光学_光学仪器_2020

研究项目 EYE（Enhance Your Eye）。＊
人工眼通过3D生物打印而成。生物打印机使用一种特 殊的打印针头喷出不同的细胞从而重建眼部不同的组 织。不同种类的细胞包含在一种叫做生物墨水的特殊 物质中。
研究项目 EYE（Enhance Your Eye）。＊
人工眼产品包含三种型号：修复型，增强型，和高端 型。。
2. 目镜主要作用是将由物镜放大所得的实像再 次放大，从而在明视距离处形成一个清晰的 虚像；
显微镜的放大本领
1. 物镜的横向放大率
y' y
=
s' s
≈
s' f1
=
s' − f1'
=−
s' f1'
⇒
y'
≈
−y
s' f1'
欲使物镜所成的像尽量大， 物镜的焦距必须很短
显微镜的放大本领
2. 显微镜所成像的视角
人造眼＊
你是否也曾幻想自己会拥有这样一双超能力的眼睛， 能够随时储存，分析，或者转发自己所看到的一切。 这样的幻想在十年后也许将变为现实。
研究项目 EYE（Enhance Your Eye）。＊
人工眼球继承了人类眼球的基本形态结构和模块，超 级虹膜和超级晶状体位于眼球的前端，而超级视网膜 在眼球的后端。连接眼球后端的是一个具有滤镜功能 的腺体和一个具有 Wi-Fi 功能的腺体。整个人工眼是 由有机组织构成。
折射面的曲 率半径
5.7mm
网膜的曲率 半径
9.8mm
物方焦距 -17.1mm 像方焦距 22.8mm
人眼的调节功能 1. 视度调节：眼睛自动改变焦距的过程。 2. 瞳孔调节：眼睛自动改变瞳孔大小的过程。 3. 远点：物体能够在视网膜上成清晰像的最远点。 4. 近点：物体能够在视网膜上成清晰像的最近点。 （幼年7~8cm，成年25cm，老年1~2m）。
−U '
≈
− y' − f2
; y'
≈
−y
s' f1'
⇒U'
≈−
y' f2
=
y' f2'
≈−
ys' f1' f2'
;U
'
≈ U ''
显微镜的放大本领
3. 放大本领
不用显微镜而直接看位于明视距离处的这个物体
U≈ y
25cm
放大本领
M
= U' U
≈
−
25cm × f1' f2'
s'
;
s'
≈Δ≈l
⇒
M
=
2. 物放在距人眼25cm远处,对人眼张角为 U .
U'
≈
y' −s'
≈
y −f
=
y f'
U= y 25cm
M
=
U' U
=
25cm f'
三：显微镜的放大本领
光学显微镜（OLYMPUS BX51）
显微镜的光路图
显微镜的物镜和目镜
1. 物镜是显微镜最重要的光学部件，利用光线 使被检物体第一次成像，因而直接关系和影 响成象的质量和各项光学技术参数，是衡量 一台显微镜质量的首要标准。
人眼的调节功能
5. 近 视 眼 ： 远 点 在 眼前有限距离。 （远处的目标成 像于视网膜 前）。
6. 远 视 眼 ： 近 点 在 眼前较大距离 （老花眼）。 （近处目标成像 于视网膜后）
人造眼＊
经过20年的努力，科学家们在恢复人类日益消退的视 力这一科学难题上取得重大突破。科学家成功研制出 一种“替代性人造功能眼睛”，这种精小而复杂的装置 将其植入病人眼 内，然后通过一系列光学、神经学、 电子学和仿生学等技术转化，最终帮助病人重现光明 和实现一些特殊功能。
“哈勃”望远镜拍到的马头星云AAT36
激光扩束器：倒装望远镜
五：光阑 光瞳
光阑的概念
伽利略望远镜
3. 伽里略望远镜物镜的物方焦距为正，目镜 的像方焦距为负，放大本领为正值，故形 成正方的虚像。
U U'
= =
∠PO1Q ∠P''OQ
= ∠P'O1Q' '' ≈ P'Q' =
−≈yP' f'Q1'
'
=
− y' f1'
f2
f2
M = U ' = − f1'
U
f2
反射式望远镜
1. 大型天文望远镜的物 镜是用孔径大的反射 镜制成的。
U
=பைடு நூலகம்
∠P'O1Q'
≈
P'Q' f1'
=
− y' f1'
M
= U' U
=
f1' f2
=−
f1' f2'
伽利略望远镜
1. 发散透镜作目镜，会聚透镜作物镜，物镜的像 方焦点和目镜的物方焦点重合。
2. 远物Q射来的平行光束，经物镜会聚后，原来 应成实像于Q’，这对于目镜来说应作虚物，最 后成正立像Q”于无穷远处。
(−
l f1'
)
×
(
25cm f2'
)
显微镜的放大本领等于物镜的横向放大率 和目镜放大本领的乘积
四：望远镜的放大本领
分类 1. 物镜用反射镜的称反射式望远镜； 2. 物镜用透射镜的称折射式望远镜； 3. 目镜是会聚透镜的称开普勒望远镜； 4. 目镜是发散透镜的称伽利略望远镜；
开普勒望远镜
1. 由两个会聚薄透镜分别作为物镜和目镜所构 成的天文望远镜。
光学仪器的基本原理
一：人的眼睛
人眼的结构
人眼的结构 1. 人眼是一个精密的光学仪器 2. 人眼与相机原理相似 - 晶状~镜头 - 后房~暗箱 - 视网膜~底片 - 瞳孔~光阑 3. 人眼是一个由不同介质构成的共轴光具组。
简化眼：眼简化成只有一个折射球面的光具组
折射率
4/3 光焦度 58.48m-1
实现哺乳动物裸眼红外图像视觉
二：助视仪器的放大本领
放大本领的概念 1. 助视仪器所成之像与肉眼观察的物体置于 同一特定位置在视网膜上所成像长之比为 放大本领。
M = l' = tanU ' ≈ U ' l tanU U
放大镜
1. 物放置在透镜一倍焦距之内，成像在25厘 米远处，像对人眼张角为 U’
2. 消色差，校正球差。
哈勃太空望远镜＊
- 1990年4月24日哈勃太空望远镜升上了太空，天 文学家多年的梦想成为现实。
- 哈勃太空望远镜是由美国国家航空与航天局 （NASA）和欧洲空间局（ESRO）联合研制的， 其主体为长13米、直径4.3米的圆筒，望远镜主 镜口径2.4米，总重量为12.5吨，研制历时13 年，耗资21亿美元，由发现号航天飞机带到了高 度为600公里的空间轨道，实现了天文学家从大 气层以外空间观测天体的愿望。
2. 完全由透镜折射成像，又称折射式望远镜。
3. 物镜像方焦点和目镜的物方焦点重合。
4. 远物Q经物镜会聚于Q’，再经目镜后成像Q” 位于无限远处。
开普勒望远镜
5. 由物镜的焦距越长，目镜的焦距越短，则望 远镜的放大本领越大。成的是倒立的像。
−U '
=
∠P'O2Q'
≈
P'Q' − f2
=
− y' − f2