光学仪器的基本原理 光度学的基本概念

1.定义：两物点所成的象点中心与透镜中心所长之角。
u
1
0.61
R
时，刚能分辨
u
2.人眼和助视仪器的分辨本领
分辨本领=1/分辨极限
人眼 5500A0 瞳孔半径 R 0.1cm
1
0.61
R
1'
分辨极限物 y 25 1 0.1mm
物镜分辨本领。
望远镜
y'
f '1
f '0.61
R
1.22
六.照度
E d 单位面积受到的光通量
d
I cos
R2
单位：勒克斯lx
4-3 光阑和光瞳 (学生自学)
4-4 物镜的聚光本领
一.聚光本领的描述：用象面照度来定量描述。 二、光源较近时物镜的聚光本领 数值孔径
已知入射孔径角u, 出射孔径角u`,设物镜不吸收光通量
d d
2
u
d 0 d 0 Bds cosu1 sin u1du1
dn
d 1 n2 sin A 2 d
D 2sin A2 dn 1 n sin 2 d
则可分辨时
1
b
色分辨本领 P 2bsin A 2 dn dn
1 n2 sin 2 A 2 d
d
为棱镜底边长度
dn
讨论：P与A无关，只与
线色散 L
d
Df
'
和
d
有关
f ' dn
d kmv d k d k 为光谱光视效能。 单位为流明（lm）。km 683lm /W
四.发光强度
I d 单位立体角内辐射的光通量。
d
已知时可求
d Id
Id
单位为坎德拉，基本单位之一。
五.亮度
d B dscosd
d
ds cosd
单位：尼特（nit）
对余选辐射体 I cos ,则 B cos 与 角无关
1
2
三.光源较远时物镜的聚光本领·相对孔径
E
d ds
B0n2
sin 2
u
代换 sin u
sin u
d x
来自百度文库
2 x p
x xp
f
x f
x p f
f
p
∵ x
f
为物象的横向放大率 E' B0n'2 sin 2 u' B0n'2
4
d pd
1 4
B0 n' 2
2 p
d
b d
2.光栅光谱仪 d sin j
光色散率 D d
j
d d cos
j 等于谱线的半角宽度
d cos
Nd cos
P
jN
只与N缝数有关（j一定时）j大级次高，分辨本领大
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第四章 光学仪器的基本原理
教学目的：
本章围绕衡量光学仪器特性的三个本领进行教学。通过本章的 学习，使学生掌握仪器常用的放大本领。了解仪器的震光本领及其 相关因素。使学生了解光度学中的一些基本概念，了解相差的一些 类型及成因 .
重点：放大本领和分辨本领 难点：光度学中的概念 教学方法：课堂讲授、结合仪器演示
用复合光具组法导出：
系统 f
f1
f
2
l 25
f1
f1ff22
物
M目
l
简单放大率 M 25 f
四.望远镜的放大本领
望远镜无焦系统：放大视角
l f1
M
25
f
2
物 M目
f
1
f 2
§4-2 光度学的基本概念
一.辐射光与辐射能量的分布函数
发光面上向所有方向上辐射包含的波长在单位时间内
d e d 单位时间内辐射的波长在 到 d 内的能量
二.单色象差
1.球面象差：由于光学面为球面，对宽光束而言，入射光束落在不 同处， 合聚点不同，凹凸透镜球差相反，组合起来能消除球差。
2、惠形象差：不在主轴上物点所发宽光束形成。 3.象散：远离主轴的物点发出的光束经透镜后成为象散光束。 4.相面弯曲 5.畸变
§4-6 仪器的分辨本领
一.助视仪器的分辨本领
d/ f'
显微镜物镜：象分辨本领 y' 1.22 s'
d
yn sin u y'n'sin u'
y 1 0.61 小y小
n sin u
三.分光仪器的色分辨本领
1.棱镜光谱仪 角色散率
D d d dn d dn d
2sin A
在最小偏向角时 n
2 sin A
2
d 用上式求出最后得 D d 2sin A 2 dn
2
f' p
2
d '2
x'
x
' p
2
4
B0n'2
d f'
2
p
p
2
d
式 中为相对孔径.
f'
E'
d f
'
2
§4-5 象差概述
一.象差的意义：
(可让学生自学)
所有偏离理想成象的现象——象差 理想成象：1.物象点点对应；2.物平面主轴象平面也应主轴;
3.各点放大率应为常数 4.象各部分应有同样的颜色 破坏第4条出现色差
4-1 助视仪器的放大本领
正常眼明视距离为25cm
一.放大本领定义
l ' tgu' u '
M
l tgu u
二.简单放大镜的放大本领
M
y s
y 25
y f 25
y 25 f
以cm为单位
一般3~5×复式放大镜可达20× ,物放在焦点内侧，成一放大正立虚象
三.显微镜的放大本领
书上导出方法可得 M
e d 称分布函数
d
则总通量 e d 0 二.视见函数 人眼对不同波长的光的灵敏度不一样（引起亮度反映）可见光定
义就是从这而来：在3900~7600A0之间人眼有亮度反应5500A0的 绿光人眼最敏感
∴ v 5500
0v 1
引起同样视觉宽度所需通量
三.光通量——主观和客观的结合
若B不随u变及朗伯光源
则 d sin 2 uds
同理 d Bsin 2 uds
∵
B
n 2
B n
∵ ∵
B B B0
n2 n2 1
真空中
d E
d d ds
B sin 2
B0
uds B0n
n 2 sin 2 u
2 sin ds
ds
2
uds
B0 n sin u 2
nsin u 称数值孔径