几何光学

fo
ll l l
23.9
mm
-
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显微镜的物镜
1）显微镜物镜的光学性能参数
主要性能参数是：数值孔径NA和垂轴放大率β。
2）显微镜物镜的类型
折射式
物 镜
反射式
消色差物镜 复消色差物镜 平像场（复）消色差物镜
折反射式
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显微镜物镜的类型
低倍物镜 中倍物镜
高倍物镜
平像场复消色差物镜
反射式物镜
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2）其它的放大率及应用 1、横向（垂轴）放大率 2、角放大率 3、轴向放大率
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思考 成像系统
• 比较景深和调节的不同。 • 如何校正远视眼和散光眼。 • 分辨率和瞄准精度的区别及联系。 • 如何提高系统的瞄准精度？ • 视觉放大率和垂轴放大率分别适用于哪类仪器？ • 各类成像仪器的视场分别受哪些因素限制？
3）分辨率 和瞄准精度 的关系
K
K =(1～12) 不同瞄准方式有不同的 K 值。
4）区别：分辨率概念适用于观察仪器，而瞄准精度概念适 用于 测量仪器。
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视觉放大率
1）定义
tg/tg
是直接看物体时物体对眼睛的张角， 是通过目视光
学系统观察物体时，其像对眼睛的张角。
应用在目视光学系统。
定义：-----------，三者共轭。 作用： 1、光照度，2、分辨率，3、景深，4、远心系统，5、像差
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物方远心光学系统
定义：物方主光线平行于光轴，相当于其会聚中心在物方无穷远。 作用：调焦不准并不影响测量结果。
反射棱镜 作用：转折光轴、转像、倒像、扫描
此棱镜作用？
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思考 棱镜
1、棱和脊的区别。 2、反射棱镜中是否有折射现象？ 3、哪些情况下采用屋脊棱镜？ 4、含有棱镜的光学系统的设计步骤。 5、如何确定屋脊棱镜的垂直度公差？ 6、采用双像（点对称和轴对称）棱镜的好处？
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折射棱镜
现在不用了！为什么？
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3
• 理想光学系统理论的含义及其在光学设计中的 作用。
• 为什么说知道了基点的位置就能够完全了解理 想光学系统的成像特性？
• 有几种方法确定一实际光学系统的基点位置？
• 几种实际光学系统焦距的测定方法，试估计各 自精度。
• 长焦摄影镜头和变焦摄影镜头的作用？为什么？
• 远摄型光组和反远距型光组的应用场合。
• 透镜放在水中，焦距会变化吗？
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4
典型成像光学系统
1 平面和平面系统 2 眼睛 3 目视光学系统 4 摄影系统和投影系统 5 光学系统的外形尺寸设计
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5
1 平面和平面系统
• 平面镜 • 双平面镜 • 平行平板 • 反射棱镜 • 折射棱镜
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6
平面镜
1、对称 2、左手坐标系
右手坐标系
一个像能否既是一致像，同时又是倒像？
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2
• 测量（固、液、气）的折射率，并估计测量精度。 • 测量（固、液、气）的折射率梯度。 • 符号规则的意义。 • 远轴如何演变成近轴？意义？ • 牛顿公式和高斯公式的关系？各自应用的场合？ • 注意单折射面和单薄透镜的高斯物像公式和放大
率公式的联系和区别。 • 几种放大率的应用场合。 • 图解法、解析法和特性曲线法的优点。 • 色散的定义及色散元件的种类。 • 色散现象的正反两面作用。
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光学比较仪
光学比较仪（光学杠杆）的测量精度受哪些因素的影响？
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双平面镜和角锥（棱）镜
1、角锥（棱）镜的作用？ 2、比较双面镜和角镜在成像和变换光束过程中的异同。
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平行平板
1、平行平板是否有像差？ 2、等效空气平板的含义和应用。 3、怎样极精细地改变一支光路的光程？这种做法的意义？
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几何光学
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1
思考：基本概念和理想系统
• 提出光线和光束概念的意义？ • 形成钻石外观效果的原因。 • 日出或日落的太阳略显扁平，为什么？ • 水下观星空，会感受到什么变化？ • 可逆性原理有何应用？ • 如何拍摄一虚像？ • 构思一包含实物、实像、虚物、虚像概念的系统。 • 眼睛能够观察到实像吗？ • 放电影时必须有屏幕，为什么？ • 光纤弯曲对反射率的影响。 • 相对折射率概念的意义。
72.5 36 ，取实际放大率为 72
2
N A 0. 610.6 2 10.5 50.17
3）考虑到物镜的放大率与数值孔径的关系，取物镜的放大率为 6
则目镜的放大率为 e12
4）一般生物显微镜共轭距( ll )国家规定为195毫米，则工作距离
l1l l 179527 .9 mm
物镜的焦距
2y 50t0g
随着倍率的增大，显微镜景深会急速减小。
景深大好还是小好？
4）显微镜放大率的确定
观察显微镜：
72.5
测量显微镜：
72.5 K
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显微镜
例 一台生物显微镜的分辨率 2m ，求该显微镜的放大率、物镜和
目镜的放大率、物镜的数值孔径、物镜的焦距以及工作距离。
解：1）显微镜的有效放大率 2）物镜的数值孔径
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显微镜的目镜
显微镜目镜的光学性能参数
1）像方视场角 2
2）焦距
f e
3）出瞳距
p
4）视度调节--目镜轴向移动
5）工作距离s
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常用目镜型式：
冉斯登目镜
开涅尔目镜
对称式目镜
无畸变目镜
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艾尔弗目镜
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显微镜的照明系统
透射光照明系统
临界照明
柯拉照明
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显微镜的照明系统
反射光照明系统
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孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
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2 眼睛: 视度、调节能力、景深
1)眼睛的调节能力表示为 A11 RP
rp
R 1 称为远点视度，
r
P 1 称为近点视度.
p
Leabharlann Baidu2)调节能力A与年龄的关系
年龄
调节能力A
3) 近视眼、远视眼、散光眼 4）景深
1、注意调节能力和景深的差别。 2、老花眼等于远视眼吗？
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眼睛的缺陷及其矫正
近视眼的矫正
远视眼的矫正
如何确定眼镜度数？
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分辨率和瞄准精度
1）眼睛能分辨两个很靠近的点的能力称为眼睛的分辨 率。在明视距离处对应的线距离约为0.0725毫米。
2）在光学测量中，常用某种标志对目标在垂直于光轴 的方向上进行重合或置中，这一过程称为瞄准，此标志 即瞄准标志。瞄准后，偏离完全重合或置中的程度称为 瞄准精度 .
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放大镜
t g/t g25 /f0
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显 微 镜
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显微镜
25/0f
FoFe 称为光学筒长
或
f02fe5 0e
:物镜的垂轴放大率， e:目镜的视觉放大率
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显微镜
1）显微物镜的数值孔径 NA=nsinU 与显微镜的物方分辨率 的关系
2）显微镜的线视场为
NA 0.61
3）显微镜的景深 ：