光学元件ppt课件

匹配的，两者标于物镜的镜筒上，例如40 0.65表示倍率为40
倍，数值孔径为0．65的物镜。 消色差物镜：
显微镜物镜的视场一般讲是比较小的，是一个大孔径小视场的 透镜组，至少应该校正好球差、轴向色差和满足正弦条件。按此要 求设计的物镜称为消色差物镜。
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物镜的基本类型
A 是低倍物镜，β＝5，NA＝0．1；
B 是中倍物镜，β＝10，NA＝0．25；
C 是高倍物镜，β＝40，NA＝0．65，
D 是浸液物镜，β＝100，NA＝1．25 。
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(2)望远镜物镜
是望远镜系统中把无限远物体成像于其焦平面上的一个透镜组。 在无透镜转像系统的简单望远镜中，物镜的这一像面与目镜的物方 焦平面重合，眼睛通过目镜观察这一物体的中间像。
望远镜物镜是属于中等孔径和小视场一类的透镜组，只要对其 校正轴向色差、球差和满足正弦条件即可。 常用的结构形式有双胶合组、双分离组和三分离组。
双分离组可使剩余带球差很小，甚至能对两个孔径带消球差，可以
做到比双胶合组大的相对孔径；三分离组能使球差的色变化有所改
善。
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(3)摄影和投影物镜 摄影物镜
是将空间物体成像于感光胶片或其他接收器上的透镜组，那些将一 个物平面上的图形、文字成像于各种感光材料上的透镜组。
光学元器件
一、透镜元器件(成像) 透镜：以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜，
1、以光学玻璃为原材料，磨制成形后将折射面抛光而成。 2、两个折射面中可以有一个平面，但两个折射面都是平面者
不能称为透镜。 3、透镜由于两个表面的折射，具有对光束的会聚或发散作
用，能在任何要求位置形成物体的像。 透镜组：单独一片透镜往往不能满足校正像差的要求；在光学仪 器设计过程中经常用几片透镜构成组合体，从校正像差的需要出 发，确定各透镜的结构参量，使整个组合体既满足成像和使用要 求，又达到指定的相对孔径、视场角等光学性能。这种具有相对 独立功能的组合体称透镜组，
/
f

' e
，放大率一
般在5～20倍之间，故焦距最多也不过几十毫米，属于中短焦距一
类透镜组。
目镜的相对孔径较小而视场较大，球差和轴向色差一般不是关键问
题，而应着重于校正轴外像差，主要是垂轴色差、彗差和像散(见
像散和像面弯曲)。因眼睛有调节功能，对像面弯曲可以放宽要6 求
5．物镜
(1)显微镜物镜 显微镜物镜是显微镜中对微细物体成首次放大像的透镜组。 用途：于观察、研究或摄影记录极微小的物体及其结构。 显微镜的分辨本领由物镜决定，有如下关系
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4．目镜
目镜：在目视光学仪器中用于观察物体被物镜所成像的透镜组称为
目镜。
目镜的作用：放大镜，
镜目距：仪器的出射光瞳一般位于目镜像方焦点以外与之很靠近的
地方，目镜最后一面至出射光瞳的距离称为出瞳距离。
镜目距≈目镜的像方顶焦距。这个数值不应小于6～8毫米。
例：设目镜的焦距为
f ' ，则放大率为
Me
250
眼睛的张角 ' 的正切与眼睛直接看物时，物对眼睛张角ω的正
切之比，即 。
M tg ' / tg
4
一般眼睛于明视距离250毫米处看物，则可得M＝250／ f ' 。 可见，放大镜的焦距 f ' 越短，倍率越高。对于单片透镜，由
于像差和透镜直径的限制(因系视场光阑，直径不能太小)，一 般只能应用于5倍以下。如用两片或多片透镜组合起来，则放大 率可达15～20倍。
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1.正透镜和负透镜 透镜可分成正透镜和负透镜两类。 正透镜:具有正的像方焦距值，从而有正的光焦度，能对光束起会
聚作用，故又称为会聚透镜；正透镜可分双凸、平凸和月 凸(弯月形)透镜三种形式，其共同特征是中心厚度比边缘 厚度厚。 负透镜:具有负的光焦度，对光束起发散作用，故又称发散透镜。 负透镜也可分双凹、平凹和月凹（负弯月形）透镜三种形 式，其共同特征是中心比边缘厚度薄.
0.61 / nsin u
物方媒质折射率n与光束孔径角正弦sin u之乘积称为物镜的数值孔 径记作NA，它是显微物镜的一个最重要的性能参量 ； λ为波长； σ是显微物镜刚能分辨开的物面上两点间最小距离，σ越小，分辨 本领越高。显微镜物镜为达到高的分辨本领，必须有尽可能大的数 值孔径。
显微镜的总放大率M是物镜垂轴放大率β(简称物镜倍率)和目镜放 大率Me的乘积，它与物镜的数值孔径之间应有恰当的比例关系7 。
如制版镜头、复印镜头等也属于摄影物镜之列。 摄影物镜因需适用于对不同亮度的物体，有时甚至是照明十分微弱 的物体的拍摄，要求有很大的相对孔径，并且要求是连续可调的。 投影物镜 是把小的工件或摄制在胶片上的文字、图像，以较大的倍率在各种 屏幕或感光纸上成像的透镜组， 如投影仪镜头、电影放映镜头和放大机镜头等。 从光结构上看，与摄影物镜属于同一类型。 摄影物镜的视场也很大，就标准镜头而言，约为40°-50°,而广角 镜头则更大。摄影物镜属大孔径大视场一类的透镜组。对物镜像差
当柱面透镜对一个点光源成像时，得到的是一条与母线方向一致 的直线，其共轭距由相当于球面透镜的截面所决定。
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3．放大镜 辅助眼睛观察细小物体的透镜组称为放大镜。
单片正透镜是一个最简单的放大镜。
使用放大镜时，被观察物体AB位于物方焦点上或焦点以内与之很靠
近的地方，眼睛看到的是物体的虚像 A'B' ，如图，放大镜的一个 重要性能参量是放大率M，它等于通过放大镜观察物体时，其像对
装有小数值孔径物镜的显微镜，即使放大率M很大也无济于事，因 为物镜分辨本领低，属无效放大；而装有大数值孔径物镜的显微镜， 若总放大率M过低，则物体细节不能被眼睛所分辨而发挥不了物镜 的高分辨作用。显微镜总放大率M与物镜数值孔径NA之间的恰当关
系应为： 500NA M 1000NA
根据各种不同标本的观察需要，显微镜需配备一套具有不 同数值孔径和倍率的物镜。物镜的倍率自然也是与数值孔径相
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2.柱面透镜
柱面透镜： 凡由两个母线互相平行的柱面，一个柱面和一个平面或一个柱
面和一个球面组成的透镜都称柱面透镜。 柱面透镜由于是非轴对称的，其成像性质可通过两个截面来描述。 一个是平行于母线的截面，它相当于平行平板，光焦度Φ＝0，对 光束没有聚焦作用；另一个是垂直于母线的截面，它相当于一个球 面透镜，具有最大的光焦度。 柱面镜特点：