光学第四章光学仪器基本基本原理.pptVIP

例 题 1、在迎面驶来的汽车上，两盏前灯相 。试问汽车离人多远的地方，眼睛恰能分辩这两盏前灯？设夜间人眼瞳孔直径为 ，入射光波长为 ，而且仅考虑人眼瞳孔的衍射效应。 解： I D * * S1 S2 0 ?? 例 题 202页，例3（1）显微镜用波长为250nm的紫外光照射比用波长为500nm的可见光照射时，其分辨本领增大多少倍？（2）它的物镜在空气中的数值孔径约为0.75，用紫外光时所能分辨的两条线之间的距离是多少？（3）用折射率为1.56的油侵系统时，这个最小距离为多少？（4）若照相底片上的感光微粒的大小约为0.45mm，问油侵系统紫外光显微镜的物镜横向放大率为多大时，在底片上刚好能分辨出这个最小距离？ 解: （1） （2） （3） （4） 分光仪器的分辨本领 讨论由色散和衍射所 引起的光谱结构，分辨所 摄光谱中两个波长很靠近 的谱线的分辨本领。 一、棱镜光谱仪 最小偏向角附近的角色散： 原则上，从几何光学的 角度看， 和 只要 足够小，它们是可以分开 的。但考虑到实际光束有 一定的宽度 则 不会是一个点，而会 是一个光斑。 线色散率 f —光栅后的透镜焦距 1、光栅的色散率 把不同波长的光在谱线上分开的能力 角色散率 色散率： 波长???? 的谱线，衍射角? ??? ，位置 y+? y 波长为?的谱线， 衍射角为 ? ， 位置为 y； 设： 二者的关系 定义： 二、光栅光谱仪 与光栅缝 数N 无关 有 和 由 减小 d 可增大色散率， 对级次j更高的光谱， 色散率还可进一步增大。 增大透镜的焦距 f （通常可达数米）， 还可以再增大线色散率。 量未知波长时， 若在 ? 不大处观察光栅光谱， 几乎不变， 所以 D 和L差不多是常数， 于是有?? ???和 ?x ? ??， 此时的光谱称匀排光谱（棱镜光谱为 非匀排光谱）。 根据拍好的匀排光谱谱片来测 可采用线性内插法。 和 由 可看出： 2、光栅的色分辨本领 （resolving power of grating） 宽度的， 色散率只反映谱线主极大中心分离的程度， 不能说明谱线是否重叠， 因为谱线本身是有 为此引入色分辨本领。 设入射波长为? 和? +?? 时， 光栅的色分辨本领 定义： 两谱线刚能分辨。 下面分析 P和哪些因素有关。 ?的j级主极大 ?+??的j级主极大 得 (N 1) 按瑞利判据： 由图，有： 或： 由瑞利判据： 所以： 都可分辨出Na双线 例如，对波长靠得很近的Na双线： ? 1 =? = 589 nm ? 2 =? +?? = 589.6nm 若 j = 2，则 N = 491 若 j =3， 则 N = 327 光栅的色分辨本领： 本 章 总 结 一、人眼的结构及人眼的矫正 二、放大本领 1、放大镜： 2、显微镜： 3、望远镜： 开普勒： 伽利略： 三、分辩本领 1、瑞利判据： 计算可知两个像点，当一个的中央亮斑的最大值位置恰好和另一个的中央亮斑的最小值位置相重合时，这两个象点刚好能分辨开。 故计算时常常以两物点衍射的中央亮斑衍射角差值等于衍射第一暗环衍射角为分辩极限值。 圆孔衍射： 单缝衍射： 光栅衍射： 2、人眼的分辨本领 以明视距离处，人眼最小分辨距离： 3、助视仪器的分辨本领 （1）放大镜： （2）望远镜： 以物镜焦平面上刚刚能分辨开的两个象点的直线距离来表示分辨极值： （3）显微镜：以被观察的物面上刚刚能够分辨开的两物点之间的直线距离为分辨极限： 4、分光仪器的分辨本领 讨论由色散和衍射所引起的光谱结构，分辨所摄 光谱中两个波长很靠近的谱线的本领。 （1）棱镜光谱仪 角色散率： （2）光栅光谱仪 色分辨本领： 线色散率： 例 题 206页，例4、一个棱角为50度的棱角由某种玻璃制成，它的色散特性由 决定，其中a=1.53974， ，当其对550nm的光处于最小偏向角位置时，试求： （1）这个棱镜的角色散率为多少？ （2）若该棱镜的底面宽度为2.7cm时，对该波长的光的色分辨本领为多少？ （3）若会聚透镜的焦距为50cm，这个系统的线色散率为多少？ 预习思考题： （第五章、第一、二节） 1、什么叫纵波、横波、偏振？ 2、马吕斯定理？ 3、布儒斯特定理？ 作业：209页 15、16、18、19题 第四章 光学仪器的基本原理 人的