10 第四章 光学仪器2.pptVIP

§4.5 望远镜的放大本领 §4.6 光阑 光瞳 §4.8 物镜的聚光本领 §4.10 助视仪器的分辨本领 * * 一、定义： 帮助人眼观察远处物体的放大镜。 作用：将远物从物空间移至望远镜的像空间，从而增大对人眼的视角。 ∴人眼以对望远镜像空间的观察代替了对物空间的观察。 性质：是一种放大镜。只是不是将物体直接放大，而是将远物移近， 从而增大视角。 二、结构及分类 1、结构：物镜系统+目镜系统 2、分类： ① 按物镜的种类分： A、反射式望远镜：物镜为反射镜； B、折射式望远镜：物镜为透镜。 ② 按目镜种类分： A、开普勒望远镜：目镜为会聚透镜； B、伽利略望远镜：目镜为发散透镜。 三、开普勒望远镜 -U‘ O -U‘’ 1、结构特点： 物镜和目镜均为会聚透镜，且物镜像方焦点与目镜物方焦点重合。 o1 F1` F2 o2 物镜系统 目镜系统 U P` Q` 2、原理：光路如图示 无穷远处的物体PQ发出的平行光入射于物镜系统，成实象P‘Q’于象方焦平面上；因为物镜系统的象方焦平面与目镜系统的物方焦平面重合，故最终由目镜系统出射的光为平行光，成倒立象于无穷远处。（望远镜的结构都这样） P Q Q‘’ P‘’ -U‘ O -U‘’ o1 F1’ F2 o2 物镜系统 目镜系统 U P` Q` P Q Q‘’ P‘’ U -U‘’ 3、放大本领 当去掉望远镜而将人眼移至P1‘处观察远物时，人眼的视角 注： C：眼睛的位置O在镜筒之外，望远镜的视场较大。 D：镜筒长度 L= f1’+ f2‘，镜筒较长。 美国Bushnell(博士能)变倍拍照望远镜 长度: （毫米）295 星特朗80EQ天文望远镜 光学主镜筒长度：965.2mm 四、伽利略望远镜 1、结构特点： 物镜为会聚透镜和目镜为发散透镜，且物镜像方焦点与目镜物方焦点重合。 U` O1 O2 F1` F2 O U’’ Q’’ P Q U U 2、原理：光路如图示 无穷远处的物体PQ发出的平行光入射于物镜系统，原应成实象P‘Q’于象方焦平面上；但成像前遇目镜，故作虚物对目镜成像；又因物镜系统的象方焦平面与目镜系统的物方焦平面重合，故最终由目镜系统出射的光为平行光，成正立象于无穷远处。 Q` 3、放大本领 伽利略望远镜的放大本领： ① f1`为正值，f2`为负值，故放大本领M为正值，望远镜成 正立的象； 说明： ②眼睛的位置O理论上位于镜筒之内，实际进入眼睛的光束的范围因此而受限制，故视场较小； 镜筒长度 L = f1`-f2，筒长较短。 注：望远镜不是将物直接放大，而是将物移近，从而增大视角。 从本节开始，对光能量的传播所涉及的基本概念进行介绍。 一、光阑 1、定义：光学系统中凡是对光能量具有限制作用的元件。 如：光学系统中的透镜的外缘、开孔、光屏等。 2、有效光阑：在光学系统中，对整个系统光能量的传播范围起决定性 限制作用的那一个光阑。 有效光阑 有效光阑 注意：有效光阑的确定是以成象物体的确定为前提的，即同一系统中， 当物体的位置不同时，有效光阑可能会不同。 二、光瞳 入射光瞳（入瞳）——有效光阑经其前方光学系统所成的象。 出射光瞳（出瞳）——有效光阑经其后方光学系统所成的象。 有效光阑 入瞳 出瞳 入射孔径角 出射孔径角 三、有效光阑、入瞳和出瞳的确定方法 对一个确定的物点： 1、求出系统中每一个光阑经其前方光学系统所成的象。 2、由确定的物点对各个象作张角，通过比较确定其中张角最小的象。 3、张角最小的象对应的物（光阑）即为有效光阑。 4、张角最小的象为入瞳；将已确定的有效光阑经其后方光学系统成象，即可求得出瞳。 四、讨论 1、若有效光阑在整个系统最前面，则有效光阑与入瞳重合； 若有效光阑在整个系统最后面，则有效光阑与出瞳重合。 2、入瞳、出瞳可能是实像，也可能是虚像； 3、入瞳并非一定在出瞳的前面； 4、通过有效光阑中心的光线称为主光线，由于共轭性， 入、出瞳的中心也在主光线上； 5、人眼的有效光阑就是瞳孔； 6、有效光阑、出瞳和入瞳均是对给定物点而言的。 在光学仪器中，目镜的作用主要是将物镜所成的像的视角放大；而物镜除了承 担将物放大之外，还要承担校正像差和增大像面照度的任务。所以，光学仪器的聚 光本领是针对物镜而言的。 一、定义 描述物镜聚集光通量能力的物理量，称为物镜的聚光本领。它通过 像面的照度来度量。 显而易见：光学仪器入瞳面积越大，能够进入物镜的光通量就越多，像面 照度就越大，物镜的聚光本领就越强。 二、光源在较近距离时的聚光本领