9第四章 光学仪器1.pptVIP

第四章光学仪器的基本原理 概 述 §4.1 人 眼 §4.2 助视仪器的放大本领 §4.4 显微镜的放大本领 * * 一、光学仪器及分类 1、定义： 多种光学元件按一定的要求组成的系统。 2、分类： 按性能：显微镜、望远镜、照像机和分光镜 按成像性质： 成实像的光学仪器。如照像机、幻灯机、电影放映机、投影仪等。 成虚像的光学仪器 — 助视仪器。如放大镜、显微镜、望远镜。 二、理论基础 主要：几何光学基本原理。 其它：衍射理论、加工工艺学、材料科学等。 三、实际光学仪器 1、理想成像的要求： 近轴：近轴物点、近轴光线 单色：物体所发光线是单色的 实际光学仪器情况：非近轴和复色光。会造成如下矛盾： 2、两大矛盾 ① 像的清晰度与像场能量聚集程度的矛盾 几何光学观点：必须满足单色、近轴条件 ∵ 复色→色差 非近轴→象差 能量观点：不宜限于近轴区域。 要得明亮像，必须使进入光学仪器的光束尽量宽。 ② 成像清晰度与细节分辨程度的矛盾 波动光学观点：光线越近轴→光束受限越紧→衍射越明显→像的清晰度越低 几何光学观点：减小象差→满足近轴条件 ∴像的清晰度与像面亮度、分辨本领不能同时兼得，而矛盾不可避免。 因而，实际光学仪器要根据用途，权衡轻重，有针对性地进行设计制造。 一、构造 1.巩膜：白色坚韧,厚0.4~0.8mm 2.角膜：透明，R:8mm ● 14.视神经 3.脉络膜：黑色不透光 8.前房液—水状体:淡盐溶液,折射率1.337 9.后房液—玻璃体:含大量水份胶状物,折射率1.336 4.虹膜：带色的彩带 5.瞳孔：直径：1.4~8mm 6.水晶体—眼珠,折射率为1.42的胶状物,前后曲面半径:10mm,6mm 7.睫状肌 10.视网膜:视神经网 11.盲点:不引起视觉 12.黄斑点直径:2mm 13.中央窝:最敏感直径0.25mm 空气 角膜 晶状体 视网膜 玻璃液 水状液 1.336 17.2 玻璃液 1.386 3.6 晶状体 1.336 3.1 水状液 1.376 0.5 角膜 n d(mm) -9.7 -6.0 10.0 6.8 7.7 r(mm) 二、简化眼 三、人眼的调节功能 1、定义：为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰像而改变眼睛的 焦距的过程。 人眼的调节方式有两种：自动调节（自调节）和被动调节（矫正）。 2、自调节： 正常人眼靠睫状肌的松驰或紧张来改变晶状体的曲率半径， 从而改变人眼焦距的过程。是人眼自动完成的。 说明： ① 自调节有一定的限度：近点和远点之间。 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。 ② 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。 ③ 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。 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。 ① 近视眼：远点比正常眼近的人眼。 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。 P O F‘ O F‘ 远点 矫正前 P‘ O F‘ 远点 远物 矫正后 [例4-1] 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。 ② 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。 O F‘ 明视距离 O F‘ 近点 矫正前 明视距离 O F‘ 近点 矫正后 明视距离 O F‘ 近点 [例4-2] 求一个近点为125cm的远视眼所戴眼镜的光焦度. 四、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