应光阑像的半径,第三节 光阑,1、象差概述,实际光学成像系统的像差是相对于理想光组而言的。理想的成像要求：,(1）物方每点发出的同心光束在像方仍保持为同心光束,第四节 像差,(2）垂直于光轴的物平面上各点的像仍在垂直光轴的一个平面上,1、象差概述,第四节 像差,(3）每个像平面内的横向放大率是常数。,1、象差概述,第四节 像差,像差分类,单色像差,色差,波像差,1、象差概述,第四节 像差,（1）球差 （2）彗差 （3）象散 （4）像场弯曲 （5）畸变,2、球差,3、慧差,第四节 像差,由于球面成像的孔径太大，光轴上物点发出的同心光束经折射后不再交于一点,轴外物点的球差,由于折射率随波长变化，使得物点不同颜色的像点不再重合,2、色差,第四节 像差,通过两个透镜的组合可以进行适当的消除色差,色差的消除,2、色差,第四节 像差,双胶合透镜消色差,假设要求双胶合透镜对波长C和F消色差，那么双胶合透镜对这两个波长的光焦度分别为：,对这两个波长消色差要求,两个透镜，一个是凸透镜，一个是凹透镜