第五章光学系统中的光阑解析
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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。
第五章光阑和光阑限制实际光学系统是不可能也不必要对无限大的空间成像的。
也就是说实际光学系统只能对物空间中一定范围内的物体成满意的像。
光阑:在光学系统中能够限制成像光束大小或成像空间范围的元件。
光阑的作用:限制通过光学系统的光束宽度。
即通过系统的光能量,从而决定相面的照度。
第一节光学系统中的光阑及其作用图中投影系统,透镜的通光孔径被直径为D 0圆框(边框)限制,像屏幕的大小被直径为D P 的圆框(边框)限制。
物面中心点A ,它发出的光束充满空间。
物面中心点能进入系统的光束孔径角u (或称光锥角)完全由透镜的大小决定。
从图中可知,像平面的大小完全由屏幕大小所决定,屏幕直径D P 越大,成像范围越大。
客观上任何光学系统的孔径角和成像范围总是有限的。
2'B 1'B 1B 2B O 孔径光阑和视场光阑A 180u 'u 'A D 0D P光阑——在光学系统中用来固定透镜和其它光学零件的金属框架和专门设置的带孔的金属薄片是用来限制光束的屏障,称为光阑。
光阑在光学系统中的分类:1、孔径光阑——限制轴上物点进入系统孔径角u的光阑,也称为有效光阑(例如:照相机中的可调光圈);对近物成像时,孔径大小用孔径角u表示。
对远物成像时,孔径大小用孔径高度h表示。
2、视场光阑——限制成像范围的光阑称为“视场光阑”。
(例如:照相系统中的底片框就是视场光阑);3、消杂散光光阑——不限制成像光束,只对非成像的杂散光起作用的光阑,即限制光学中的有害杂光,改善成像质量。
对于一些高精度的仪器,消杂散光的好坏决定了仪器的性能和精度。
4、渐晕光阑——影响轴外物点成像光束能量的光阑。
根据各光孔与光学元件及给定物点的位置关系,可有三种情况:1、透镜边框决定孔径角2、光孔决定孔径角(置前)-u 1AA ’3第二节孔径光阑,入射光瞳和出射光瞳孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳如图有两个光孔,O 1和透镜框O 2,轴上物点A 进入O 1光孔边缘光线的孔径角u 1比A 物点进入O 2光孔边缘光线的孔径角u 2小,即物面中心A 发出的充满O 2光孔的光束有一部分将被光孔O 1拦截,而充满O 1光孔的光束都能通过O 2光孔,所以O 1是限制轴上物点孔径角的光孔,是孔径光阑。