光學(xué)儀器的基本原理

第四章光學(xué)儀器的基本原理助視儀器的放大本領(lǐng)顯微鏡的放大本領(lǐng)望遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)光闌光瞳光度學(xué)概要物鏡的聚光本領(lǐng)助視儀器的像分辨本領(lǐng)分光儀器的色分辨本領(lǐng)概述光學(xué)儀器及分類1、定義：多種光學(xué)元件按一定的要求組成的系統(tǒng)。2、分類：按性能：顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、照像機和分光鏡按成像性質(zhì)：成實像的光學(xué)儀器。如照像機、幻燈機、電影放映機、投影儀等。成虛像的光學(xué)儀器—助視儀器。如放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡。理論基礎(chǔ)主要：幾何光學(xué)基本原理。其它：衍射理論、加工工藝學(xué)、材料科學(xué)等。實際光學(xué)儀器1、理想成像的要求：

近軸：近軸物點、近軸光線

單色：物體所發(fā)光線是單色的實際光學(xué)儀器情況：非近軸和復(fù)色光。會造成如下矛盾：2、兩大矛盾①像的清晰度與像場能量聚集程度的矛盾幾何光學(xué)觀點：必須滿足單色、近軸條件∵復(fù)色→色差非近軸→像差能量觀點：不宜限于近軸區(qū)域。要得明亮像，必須使進(jìn)入光學(xué)儀器的光束盡量寬。②成像清晰度與細(xì)節(jié)分辨程度的矛盾波動光學(xué)觀點：光線越近軸→光束受限越緊→衍射越明顯→像的清晰度越低幾何光學(xué)觀點：減小像差→滿足近軸條件∴像的清晰度與像面亮度、分辨本領(lǐng)不能同時兼得，而矛盾不可避免。因而，實際光學(xué)儀器要根據(jù)用途，權(quán)衡輕重，有針對性地進(jìn)行設(shè)計制造。人眼構(gòu)造1.鞏膜：白色堅韌,厚0.4~0.8mm2.角膜：透明，R:8mm●14.視神經(jīng)3.脈絡(luò)膜：黑色不透光8.前房液—水狀體:淡鹽溶液,折射率1.3379.后房液—玻璃體:含大量水份膠狀物,折射率1.3364.虹膜：帶色的彩帶5.瞳孔：直徑：1.4~8mm6.水晶體—眼珠,折射率為1.42的膠狀物,前后曲面半徑:10mm,6mm7.睫狀肌10.視網(wǎng)膜:視神經(jīng)網(wǎng)11.盲點:不引起視覺12.黃斑點直徑:2mm13.中央窩:最敏感直徑0.25mm高爾斯特蘭簡化眼人眼是一個由角膜、水狀液、晶狀體和玻璃液所組成的，物、像方折射率近似相等的，可變焦距的，共軸復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)（光具組）。它能在視網(wǎng)膜上清晰成像。它是一個能自動調(diào)節(jié)有精密的光學(xué)儀器。其結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。在許多情況下將其簡化成如下的模型：C17mm5.7mm17mmFF′n=1.336rn′解⑴：已知n=1.0,n′=1.33,r=5.7mm(D)(mm)(mm)例題:從幾何光學(xué)的角度來看，人眼可簡化為高爾斯特蘭簡化眼模型。這種模型將人眼成像歸結(jié)成一個曲率半徑為5.7mm、媒質(zhì)折射率為1.33的單球面折射成像。試求這種簡化眼的焦點位置和焦度。人眼的調(diào)節(jié)功能1、定義：為使不同距離的物體都能在視網(wǎng)膜上成清晰像而改變眼睛的焦距的過程。人眼的調(diào)節(jié)方式有兩種：自動調(diào)節(jié)（自調(diào)節(jié)）和被動調(diào)節(jié)（矯正）。2、自調(diào)節(jié)：正常人眼靠睫狀肌的松馳或緊張來改變晶狀體的曲率半徑，從而改變?nèi)搜劢咕嗟倪^程。是人眼自動完成的。說明：①自調(diào)節(jié)有一定的限度：近點和遠(yuǎn)點之間。

遠(yuǎn)點：人眼能看清楚的最遠(yuǎn)點。人眼看遠(yuǎn)點處的物體時，睫狀肌處于完全松馳的狀態(tài)，晶狀體曲面的曲率半徑最大。

近點：人眼能看清楚的最近點。人眼看近點處的物體時，睫狀肌處于最緊張的狀態(tài)，晶狀體曲面的曲率半徑最小。②人眼疲勞程度與睫狀肌的松緊程度有關(guān)：看遠(yuǎn)物時，肌肉松馳，不易疲勞；看近物時，肌肉緊張，容易疲勞。③近點、遠(yuǎn)點和調(diào)節(jié)范圍隨年齡的增長而變化；近點變遠(yuǎn)：幼年—7~8cm；中年—25cm；老年—1~2m。遠(yuǎn)點變近：幼年—無限遠(yuǎn)；老年—數(shù)米。隨年齡的增長，肌肉老化，自調(diào)節(jié)范圍變窄。適當(dāng)照明下，正常眼觀察眼前25cm處的物體是輕松的，且能看清物體的細(xì)節(jié)。稱25cm為明視距離。因此，在設(shè)計和使用助視儀器時一般都使虛像成于明視距離、無窮遠(yuǎn)處或其間的某一位置處。3、人眼的缺陷及矯正——被動調(diào)節(jié)：外加輔助儀器改變焦距的過程。具備完善的自調(diào)節(jié)功能的人眼稱為正常眼；反之，稱為非正常眼。①近視眼：遠(yuǎn)點在有限遠(yuǎn)處的人眼。特點：晶狀體曲率半徑比正常眼小，外形凸出；像方焦點在視網(wǎng)膜前，焦距短。P

OF

OF遠(yuǎn)點矯正前P

OF遠(yuǎn)點遠(yuǎn)物矯正后例一個遠(yuǎn)點為0.2m的近視眼戴上眼鏡后遠(yuǎn)點可恢復(fù)到無窮遠(yuǎn)。求所戴眼鏡的光焦度。②遠(yuǎn)視眼：近點比正常眼遠(yuǎn)的人眼特點：晶狀體曲率半徑比正常眼大；像方焦點在視網(wǎng)膜后，焦距長。

OF明視距離

OF近點矯正前明視距離

OF近點矯正后明視距離

OF近點例求一個近點為125cm的遠(yuǎn)視眼所戴眼鏡的光焦度.③散光眼：角膜為橢球面的人眼。也稱為像散眼。由于橢球有兩個對稱平面，分別包含長、短軸，因而具有兩個不同的焦距。主軸上的一個物點將成兩條像線?！裆?。矯正方法：戴柱面透鏡。利用其像散作用，與散光眼的像散相抵消。近視（或遠(yuǎn)視）+散光：戴一付一面為球面、一面為柱面的透鏡。球面用于矯正近（遠(yuǎn)）視，柱面用于矯正散光。人眼的視角定義：被觀察物對人眼光心的張角稱為人眼的視角。F

OF‘QPQ’P‘人眼對物體大小的感覺是以該物體在視網(wǎng)膜上所成像對光心所張角度的大小衡量的。表達(dá)式：F

OF‘QPQ’P‘說明：A、在人眼的可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)人眼對物體大小的感覺取決于其在視網(wǎng)膜上像的大小，因而取決于視角U的大小，當(dāng)U＜1

時，人眼已無法區(qū)分了?！嘁磺兄晝x器設(shè)計的出發(fā)點就是增大人眼的視角.一、助視儀器的放大本領(lǐng)助視儀器：幫助人眼（正常、非正常）看清物體（遠(yuǎn)、近、大、?。┑墓鈱W(xué)儀器。1、放大本領(lǐng)定義：如右圖示P

OQP‘QH’HU’

OPQU說明：①必須將物放在同一特定位置比較兩像大小。放大鏡和顯微鏡：明視距離處（25cm）；望遠(yuǎn)鏡：無窮遠(yuǎn)處。③由上式可看出：助視儀器的作用就是增大人眼視角，從而改善和擴(kuò)展視野。④注意放大本領(lǐng)與角放大率的區(qū)別。②在近軸條件下即：M等于兩視角之比S’P

OQ’P‘QH’HU’

OPQU2、放大鏡定義：幫助人眼看清微小物體及其細(xì)節(jié)的助視儀器。放大本領(lǐng)：

Q`PyPQyFLO-f-sUOyQPU‘使用放大鏡的視角：未用放大鏡的視角：以最簡單的放大鏡--凸透鏡為例:簡單放大鏡的放大本領(lǐng)：作用：將被觀察物體成一放大虛像，從而增大其對人眼的視角，并非將物體移近。例：f

=10cm，則M=2.5倍，記為2.5×。

M與f

成反比。由于短焦距透鏡像差大，所以M很大的放大鏡沒有實用價值。常用的放大鏡M≤3×；若采用復(fù)合透鏡，可使M達(dá)到20×。二、顯微鏡的放大本領(lǐng)幫助人眼觀察微小物體的放大鏡，稱為顯微鏡。其物鏡和目鏡均由共軸光具組構(gòu)成。其放大本領(lǐng)遠(yuǎn)大于簡單放大鏡和目鏡。結(jié)構(gòu)F1o1F1F2o2目鏡系統(tǒng)物鏡系統(tǒng)-UO-UPQPQyPQ特點：物體PQ置于物鏡系統(tǒng)（焦距很短）的物方焦平面F1附近，成實象PQ

；PQ位于目鏡系統(tǒng)（焦距很短）物方焦平面F2附近，成放大的虛象PQ。整個顯微鏡系統(tǒng)最終成放大倒立虛像于明視距離處。光路圖明視距離1、顯微鏡的結(jié)構(gòu)和光路圖2、放大本領(lǐng)整個系統(tǒng)的像方焦距為：顯微鏡作為一個放大鏡，其放大本領(lǐng)為：F1o1F1F2o2目鏡系統(tǒng)物鏡系統(tǒng)-UO-UPQPQyPQ明視距離鏡筒長度為保證成盡量大的像，物鏡和目鏡焦距均很小表達(dá)式：討論：①即為物鏡的橫向放大率，其中，“—”號表示物鏡成倒立像②為目鏡的放大本領(lǐng)③④顯微鏡也是將物體直接放大，達(dá)到增大視角的目的。顯微鏡放大本領(lǐng)等于物鏡橫向放大率與目鏡放大本領(lǐng)的乘積。顯微鏡將微小物體成放大的象，常用于觀察近距離處肉眼難以看清的細(xì)小物體。三、望遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)定義：幫助人眼觀察遠(yuǎn)處物體的放大鏡。作用：將遠(yuǎn)物從物空間移至望遠(yuǎn)鏡的像空間，從而增大對人眼的視角?！嗳搜垡詫νh(yuǎn)鏡像空間的觀察代替了對物空間的觀察性質(zhì)：是一種放大鏡。只是不是將物體直接放大，而是將遠(yuǎn)物移近，從而增大視角。結(jié)構(gòu)及分類a、結(jié)構(gòu)：物鏡系統(tǒng)+目鏡系統(tǒng)b、分類：①按物鏡的種類分：A、反射式望遠(yuǎn)鏡：物鏡為反射鏡；B、折射式望遠(yuǎn)鏡：物鏡為透鏡。②按目鏡種類分：A、開普勒望遠(yuǎn)鏡：目鏡為會聚透鏡；B、伽利略望遠(yuǎn)鏡：目鏡為發(fā)散透鏡。按其用途分：天文望遠(yuǎn)鏡：射電、紅外、紫外、x光望遠(yuǎn)鏡等；普通望遠(yuǎn)鏡：讀數(shù)(實驗用)、棱鏡(雙筒、軍事、觀劇、旅游、球賽等)；特殊望遠(yuǎn)鏡：天文、遙感、宇航、導(dǎo)彈跟蹤、高空攝影、激光測距等。1、開普勒望遠(yuǎn)鏡-UO-U結(jié)構(gòu)特點：物鏡和目鏡均為會聚透鏡，且物鏡像方焦點與目鏡物方焦點重合o1F1F2o2物鏡系統(tǒng)目鏡系統(tǒng)UPQ原理：光路如圖示PQQP-UO-Uo1F1F2o2物鏡系統(tǒng)目鏡系統(tǒng)UPQPQQPU-U放大本領(lǐng)由于遠(yuǎn)物不能任意移近，但卻有一定的視角U，當(dāng)人眼前后移動距離不大時，U不變；即：當(dāng)去掉望遠(yuǎn)鏡而將人眼移至P處觀察遠(yuǎn)物時，人眼的視角：注：C：目鏡的物方焦平面在鏡筒內(nèi)，可以放置分劃板叉絲進(jìn)行測量；D：眼睛的位置O在鏡筒之外，望遠(yuǎn)鏡的視場較大。E：鏡筒長度L=f1

+f2

，鏡筒較長。2、伽利略望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)特點：物鏡為會聚透鏡和目鏡為發(fā)散透鏡，且物鏡像方焦點與目鏡物方焦點重合。UO1O2F1F2OUQPQUU原理：光路如圖示Q放大本領(lǐng)使用望遠(yuǎn)鏡后，無窮遠(yuǎn)處的象對眼睛的張角為：未使用望遠(yuǎn)鏡時，無窮遠(yuǎn)處物體對眼睛的張角為：伽利略望遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)：④鏡筒長度L=f1-f2，筒長較短。①f1為正值，f2為負(fù)值，故放大本領(lǐng)M為正值，望遠(yuǎn)鏡成正立的象；說明：②目鏡的物方焦平面在鏡筒之外，無法放置分劃板；眼睛的位置O理論上位于鏡筒之內(nèi)，實際進(jìn)入眼睛的光束的范圍因此而受限制，故視場較小；注：望遠(yuǎn)鏡不是將物直接放大，而是相當(dāng)于將物移近，從而增大視角。討論：a.共同點:①望遠(yuǎn)光具組：光學(xué)間隔特點：平行光束通過時，透射出來的仍是平行光，但方向改變。整個光具組的焦點和主平面都是在無限遠(yuǎn)處。②二者的橫向放大率β都小于1（像是縮小的）.可見M與β不同。b.不同點：①開氏的視場較大，而伽氏的視場較?。ā哔な系哪跨R是發(fā)散的）。②開氏的目鏡物方焦平面上可放叉絲或刻度尺，伽氏則不能（∵前者在鏡筒內(nèi)）。③開氏的鏡筒較長，而伽氏的鏡筒較短（∵兩個焦距的加與減）拋物面牛頓反射物鏡拋物面橢球面格雷果里反射物鏡拋物面雙曲面卡塞格倫反射物鏡3、反射式望遠(yuǎn)鏡4、激光擴(kuò)束器定義：擴(kuò)束器——將光束橫截面擴(kuò)大的光學(xué)儀器。激光擴(kuò)束器——將激光束橫截面擴(kuò)大的光學(xué)儀器。裝置：倒用的折射式望遠(yuǎn)鏡是很好的激光擴(kuò)束器；F1F2物鏡系統(tǒng)目鏡系統(tǒng)F1F2目鏡目鏡開氏伽氏顯微鏡的物鏡（40×、100×）也可作簡單的激光擴(kuò)束器。四、光闌光瞳從本節(jié)開始，對光能量的傳播所涉及的基本概念進(jìn)行介紹。1、光闌a、定義：光學(xué)系統(tǒng)中凡是對光能量具有限制作用的元件。如：光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡的外緣、開孔、光屏等。b、有效光闌：在光學(xué)系統(tǒng)中，對整個系統(tǒng)光能量的傳播范圍起決定性限制作用的那一個光闌。有效光闌有效光闌注意：有效光闌的確定是以成像物體的確定為前提的，即同一系統(tǒng)中，當(dāng)物體的位置不同時，有效光闌可能會不同。2、光瞳入射光瞳（入瞳）——有效光闌經(jīng)其前方光學(xué)系統(tǒng)所成的象。出射光瞳（出瞳）——有效光闌經(jīng)其后方光學(xué)系統(tǒng)所成的象。有效光闌入瞳出瞳入射孔徑角出射孔徑角對同一系統(tǒng)，入射光瞳、有效光闌和出射光瞳三者共軛.3、有效光闌、入瞳和出瞳的確定方法以薄透鏡L和光闌AB為例。設(shè)光闌與透鏡的距離小于透鏡焦距f⑴先設(shè)物點P在物方焦點F處光闌的直徑D1<透鏡的孔徑DAB是光具組對于F點的有效光闌光闌的直徑D1>透鏡的孔徑D透鏡邊緣將成為光具組對于F點的有效光闌(2)若物點P不在F處若D1<DP點在焦點F以內(nèi)AB是有效光闌a、求出系統(tǒng)中每一個光闌經(jīng)其前方光學(xué)系統(tǒng)所成的像。b、由確定的物點對各個像作張角，通過比較確定其中張角最小的像。c、張角最小的像對應(yīng)的物（光闌）即為有效光闌。d、張角最小的像為入瞳；將已確定的有效光闌經(jīng)其后方光學(xué)系統(tǒng)成像，即可求得出瞳。4、討論a、若有效光闌在整個系統(tǒng)最前面，則有效光闌與入瞳重合；若有效光闌在整個系統(tǒng)最后面，則有效光闌與出瞳重合。b、入瞳、出瞳可能是實像，也可能是虛像；d、入瞳并非一定在出瞳的前面；e、通過有效光闌中心的光線稱為主光線，由于共軛性，入、出瞳的中心也在主光線上；f、人眼的有效光闌就是瞳孔；g、有效光闌、出瞳和入瞳均是對給定物點而言的。h、若光具組僅是一個單獨的薄透鏡，則有效光闌、入射光瞳、出射光瞳都與透鏡的邊緣重合，而與物點的位置無關(guān)。i、在實際作圖中，重點是找入射光瞳和出射光瞳。j、確定像點的位置，仍用基點基面作圖法。（課外閱讀）五、光度學(xué)概要--光能量的傳播光度學(xué)：是對可見光的能量的計量研究。輻射量度學(xué)：紅外光、紫外光、X光以及其它電磁輻射能量的計量研究。在光度學(xué)中，把光看作是沿光線進(jìn)行的能量流，并且遵從能量守恒定律，即光束的任一截面在單位時間內(nèi)所通過的能量為一常數(shù)。但光度學(xué)并不是幾何光學(xué)的一部分，只是因為在許多實際情況下，幾何光學(xué)的模型可以作為研究光度學(xué)的基礎(chǔ)。1、輻射通量（輻射功率）2、視見函數(shù)（光見度函數(shù)）3、光通量4、發(fā)光強度5、照度6、亮度7、三原色原理定義：單位時間、單位面積元上輻射的所有波長的能量。即光源表面上單位面積的輻射功率。意義：描述光源發(fā)射輻射的能力。分布函數(shù)1、輻射通量定義：單位時間、單位面積元在某波長附近單位波長間隔內(nèi)輻射的能量。意義：描述不同波長的光波在輻射通量中所占的比例。

與的關(guān)系：單位：單位：人眼對不同波長（或顏色）的光波具有不同的敏感程度，即使接收到相同的輻射通量，不同波長的光給人眼的感覺也不一樣。如正常人眼對黃綠光最敏感，紅光和紫光較差，而對紅外和紫外則無反應(yīng)。在引起相同視覺的情況下，若所需某單色的輻射通量越小，則說明人眼對該光敏感度越高；反之，越低。為描述這一敏感度，引入視見函數(shù)。2、視見函數(shù)定義：人眼對各種單色光的平均敏感度。意義：描述在輻射通量相同的情況下，人的眼睛對各種不同波長的輻射產(chǎn)生的主觀感覺。實驗曲線：人眼對波長為555nm的黃綠光最敏感，光度學(xué)中規(guī)定其視見函數(shù)為1，則視見函數(shù)的實驗曲線如下圖示：4005006007901700暗視覺555明視覺在光照充分條件下得到的人眼的視見函數(shù)曲線稱為明視覺曲線；在光照較弱條件下得到的人眼的視見函數(shù)曲線稱為暗視覺曲線。為產(chǎn)生同等強度的視覺，3、光通量定義：輻射通量與視見函數(shù)的乘積。意義：描述客觀輻射通量在人的眼睛中引起的主觀視覺強度。單位：流明（lm）683—最大功光當(dāng)量對黃綠光：對其它單色光：—最大功光當(dāng)量—功光當(dāng)量電光源的遍計發(fā)光效率：P：光源的耗電功率4、發(fā)光強度定義：點光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。意義：描述光源發(fā)出的光通量在空間一定范圍內(nèi)的分布值。單位：坎德拉通常I

隨方向而異。當(dāng)I不隨方向變化時，發(fā)光物體稱均勻發(fā)光體。

一般均假設(shè)點光源表征的物體為均勻發(fā)光體，故點光源輻射的光通量：對黃綠光：5、照度定義：入射在受照物體單位面積上的光通量。意義：描述受照物體被照明的程度。單位：勒克斯點光源的照度：輻透6、亮度定義：單位面積的發(fā)光表面，在其法線方向單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。意義：描述發(fā)光表面發(fā)光能力的強弱。單位：熙提朗伯光源：7、三原色原理將紅、綠、藍(lán)三種色光按不同的光通量比例混合發(fā)出時，可以讓人眼感受到自然界絕大多數(shù)顏色的光。根據(jù)實驗，強度相同的原色組合起來以后，所引起的色視覺可以用下面的公式表示：

紅+綠+藍(lán)=白，藍(lán)+紅=紫，綠+紅=黃，藍(lán)+綠=青。如果各色光的強度不同，組合起來以后，你會感覺到更復(fù)雜的其它顏色。分布函數(shù)輻射通量視見函數(shù)光通量發(fā)光強度照度亮度復(fù)習(xí)五、物鏡的聚光本領(lǐng)在光學(xué)儀器中，目鏡的作用主要是將物鏡所成的像的視角放大；而物鏡除了承擔(dān)將物放大之外，還要承擔(dān)校正像差和增大像面照度的任務(wù)。所以，光學(xué)儀器的聚光本領(lǐng)是針對物鏡而言的。定義描述物鏡聚集光通量能力的物理量，稱為物鏡的聚光本領(lǐng)。它通過像面的照度來度量。顯而易見：光學(xué)儀器入瞳面積越大，能夠進(jìn)入物鏡的光通量就越多，像面照度就越大，物鏡的聚光本領(lǐng)就越強。1、光源在較近距離時的聚光本領(lǐng)數(shù)值孔徑dSABCDdRuu1du1d1設(shè)：光具組的入瞳（圓形，ABCD）大小一定。dS為垂直于主軸的近軸物面積元，它在物方折射率為n的介質(zhì)中的亮度為L設(shè)：物面為朗伯光源且光在經(jīng)過整個光具組時不被吸收則：像面照度為（計算過程略）：當(dāng)一定時稱為數(shù)值孔徑，記為RN.A.∴提高聚光本領(lǐng)的方法：A、增大入射孔徑角；B、增大物空間折射率結(jié)論：光源在較近距離時，物鏡的聚光本領(lǐng)取決于數(shù)值孔徑。由于放大本領(lǐng)的要求，顯微鏡物鏡系統(tǒng)的焦距較小，因此其孔徑有限，要提高顯微鏡的聚光本領(lǐng)，單靠增大孔徑u是不夠的，而且u的增大會受到全反射臨界角的限制。有效的辦法是提高數(shù)值孔徑RN.A.，因此設(shè)計了顯微鏡的油浸式鏡頭。顯微鏡的使用條件屬于光源在近距離的情況2、顯微鏡的聚光本領(lǐng)3、光源在遠(yuǎn)距離時的聚光本領(lǐng)相對孔徑ABCDFuds-xP`x圖中ABCD為出瞳，其直徑為d

；F為物鏡系統(tǒng)像方焦點；dS為物面元dS的象。則：像面照度為（計算過程略）：在其它條件相同時，——相對孔徑結(jié)論：光源在較遠(yuǎn)距離時，物鏡的聚光本領(lǐng)取決于相對孔徑。望遠(yuǎn)鏡屬于光源在較遠(yuǎn)距離時的情況。望遠(yuǎn)鏡中相對孔徑值的增大，通常需要制造孔徑很大的物鏡才能實現(xiàn)，這在制造上有一定困難。因此，反射式望遠(yuǎn)鏡在大型望遠(yuǎn)鏡中占主流。對無窮遠(yuǎn)處物體，物鏡所成像大大縮小，即：望遠(yuǎn)鏡的聚光本領(lǐng)通常不用相對孔徑而用它的倒數(shù)來衡量，稱為焦比。4、照相機的聚光本領(lǐng)照相機的結(jié)構(gòu)特點：有效光闌：光圈。成像物距：遠(yuǎn)近均可。像面：膠片。像距：確定。物鏡系統(tǒng)前后對稱，光圈位于中間位置，所以入瞳、出瞳大小相等，P=1，且有n=n≈1,像面照度：對近處物體成像：若≈-1，對遠(yuǎn)處物體成像：≈0，同等條件下，遠(yuǎn)物的照度是近物的4倍。照度調(diào)節(jié)通過光圈和暴光時間的配合調(diào)節(jié)，可獲得理想的像面照度。照相機的聚光本領(lǐng)通常不用相對孔徑而用它的倒數(shù)來衡量，稱為F數(shù)或光圈數(shù)，顯然，F(xiàn)數(shù)越大，就是相對孔徑越小，聚光本領(lǐng)越弱。照像機的光圈數(shù)是等比數(shù)列，其公比為，即：1.4，2，2.8，4，5.6，8，.……七、助視儀器的像分辨本領(lǐng)1、分辨本領(lǐng)幾何光學(xué)觀點：對無像差系統(tǒng)，由于物像共軛性，每一個物點都能成一個清晰的像點，即：物面上任何微小的細(xì)節(jié)都能在像面上清晰反映出來；波動光學(xué)觀點：光束總會受到系統(tǒng)的有限大小的有效光闌的限制，像點應(yīng)是物點的衍射花樣——衍射圖樣中的中央條紋或愛里斑。所以，在像面上清晰地反映物面的細(xì)節(jié)是不可能的。光斑重疊部分的光強度將是兩衍射光斑各自光強度的簡單相加（非相干疊加）設(shè)：有兩個發(fā)光強度相等的獨立發(fā)光點，經(jīng)無像差系統(tǒng)成像,當(dāng)兩發(fā)光點較遠(yuǎn)時，像面上兩像點（即愛里斑）可清晰區(qū)分；隨著距離的縮小，兩像點（即愛里斑）將逐漸發(fā)生重疊?！瘛瘛瘛瘛瘛?4%清晰分辨剛好能分辨不能分辨兩物點距離變小瑞利據(jù)判：像面上的合成強度曲線中央下凹部分的數(shù)值不超過兩像點各自強度曲線最大值的74%時，為可分辨狀態(tài)。通過計算發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩衍射光斑中，一光斑中央最大值的位置恰與另一光斑第一最小值的位置重合時，所形成的合強度曲線中央下凹部分?jǐn)?shù)值恰為瑞利判據(jù)的極限值（74%）。分辨極限（角）：剛好能分辨時，兩像點（即兩衍射斑中心）對出瞳的夾角或兩物點對入瞳的夾角為夫瑯和費圓孔衍射中中央亮斑的角半徑：分辨本領(lǐng)：分辨極限角的倒數(shù)，稱為分辨本領(lǐng)：——分辨極限角R——入瞳半徑討論：分辨極限也可用像面或物面上的剛能分辨的兩點間的最小距離來表示。2、人眼的分辨本領(lǐng)眼睛的瞳孔既是有效光闌，也是入瞳，直徑在2～8mm可調(diào)。取：R≈1mm，以

=550nm（黃綠光）進(jìn)行計算，可得像面上兩點距離為：意義：描述人的眼睛分辨非?？拷膬蓚€物點的能力。此時，明視距離處的物面上兩點距離（分辨極限）為：U>θ1時，兩像點能分辨；U=θ1時，剛能分辨；U<θ1時，不能分辨。λ一定時，分辨本領(lǐng)∝R；R一定時，分辨本領(lǐng)∝3、望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)意義：描述物鏡對其像方焦平面上兩個像點的分辨能力。用像面上剛可