光学-02几何光学成像.ppt

(4) 视角 物体的“ 视大小”取决于视网膜上像的大小，它又取决于被看物对眼睛节点 N 所张的角—— 视角 w 。 最小分辨角：能够分辨的最近两点对眼睛所张的视角 白天，最小分辨角约为 1 最大视角： 一个短焦距凸透镜, 5.4放大镜 一、原理 5.4放大镜 二、焦深 三、视角放大率 用眼睛直接观察物体 眼睛通过放大镜观察物体 裸眼视角: 新的视角: 视角放大率 ( 放大倍数 ) 25 以 cm 为单位 单透镜 3倍 组合透镜 20倍 ? 小物经物镜成一个放大的实像，它作为目镜的 “ 物”，再经目镜成放大的虚像。( 目镜起放大镜的作用，眼睛通过它去看经物镜所成的实像。所以，中间实像成在目镜的焦平面上。) 显微镜的镜筒长度 d ? ?=16cm 5.5 显微镜 物镜 目镜 光学筒长 经物镜， 显微镜光路: 经目镜后，有视角: 裸眼看原物，应有视角: 总的视角放大倍率: Practical microscope objective 5.6 望远镜 ? 光焦度 ? = 0 ，望远系统 ( 无焦系统 ) ：用来观察远处大物体的助视仪器 入射平行光变为出射平行光 有折射式、反射式、折反射式望远镜 折射式望远镜 1. 开普勒望远镜: 直接观察时的视角: 通过望远镜观察时的视角: 2. 伽利略望远镜: 总的视角放大率: ? 用望远镜观看有限远的物体时，要略微移动目镜以调节目镜到物镜的距离 。这时，望远镜不再是严格的望远系统。 ? 伽利略型的缺点：视场小 (倾角稍大的光线在出射后不能进入眼睛); 无中间实像 (不好装叉丝或刻度尺) (作为扩束器这恰好是优点)。 ? 倒装望远镜可作为很好的激光扩束器。 5.7 棱镜光谱仪 1）定义： 2）结构与光路： 3）角色散本领： 白光 紫 红 ， 称为色散率，它由棱 镜材料的性质确定。 若 则： 若 则： 2）正（会聚）透镜和负（发散）透镜由 的正负确定 3）凸透镜和凹透镜由中央和边缘的厚薄比较确定 4）注意： （1）应根据入射光的传播方向正确选择 的取值 （2） 时： 凸即为正（会聚），凹即为负（发散） 时则相反 ◆ 判断透镜会聚光束还是发散光束，不能单看透镜的形状，还要看透镜两侧的介质。 凸透镜是会聚透镜(a)，凹透镜是发散透镜(c)； 凹透镜是会聚透镜(d)，凸透镜是发散透镜(b)。 显然，当透镜放在空气中时，薄凸透镜会聚光束，薄凹透镜发散光束。 (a) (b) (c) (d) 3.2 薄透镜成像 (1)高斯公式 ： 时， ezplot(1.0/y+1.0/x-1.0=0,[-3,3],[-3,3]); grid on ezplot(1.0/y+1.0/x+1.0=0,[-3,3],[-3,3]); grid on 凸透镜： 凹透镜： 在 之左， 物点 在 之左， 薄透镜成像的符号法则 1）计算起点是光心O时，符号法则与单球折射面的相同 2）计算起点分别是 ，且当入射光从左向右传播时， 则 ； 3）其它方面与单球折射面的符号法则相同 在 之右， 则 ； 像点 则 ； 在 之右， 则 ； (2)薄透镜成像的牛顿公式 如图： 代入高斯公式可得： ， 薄透镜成像的物像关系图 (3)薄透镜成像的横向放大率公式 由： 得： 由于， 即得： 若 则有： 3.3密接薄透镜组 定义： 求密接薄透镜组的焦距： ， ， ， ; ， 光焦度 定义： 光焦度的单位是屈光度（diopter，记为D） 例如： 这个眼镜的度数为200度 由： 得： 3.4 焦面 物方焦面： 像方焦面： 主光轴与负光轴： 焦面性质： 1)从物方焦面上一点发出的同心光束经过薄透 镜后出射光束为平行光束 2)入射的平行光束经薄透镜后出射光束 会聚在像方焦面上一点 特殊光线和任意光线作图法 （1）特殊光线作图法：利用三条特殊光线作图 凸 透 镜 凹 透 镜 （2）一般光线作图法：利用一条特殊光线和焦面 性质，找到任意入射光线的出射共轭线。 作 图 法 求 轴 上 物 点 的 像 薄透镜逐次成像的计算法和作图法 1）计算法与单球折射面逐次成像的计算方法相同 2）作图法的步骤如下： （2）第一次利用特殊光线作图法做图 （3）以后各次均利用任意光线作图法做图 （4）按比例测量成像后的各个待求量的值 （5）每次均应检验，再进行下一次做图 （1）按比例绘出初始光路图，在图中标出 、 、 等已知点和已知光线 3.6透镜组成像 小物放在 20厘米和40厘米， 例题 1 如图，凸透镜 和凹透镜 的焦距分别为 在 右面40厘米处，傍轴 左面30