光学仪器基本原理优质PPT.ppt

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它能在视网膜上清晰成像。

（光具组）。

它是一个能自动调节的，精密的光学仪器。

其结构相当复杂。

在许它是一个能自动调节的，精密的光学仪器。

在许多情况下将其简化成如下的模型：

多情况下将其简化成如下的模型：

高尔斯特兰简化眼高尔斯特兰简化眼FOF光心光心简化眼简化眼等等效效于于一一个个可可变变焦焦距距的的凸凸透透镜镜。

视视网网膜膜到到光光心心的的距距离离等等于于眼眼睛睛对对无无穷穷远远处处聚聚焦焦时的像方焦距。

时的像方焦距。

三、人眼的调节功能三、人眼的调节功能1、定义：

为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰像而改变眼睛的、定义：

为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰像而改变眼睛的焦距的过程。

焦距的过程。

人眼的调节方式有两种：

自动调节（自调节）和被动调节（矫正）。

2、自调节：

、自调节：

正常人眼靠睫状肌的松驰或紧张来改变晶状体的曲率半径，正常人眼靠睫状肌的松驰或紧张来改变晶状体的曲率半径，从而改变人眼焦距的过程。

是人眼自动完成的。

从而改变人眼焦距的过程。

说明：

自调节有一定的限度：

近点和远点之间。

远点：

人眼能看清楚的最远点。

人眼看远点处的物体时，睫状肌处于远点：

人眼看远点处的物体时，睫状肌处于完全松驰的状态，晶状体曲面的曲率半径最大。

完全松驰的状态，晶状体曲面的曲率半径最大。

近点：

人眼能看清楚的最近点。

人眼看近点处的物体时，睫状肌处于近点：

人眼看近点处的物体时，睫状肌处于最紧张的状态，晶状体曲面的曲率半径最小。

最紧张的状态，晶状体曲面的曲率半径最小。

人眼疲劳程度与睫状肌的松紧程度有关：

看远物时，肌肉松驰，不易疲劳；

看近物时，肌肉紧张，容易疲劳。

近点、远点和调节范围随年龄的增长而变化；

近点变远：

幼年近点变远：

幼年78cm；

中年中年25cm；

老年老年12m。

远点变近：

幼年远点变近：

幼年无限远；

老年无限远；

老年数米。

数米。

随年龄的增长，肌肉老化，自调节范围变窄。

适当照明下，正常眼观察眼前适当照明下，正常眼观察眼前25cm处的物体是轻松的，且能看清物体处的物体是轻松的，且能看清物体的细节。

称的细节。

称25cm为明视距离。

为明视距离。

因此，在设计和使用助视仪器时一般都使虚像成于明视距离、无穷因此，在设计和使用助视仪器时一般都使虚像成于明视距离、无穷远处或其间的某一位置处。

远处或其间的某一位置处。

3、人眼的缺陷及矫正、人眼的缺陷及矫正被动调节：

外加辅助仪器改变焦距的过程。

被动调节：

具备完善的自调节功能的人眼称为正常眼；

反之，称为非正常眼。

近视眼：

远点在有限远处的人眼。

特点：

晶状体曲率半径比正常眼小，外形凸出；

像方焦点在视网膜特点：

像方焦点在视网膜前，焦距短。

前，焦距短。

POFOF远点矫正前矫正前POF远点矫正后矫正后例例1一个远点为一个远点为0.2m的近视眼戴上眼镜后远点可恢复到无穷远。

的近视眼戴上眼镜后远点可恢复到无穷远。

求所戴眼镜的光焦度。

远视眼：

近点比正常眼远的人眼远视眼：

近点比正常眼远的人眼特点：

晶状体曲率半径比正常眼大；

像方焦点在视网膜后，焦距长。

OF明视距离明视距离OF近点近点矫正前矫正前明视距离明视距离OF近点近点矫正后矫正后2求一个近点为求一个近点为125cm的远视眼所戴眼镜的光焦度的远视眼所戴眼镜的光焦度.明视距离OF近点散光眼：

角膜为椭球面的人眼。

也称为像散眼。

散光眼：

由于椭球有两个对称平面，分别包含长、短轴，因而具有两个不同的焦由于椭球有两个对称平面，分别包含长、短轴，因而具有两个不同的焦距。

主轴上的一个物点将成两条像线。

距。

像散。

矫正方法：

戴柱面透镜。

利用其像散作用，与散光眼的像散相抵消。

四、人眼的视角四、人眼的视角定义：

被观察物对人眼光心的张角称为人眼的视角。

定义：

FOFQPQP人眼对物体大小的感觉是以人眼对物体大小的感觉是以该物体在视网膜上所成像对光该物体在视网膜上所成像对光心所张角度的大小衡量的。

心所张角度的大小衡量的。

表达式：

FOFQPQP说明：

A在人眼的可调节范围内在人眼的可调节范围内人眼对物体大小的感觉取决于其在视网膜上像的大小，因而人眼对物体大小的感觉取决于其在视网膜上像的大小，因而取决于视角取决于视角U的大小，当的大小，当U1时，人眼已无法区分了。

时，人眼已无法区分了。

一切助视仪器设计的出发点就是增大人眼的视一切助视仪器设计的出发点就是增大人眼的视角角.助视仪器的放大本领助视仪器的放大本领助视助视仪器：

帮助人眼（正常、非正常）看清物体（远、近、大、小）的光学仪器。

仪器：

一、放大本领一、放大本领1、定义：

如右图示、定义：

如右图示POQPQHHUOPQU物体物体PQ经助视仪器成虚像经助视仪器成虚像PQ，再经人眼成像于视网膜上，其再经人眼成像于视网膜上，其像长为像长为；

去掉助视仪器后将；

去掉助视仪器后将同一物体置于原虚像所在处，对同一物体置于原虚像所在处，对人眼直接所成像长为人眼直接所成像长为，则两，则两个像长的比值称为该助视仪器的个像长的比值称为该助视仪器的放大本领。

用放大本领。

用M表示。

表示。

2、说明：

、说明：

必须将物放在必须将物放在同一特定位置同一特定位置比较两像大小。

比较两像大小。

放大镜和显微镜：

明视距离处（放大镜和显微镜：

明视距离处（25cm）；

）；

望远镜：

无穷远处。

由上式可看出：

助视仪器的作用就是增大人眼视角，从而改善和扩展视野。

注意放大本领注意放大本领与角放大率与角放大率的区别。

的区别。

在近轴条件下在近轴条件下即：

即：

M等于两视角之比等于两视角之比SPOQPQHHUOPQU二、放大镜二、放大镜1、定义：

帮助人眼看清微小物体及其细节的助视仪器。

、定义：

2、放大本领：

、放大本领：

OyQPU使用放大镜的视角：

使用放大镜的视角：

未用放大镜的视角：

以最简单的放大镜以最简单的放大镜-凸透镜为例凸透镜为例:

简单放大镜的放大本领：

作用：

将被观察物体成一放大虚像，从而增大其对人眼的视角，作用：

将被观察物体成一放大虚像，从而增大其对人眼的视角，并非将物体移近。

并非将物体移近。

例：

f=10cm，则则M=2.5倍，记为倍，记为2.5。

M与与f成反比。

由于短焦距透镜像差大，所以成反比。

由于短焦距透镜像差大，所以M很大的放大镜没有实用很大的放大镜没有实用价值。

常用的放大镜价值。

常用的放大镜M3；

若采用复合透镜，可使若采用复合透镜，可使M达到达到20。

QPyPQyFLOf-sU5.45.4目目镜镜一、目镜一、目镜从上节知，放大镜是一种通过直接放大实物达到增大视角的助视仪器。

从上节知，放大镜是一种通过直接放大实物达到增大视角的助视仪器。

下面将介绍一种放大像的助视仪器下面将介绍一种放大像的助视仪器目镜。

目镜。

1、定义：

用于观察其它光学系统所成像的放大镜。

性质：

放大镜。

由复合透镜组构成的放大光具组。

放大其它光具组的像，从而增大视角。

要求：

A、具有较高的放大本领和较大的视角；

具有较高的放大本领和较大的视角；

B、具有一定的校正像差和色差的能力。

具有一定的校正像差和色差的能力。

目镜通常由两个或多个透镜组合而成。

复杂的助视仪器总是由物镜和目镜组成，靠近物体的称为物镜；

靠近人眼的称为复杂的助视仪器总是由物镜和目镜组成，靠近物体的称为物镜；

靠近人眼的称为目镜。

2、结构：

、结构：

场镜场镜+视镜视镜+（分划板或称刻度尺）（分划板或称刻度尺）场镜：

场镜：

面向物体（即物镜的像）的透镜（或透镜组）面向物体（即物镜的像）的透镜（或透镜组）视镜：

视镜：

接近人眼的透镜（或透镜组）接近人眼的透镜（或透镜组）分划板：

包含可移动叉丝的透明刻度尺，用于提高测量精度分划板：

包含可移动叉丝的透明刻度尺，用于提高测量精度二、常用目镜：

惠更斯目镜和冉斯登目镜二、常用目镜：

惠更斯目镜和冉斯登目镜1、惠更斯目镜、惠更斯目镜结构：

如图示结构：

如图示特点：

场镜、视镜均为同种材料的平凸透镜，场镜、视镜均为同种材料的平凸透镜，且均以凸面朝向物体。

且均以凸面朝向物体。

场镜焦距为视镜焦距的场镜焦距为视镜焦距的3倍，两透镜光心之间的距离为视镜焦距的倍，两透镜光心之间的距离为视镜焦距的2倍，所以场镜视镜的象方焦点重合。

倍，所以场镜视镜的象方焦点重合。

光路图：

如图示。

可适当调节物镜和目镜的距离，使光路图：

可适当调节物镜和目镜的距离，使Q刚好在视刚好在视镜的物方焦平面上，使