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简述光阑的成像原理及应用引言光阑是在光学系统中用来限制光线传播范围和光线传播方向的装置，它在成像原理和应用中起着重要的作用。
本文将简要介绍光阑的成像原理及其应用。
光阑的成像原理光阑通过限制光线传播范围和光线传播方向来调节光线的入射角度和方向，从而实现对图像的控制和调节。
光阑的成像原理可以通过以下几个方面来解释和理解：1.光的衍射现象：光通过光阑时会发生衍射现象，即光的波动性导致光线在传播过程中发生偏折和弯曲。
通过调节光阑的大小和形状，可以控制光的衍射效应，从而实现对图像的锐化和调节。
2.光线的聚焦：光阑可以起到调节光线传播范围和方向的作用，从而实现光线的聚焦。
通过调整光阑的位置和大小，可以控制光线的入射角度和方向，从而实现对图像的聚焦和调节。
3.光的干涉现象：光阑的位置和形状也会影响光的干涉现象。
通过调节光阑的位置和形状，可以控制光的相位和干涉效应，从而实现对图像的调节和优化。
光阑的应用光阑在光学系统中有着广泛的应用，以下列举了几个常见的应用领域：1. 摄影和相机技术光阑在摄影和相机技术中起着非常重要的作用。
在相机镜头中，光阑用于调节光线的入射角度和方向，从而控制景深和光线的聚焦效果。
通过调节光阑的大小和形状，可以实现对图像的背景虚化、景深控制和对焦效果的调节。
2. 显微镜和望远镜光阑在显微镜和望远镜中也有重要的应用。
在显微镜中，光阑可以限制光线的传播范围和方向，从而实现对样品的放大和清晰成像。
在望远镜中，光阑可以控制光线的聚焦和调节，从而实现对远距离物体的观测和成像。
3. 激光技术在激光技术中，光阑可以用于控制激光光束的形状和传播方向。
通过调节光阑的位置和形状，可以实现对激光光束的调节和控制，从而满足不同应用场景的需求。
光阑在激光打标、激光切割和激光焊接等领域都有重要的应用。
4. 光学测量和检测技术光阑在光学测量和检测技术中也广泛应用。
光阑可以用于精确和准确地控制光束的传播方向和范围，从而实现对光学测量和检测的精确控制和调节。
第五章光学系统的光束限制第一节概述1，问题提出●光学系统应满足前述的物像共轭位置和成像放大率要求●应满足一定的成像范围●应满足像平面上有一定的光能量和分辨本领●这就是如何合理限制光束的问题●每个光学零件都有一定的大小，能够进入系统成像的光束总是有一定限度的。
决定每个光学零件尺寸的是系统中成像光束的位置和大小，因此在设计光学系统时，都必须考虑如何选择成像光束的位置和大小的问题。
这就是本章所要讨论的内容。
●例如：人的眼睛中的虹膜能随着外界光线的强弱改变瞳孔的直径。
进入眼睛的光能量将随着瞳孔直径的改变而改变。
当外界景物过亮时，瞳孔就缩小，以减少进入眼睛的光能量，避免过度刺激视神经细胞；当外界景物较暗时，虹膜自动收缩，瞳孔直径加大，使进入眼睛的光能量增加，所以瞳孔其实就是一种孔径光阑。
●通常，光学系统中用一些中心开孔的薄金属片来合理的限制成像光束的宽度、位置和成像范围。
这些限制成像光束和成像范围的薄金属片称为光阑。
光阑主要分两类：孔径光阑和视场光阑。
此外还有消杂光阑、渐晕光阑。
下面先一一做简单介绍，再重点讲解孔径光阑和视场光阑。
2.孔径光栅●孔径光阑限制轴上点光束的孔径角（对于无限远物体，限制入射高度）●对有限远处的物体用孔径角U来表示孔径大小，对于无限远物体则用入射高度（孔径高度）h来表示照相机上的“光圈”就是可变的孔径光阑●人眼的瞳孔也是可变的孔径光阑，对于目视光学系统如显微镜、望远镜等必须把瞳孔作为一个光阑来考虑●视场光阑限制成像范围●对有限远处的物体用物高y（或像高y'）来表示视场（线视场），对无限远处的物体用视场角ω来表示●●照相机中的底片框就是视场光阑●照相机的标准镜头的视场角（2ω）为40~45°，而广角镜头的视场角（2ω）在65°以上3.渐晕光栅●渐晕：轴外点光束被部分拦截●光束被部分拦截使得相应像点的照度下降●渐晕光阑可拦截成像质量较差的轴外点光束4.消杂光光栅●杂散光：通过光学系统投射到像平面上不参与成像的有害的光●杂散光产生的原因：主要是由于非成像光线通过光学系统在镜筒的内壁表面反射，或是在光学零件的各表面之间多次反射和折射，最终投射到像面上●通常在光组中加入消杂光光阑以阻拦杂散光，并把光学零件的非工作面、镜筒的内壁、光学零件的支承件涂黑来吸收杂散光第二节孔径光栅●限制轴上物点孔径角u的大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度，并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑叫做孔径光阑。
关于光阑光学系统中，只用光学零件的金属框内孔来限制光束有时是不够的，有许多光学系统还设置一些带孔的金属薄片，称为“光阑”。
光阑分为“孔径光阑”和“视场光阑”。
孔径光阑：也称有效光阑，它限制入射光束大小的孔，其大小和位置对镜头成像的分辨率、亮度和景深都有影响。
孔径光阑变小，亮度和分辨率就变低，景深则变大，图像大小不变。
如照相机镜头上的圆形光阑（俗称光圈）。
光圈转动时带动镜头内的黑色叶片以光轴为中心做伸缩运动，从而调节入光孔的大小。
如下图所示：由于不同镜头的光阑位置不同，焦距不同，入射瞳直径也不相同，用孔径来描述镜头的通光能力，无法实现不同镜头的比较。
为了方便在取像时，计算曝光量和用统一的标准来衡量不同镜头孔径光阑的实际作用，通用“相对孔径”的概念来衡量镜头痛光能力的大小。
相对孔径= 镜头焦距/ 入射瞳直径= f/d，通常表示相对孔径的方法是在相对孔径前面加入[f/]或F，比如f/1.4、f/2、f/2.8等，f/或F后面的数值越小，透光量越大；数字越大，透光量越小。
由于采用了这样的标准化方式，对于不同的镜头，在快门速度不变的情况下，只要f数值相同，曝光量就是相同的。
入射光瞳和出射光瞳。
孔径光阑由其前方光学系统所成的像称为入射光瞳；由其后方光学系统所成的像称为出射光瞳。
孔径光阑可与入射光瞳或出射光瞳重合，也可不重合。
对单个透镜，透镜边框是孔径光阑，由于其前方和后方均无其他光学系统，故透镜边框既是入射光瞳也是出射光瞳。
图中表示孔径光阑与透镜面不重合时的入射光瞳和出射光瞳。
图a 中孔径光阑D位于透镜L之前，在其前方无别的光学系统，故孔径光阑本身就是入射光瞳；D由后方透镜L所成的像D ′就是出射光瞳。
图b中孔径光阑D位于透镜的后方，D本身就是出射光瞳；D由其前方透镜成的像D′为入射光瞳。
入射光瞳和出射光瞳为一对共轭面。
(end)。
华中科技大学应光系统习题2习题对于几何光学中光的传播的4个基本定律各举两个例子说明其现象，并设计有关的实验来证明这些基本定律，同时提出这些基本定律的限制条件。
已知光在真空中的速度为3x108m／s，求光在以下各介质中的速度：水(n=1．333)；冕玻璃(n=1．51)；重火石玻璃(／2=1．65)；加拿大树胶(n=1．526)。
筐，壹丌，柯卉：晕的袭本定律和成像的概念、17一个玻璃球，其折射率为1．73，入射光线的入射角为60‘，求反射光线和折射光线的方向，并求折射光线与反射光线间的夹角。
一个玻璃平板厚200nllTl，其下放一块直径为10mn'l的金属片，在平板上放一张与平板下金属片同心的圆纸片，使在平板上任何方向上观看金属片都被纸片挡住，设平板玻璃的折射率n=1．5，问纸片的最小直径应为多少?一个液槽内液体的折射率设在n=1．5~1．8范围内连续变化，问发生全反射的临界角的变化情况，并绘出折射率和临界角间的关系曲线。
你能否提出使液体的折射率发生连续变化的方法，并说明怎样实现该实验。
设入射光线为A二COSJ十COS卢／+cos7k，反射光线为AJ：COSa\卢・／十COS7'k，试求此平面反射镜法线的方向。
丈量A表示的光线投射到折射平面XOZ上，该平面是折射率为n和n／的分界面，求在第一种介质n中的反射光线AJ及在第二种介质n，中的折射光线A／，设法线N”与y轴同向。
谥光纤心的折射率n1二1．75，光纤包皮的折射率n：：1．50，试求在光纤端面上入射角在何值范围内变化时，可以保证光线发生全反射并通过光纤。
若光纤直径0：4gm，长厦为100m，试求光线在光纤内路程的长度和发生全反射的次数。
某一曲面是折射率分别为n二1．50和n二1．0的两种介质的分界面，设其对无限远和 J，二]00iilnl处的点为等光程面，试求该分界面的表示式。
3 4 5 另了另身t。
1― 1． 1 1 ・ 1 128 应用光学(第3版)一个玻璃球的直径为400mm，玻璃折射率／2：1．5，球中有两个小气泡，一个正在球心，另一个在1／2半径处，沿两气泡的连线方向在球的两边观察两个气泡，它们应在什么位置?如果在水中(n：1．33)观察，则它们应在什么位置?一个玻璃球直径为60mm，玻璃折射率／2：1．5，一束平行光射在玻璃球上，其会聚点应在什么位置?题2．3中，如果凸面向着平行光的半球镀上反射膜，其会聚点应在什么地方?如果凹面向着光束的半球镀上反射膜，其会聚点应在什么地方?如果反射光束经前面的折射面折射，其会聚点又在什么地方?并说明各个会聚点的虚实。
