第十五章目视光学系统修改课件(放大镜,显微镜,望远镜)

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1、 153 放大镜放大镜一、一、放大镜的视觉放大率放大镜的视觉放大率 (物体经过放大镜所成的像对人眼的张角和人眼直接看物体物体对人眼的张角正切比值，眼瞳直径2a，放大镜直径2h)250yLytg 人眼直接观察时：人眼直接观察时：lPyflflPytg 通过放大镜观察时：通过放大镜观察时：目视光学仪器目镜的工作原理和目视光学仪器目镜的工作原理和视角放大率的计算与放大镜完视角放大率的计算与放大镜完 全相同。全相同。y yy y-lfPF f250lPlf f250lPlf 当当l= ，或或P=f时，时，f 250y yy y-lfPF 正常眼：物在物方焦面，经放大镜成像在无穷远，最后成像在视网膜上

2、F-f=f i 二、放大镜光束限制图示（眼瞳直径2a，放大镜直径2h，眼瞳到放大镜距离为 或p)zl虚像平面虚像平面 1 22a2hP场阑场阑出瞳出瞳yKD=1KD=0.5KD=0眼瞳：眼瞳：孔径光阑，系统的出瞳孔径光阑，系统的出瞳放大镜框：放大镜框：入窗，出窗，同时也入窗，出窗，同时也是渐晕光阑是渐晕光阑眼瞳是孔阑和出瞳，眼瞳经过放大镜向物方成的像为入瞳（将眼瞳作为物，用高斯公式和倍率公式求入瞳相对放大镜的位置及直径大小）放大镜为入窗，渐晕光阑和出窗，充当视场光阑作用，（放大镜不设专门视场光阑，渐晕系数为0时决定最大视场范围）二、二、放大镜的光束限制和视场（放大镜的光束限制和视场（眼瞳直径2

3、a，放大镜直径2h眼瞳到放大镜距离为 或p) 时的像方半视场角度，为渐晕系数边缘，与光轴构成的角连出瞳下边缘和出窗上时的像方半视场角，为渐晕系数缘，与光轴构成的角度连出瞳中心和出窗上边时的像方半视场角度，为渐晕系数边缘，与光轴构成的角连出瞳上边缘和出窗上0:%50:%100:2121KKKlahtglhtglahtgzzzzl镜的视觉放大率场半角的比值就是放大场半角的正切与物方视各渐晕系数下的像方视时的物方半视场角度，为渐晕系数边缘，与光轴构成的角连入瞳下边缘和入窗上时的物方半视场角，为渐晕系数缘，与光轴构成的角度连入瞳中心和入窗上边时的物方半视场角度，为渐晕系数边缘，与光轴构成的角连入瞳上边

4、缘和入窗上0:%50:%100:21KKK若眼瞳到放大镜的距离用p表示物面放置在焦面上物面放置在焦面上:有有50%渐晕时线视场为渐晕时线视场为2y，放大，放大镜的线视场与放大率、放大镜的线视场与放大率、放大 镜口径、观察距离有关。镜口径、观察距离有关。tgfy22zlhy05002Phtg:5 . 0KD 2hyFPfF Ph500tgf2y2o P ah500tgf2y2o P ah500tgf2y2o Pahtg:1K1D Pahtg:0K2D 2hPyFf 2hyFPfFzlhy05002线视场线视场2y h（放大镜直径越大，视场大）（放大镜直径越大，视场大）线视场线视场2y 1/ （眼

5、瞳离放大镜越近，视场大）（眼瞳离放大镜越近，视场大）线视场线视场2y 1/ （放大镜视觉放大率越小，视场大）（放大镜视觉放大率越小，视场大）zl015.1 有一焦距为f=50mm，口径为2h=50mm的放大镜，眼睛到它的距离为lz=p=d=125mm，求放大镜的视觉放大率,物方线视场及像方视场角。解：视觉放大率为： 物方线视场为： 像方视场角为： 一放大镜焦距f=25mm ，通光孔径2h=18mm，眼睛距放大镜为p=50mm，像距离眼睛在明视距离250mm，渐晕系数K=50%，试求：（1）视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。一、显微镜的组成：一、显微镜的组成： 154 显微系统显微系统

6、显微镜是由物镜、目镜和照明系统三部分组成。物体经显微镜的物镜放大成像后，其像再经目镜放大以供人眼观察。显微镜成像系统工作原理显微镜成像系统工作原理对显微镜成像的几点分析对显微镜成像的几点分析物平面应位于物镜的物方焦点到两倍焦物平面应位于物镜的物方焦点到两倍焦距之间，以实现物镜的一级放大。距之间，以实现物镜的一级放大。物平面应位于整个显微镜组合物方焦点物平面应位于整个显微镜组合物方焦点以内，并十分靠近物方焦点处，以使得以内，并十分靠近物方焦点处，以使得物体经显微镜成像于物体经显微镜成像于250mm250mm以外至以外至处。处。显微镜可以通过调换不同倍率的物镜和显微镜可以通过调换不同倍率的物镜和目

7、镜，方便迅速地获得显微镜的多种放目镜，方便迅速地获得显微镜的多种放大率。大率。 显微镜因为有中间实像，能实现对物体显微镜因为有中间实像，能实现对物体的瞄准和测量的瞄准和测量。二、显微镜的成像原理及视角放二、显微镜的成像原理及视角放大率大率111111llffx22250fmm为显微物镜像距为显微物镜物距物镜物镜共轭距111111)L(llllll11,ll求出显微物镜物像距显微显微250f111111fll2物22250f物1f21fff显微2121250ffmm21ffffmm250显微镜是复杂的放大镜，等效 视觉放大率和放大镜一致显显 微微 镜镜f /250eeff2500eoFF称为光学

8、间隔称为光学间隔 : :物镜的垂轴放大率，物镜的垂轴放大率， : :目镜的视觉放大率目镜的视觉放大率 e或或三，显微镜和放大镜的比较物镜和目镜两次放大，显微镜具有更大的放大率，物镜和目镜可以置换，倍率可变 物体经物镜成实像在分划板（有刻度）上，可以测量物体经物镜成像在目镜物方焦点前时，它再经目镜成实像，可以投影进行测量 例：用两个焦距都是例：用两个焦距都是50mm的正透镜组成一个的正透镜组成一个10倍的显倍的显微镜，问物镜、目镜的倍率及物镜和目镜之间的间隔？微镜，问物镜、目镜的倍率及物镜和目镜之间的间隔？四、四、显微镜的光束限制显微镜的光束限制 1. 孔径光阑：孔径光阑：a. 单组低倍显微物镜

9、单组低倍显微物镜: :物镜框是孔径光阑；物镜框是孔径光阑； b. 复杂物镜复杂物镜: :最后一组透镜的镜框作为孔径最后一组透镜的镜框作为孔径光阑；或在物镜像方焦面上设置专门孔阑光阑；或在物镜像方焦面上设置专门孔阑 c. 测量显微镜测量显微镜:孔阑在孔阑在物镜的象方焦面物镜的象方焦面上，构成物方远心光路。上，构成物方远心光路。 普通显微镜：物镜框孔径光阑。 测量显微镜：物镜像方焦面孔径光阑 AABB-UUFeFo 若孔阑设置在物镜像方焦面，则出若孔阑设置在物镜像方焦面，则出瞳位于显微系统后焦面上。若孔阑位瞳位于显微系统后焦面上。若孔阑位置不同，与光学筒长置不同，与光学筒长相比为一小量，相比为一小

10、量，则出瞳可近似认为在目镜像方焦面附则出瞳可近似认为在目镜像方焦面附近一固定位置。近一固定位置。用显微镜观察物体时，眼瞳用显微镜观察物体时，眼瞳应与出射光瞳重合。应与出射光瞳重合。 五五. 显微系统的出射光瞳直径显微系统的出射光瞳直径D D=2a 显微镜应满足正弦条件，有显微镜应满足正弦条件，有 ：UnyyUnsinsinUtgfa目Ufasin目物物fyy1UnfUsinsin物NAfUnfa显显sinUnNAsin令令NA NA 称为显微镜的数值孔径，是表征显微镜特性的重要参量称为显微镜的数值孔径，是表征显微镜特性的重要参量NAD5002Lz=-(f1+f2)f1为显微物镜焦距为光学间隔f

11、2为显微目镜焦距五五. 显微系统的出瞳距离显微系统的出瞳距离lz（到目（到目镜距离）镜距离）六六. 显微镜的视场光阑和视场显微镜的视场光阑和视场( (分化板直径分化板直径 D分分) 在显微物镜的象平面上专门设置了在显微物镜的象平面上专门设置了视场光阑来限制视场。由于显微物镜视场光阑来限制视场。由于显微物镜的视场很小，而且要求象面上有均匀的视场很小，而且要求象面上有均匀的照度，故不设渐晕光阑。的照度，故不设渐晕光阑。 显微镜的视场以线视场，即成像物显微镜的视场以线视场，即成像物体的最大尺寸表示，它由视阑的大小体的最大尺寸表示，它由视阑的大小决定。物方线视场决定。物方线视场y与视阑半径大小与视阑半