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常用光学仪器的分辨本领
常用光学仪器的分辨本领：1、掌握光学仪器的基本工作原理；2、了解几何光学仪器的构造、使用方法；3、了解助视仪器的分辨率；4、光度学基础。
光学仪器是由单个或多个光学器件组合构成。
光学仪器主要分为两大类，一类是成实像的光学仪器，如幻灯机、照相机等；另一类是成虚像的光学仪器，如望远镜、显微镜、放大镜等。
光学仪器是仪器仪表行业中非常重要的组成类别，是工农业生产、资源勘探、空间探索、科学实验、国防建设以及社会生活各个领域不可缺少的观察、测试、分析、控制、记录和传递的工具。
特别是现代光学仪器的功能已成为人脑神经功能的延伸和拓展。
伴随着下游应用领域需求的日益增长，近年来国内光学仪器制造行业市场规模也呈现快速扩张态势。
截至2010年年末，我国光学仪器制造行业规模以上企业有395家。
2010年全国累计生产光学仪器3008.53万台，同比增长25.45%，增幅比上年同期上升了35.99个百分点；年内全行业实现销售收入531.67亿元，同比增长19.26%。
在我国光学仪器市场上，跨国企业的进入与成功已成为不可争辩的事实，国际著名厂家纷纷将其产品打入中国市场。
国内虽有一些企业逐渐崛起，在光学仪器制造市场上占据了较为领先的地位，但是多数企业研发能力差，与国外同行相比，高端产品在技术上仍处于劣势。
1。
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光学仪器的分辨本领第四章光学仪器的基本原理●学习⽬的通过本章的学习，使得学⽣熟悉光学仪器的基本原理，掌握如何使⽤这些光学仪器，了解基本光学仪器的构造和原理以及正确的使⽤⽅法。
●内容提要1、掌握光学仪器的基本⼯作原理；2、了解⼏何光学仪器的构造、使⽤⽅法；3、了解助视仪器的分辨率；4、光度学基础。
●重点1、光学仪器的基本⼯作原理；2、⼏何光学仪器的构造、使⽤⽅法；3、助视仪器的分辨率。
●难点1、光学仪器的基本⼯作原理；2、助视仪器的分辨率。
●计划学时计划授课时间6学时●教学⽅式及教学⼿段课堂集中式授课，采⽤多媒体教学。
●参考书⽬1、《光学教程》第三版姚启钧著，⾼等教育出版社，第四章2、《光学》第⼆版章志鸣等编著，⾼等教育出版社，第三章3、《光学原理》上册，玻恩，科学出版社，第三、四、五、六章§4.1 ⼏何光学仪器⼀、⼈的眼睛1. 眼球壁主要分为外、中、内三层外层由⾓膜、巩膜组成。
前1/6为透明的⾓膜，其余5/6为⽩⾊的巩膜，俗称“眼⽩”。
眼球外层起维持眼球形状和保护眼内组织的作⽤。
⾓膜是接受信息的最前哨⼊⼝。
⾓膜是眼球前部的透明部分，光线经此射⼊眼球。
⾓膜稍呈椭圆形，略向前突。
横径为11.5—12mm ，垂直径约10.5—11mm 。
周边厚约1mm ，中央为0.6mm 。
⾓膜前的⼀层泪液膜有防⽌⾓膜⼲燥、保持⾓膜平滑和光学特性的作⽤。
⾓膜含丰富的神经，感觉敏锐。
因此⾓膜除了是光线进⼊眼内和折射成像的主要结构外，也起保护作⽤，并是测定⼈体知觉的重要部位。
巩膜为致密的胶原纤维结构，不透明，呈乳⽩⾊，质地坚韧。
中层⼜称葡萄膜，⾊素膜，具有丰富的⾊素和⾎管，包括虹膜、睫状体和脉络膜三部分。
虹膜：呈环圆形，在葡萄膜的最前部分，位于晶体前，有辐射状皱褶称纹理，表⾯含不平的隐窝。
不同种族⼈的虹膜颜⾊不同。
中央有⼀2.5-4mm 的圆孔，称瞳孔。
睫状体：前接虹膜根部，后接脉络膜，外侧为巩膜，内侧则通过悬韧带与晶体⾚道部相连。
提高光学仪器分辨本领的方法
提高光学仪器分辨本领的方法可以从以下几个方面进行：
1.增大物镜的孔径：增大物镜的孔径可以增加入射光的强度，提高像的对比度，从而提高
光学仪器的分辨本领。
2.增加物镜的透镜片数：增加物镜的透镜片数可以减小透镜的色散，提高像的分辨率，从
而提高光学仪器的分辨本领。
3.使用更高品质的光源：使用更高品质的光源可以提供更强的入射光，提高像的对比度，
从而提高光学仪器的分辨本领。
4.采用特殊的透镜组合：通过特殊的透镜组合，可以进一步减小像的畸变和色散，提高像
的分辨率，从而提高光学仪器的分辨本领。
5.优化设计：通过优化光学系统的设计，可以更有效地利用入射光，提高像的对比度和分
辨率，从而提高光学仪器的分辨本领。
6.采用干涉技术：通过采用干涉技术，可以提高像的分辨率和精度，从而提高光学仪器的
分辨本领。
综上所述，提高光学仪器分辨本领的方法有很多种，可以根据具体的应用需求选择合适的方法。
通过改进光学系统的设计和采用先进的技术手段，可以不断提升光学仪器的性能，更好地满足各种应用场景的需求。
光学仪器的色分辨本领课件
一、引言
光学仪器是人类观察和研究光现象的重要工具。
其中，色分辨本领是评价光学仪器性能的重要指标之一。
本课件将详细介绍光学仪器的色分辨本领及其相关原理。
二、光的色散与光谱
1. 光的色散：光在介质中传播时，由于不同波长的光在介质中的折射率不同，导致光发生色散现象。
色散使得白光分解成不同颜色的光谱。
2. 光谱：光谱是光的颜色按波长或频率的排列。
可见光谱的范围大约是380-780纳米，对应着红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。
三、光学仪器的色分辨本领
1. 定义：光学仪器的色分辨本领是指仪器能够区分相邻色光的最小波长差。
色分辨本领越高，仪器对颜色的分辨能力越强。
2. 影响因素：光学仪器的色分辨本领受到光源、仪器结构、观测条件等多种因素的影响。
例如，光源的光谱纯度、仪器的光学设计、观测时的光照条件等都会对色分辨本领产生影响。
四、提高光学仪器色分辨本领的方法
1. 优化光学设计：通过改进光学系统的结构，如采用消色差透镜、使用多层膜反射镜等，可以减小色差，提高色分辨本领。
2. 采用高质量光源：使用光谱纯度高、稳定性好的光源，可以
提高仪器的色分辨本领。
3. 控制观测条件：在观测时，选择合适的光照条件，避免过强或过弱的光线对观测结果产生影响。
五、总结
光学仪器的色分辨本领是评价其性能的重要指标之一。
通过优化光学设计、采用高质量光源以及控制观测条件等方法，可以提高光学仪器的色分辨本领，从而更好地满足科学研究和技术应用的需求。
第四章光学仪器的基本原理●学习目的通过本章的学习，使得学生熟悉光学仪器的基本原理，掌握如何使用这些光学仪器，了解基本光学仪器的构造和原理以及正确的使用方法。
●内容提要1、掌握光学仪器的基本工作原理；2、了解几何光学仪器的构造、使用方法；3、了解助视仪器的分辨率；4、光度学基础。
●重点1、光学仪器的基本工作原理；2、几何光学仪器的构造、使用方法；3、助视仪器的分辨率。
●难点1、光学仪器的基本工作原理；2、助视仪器的分辨率。
●计划学时计划授课时间6学时●教学方式及教学手段课堂集中式授课，采用多媒体教学。
●参考书目1、《光学教程》第三版姚启钧著，高等教育出版社，第四章2、《光学》第二版章志鸣等编著，高等教育出版社，第三章3、《光学原理》上册，玻恩，科学出版社，第三、四、五、六章§4.1 几何光学仪器一、人的眼睛1. 眼球壁主要分为外、中、内三层外层由角膜、巩膜组成。
前1/6为透明的角膜，其余5/6为白色的巩膜，俗称“眼白”。
眼球外层起维持眼球形状和保护眼内组织的作用。
角膜是接受信息的最前哨入口。
角膜是眼球前部的透明部分，光线经此射入眼球。
角膜稍呈椭圆形，略向前突。
横径为11.5—12mm，垂直径约图4—1 眼睛的结构示意图10.5—11mm。
周边厚约1mm，中央为0.6mm。
角膜前的一层泪液膜有防止角膜干燥、保持角膜平滑和光学特性的作用。
角膜含丰富的神经，感觉敏锐。
因此角膜除了是光线进入眼内和折射成像的主要结构外，也起保护作用，并是测定人体知觉的重要部位。
巩膜为致密的胶原纤维结构，不透明，呈乳白色，质地坚韧。
中层又称葡萄膜，色素膜，具有丰富的色素和血管，包括虹膜、睫状体和脉络膜三部分。
虹膜：呈环圆形，在葡萄膜的最前部分，位于晶体前，有辐射状皱褶称纹理，表面含不平的隐窝。
不同种族人的虹膜颜色不同。
中央有一2.5-4mm的圆孔，称瞳孔。
睫状体：前接虹膜根部，后接脉络膜，外侧为巩膜，内侧则通过悬韧带与晶体赤道部相连。
脉络膜：位于巩膜和视网膜之间。
脉络膜的血循环营养视网膜外层，其含有的丰富色素起遮光暗房作用。
内层为视网膜，是一层透明的膜，也是视觉形成的神经信息传递的第一站。
具有很精细的网络结构及丰富的代谢和生理功能。
视网膜的视轴正对终点为黄斑中心凹。
黄斑区是视网膜上视觉最敏锐的特殊区域，直径约1-3mm，其中央为一小凹，即中心凹。
黄斑鼻侧约3mm处有一直径为1.5mm的淡红色区，为视盘，亦称视乳头，是视网膜上视觉纤维汇集向视觉中枢传递的出眼球部位，无感光细胞，故视野上呈现为固有的暗区，称生理盲点。
2. 眼内腔和内容物眼内腔包括前房、后房和玻璃体腔。
眼内容物包括房水、晶体和玻璃体。
三者均透明，与角膜一起共称为屈光介质。
房水由睫状突产生，有营养角膜、晶体及玻璃体，维持眼压的作用。
晶体为富有弹性的透明体，形如双凸透镜，位于虹膜、瞳孔之后、玻璃体之前。
玻璃体为透明的胶质体，充满眼球后4/5的空腔内。
主要成分为水。
玻璃体有屈光作用，也起支撑视网膜的作用。
3. 视神经、视路视神经是中枢神经系统的一部分。
视网膜所得到的视觉信息，经视神经传送到大脑。
视路是指从视网膜接受视信息到大脑视皮层形成视觉的整个神经冲动传递的径路。
4. 眼附属器眼附属器包括眼睑、结膜、泪器、眼外肌和眼眶。
眼睑分上睑和下睑，居眼眶前口，覆盖眼球前面。
上睑以眉为界，下睑与颜面皮肤相连。
上下睑间的裂隙称睑裂。
两睑相联接处，分别称为内眦及外眦。
内眦处有肉状隆起称为泪阜。
上下睑缘的内侧各有一有孔的乳头状突起，称泪点，为泪小管的开口。
生理功能：主要功能是保护眼球，由于经常瞬目，故可使泪液润湿眼球表面，使角膜保持光泽，并可清洁结膜囊内灰尘及细菌。
结膜是一层薄而透明的粘膜，覆盖在眼睑后面和眼球前面。
按解剖部位可分为睑结膜、球结膜和穹隆结膜三部分。
由结膜形成的囊状间隙称为结膜囊。
泪器包括分泌泪液的泪腺和排泄泪液的泪道。
眼外肌共有6条，司眼球的运动。
4条直肌是：上直肌、下直肌、内直肌和外直肌。
2条斜肌是：上斜肌和下斜肌。
眼眶是由额骨、蝶骨、筛骨、腭骨、泪骨、上颌骨和颧骨7块颅骨构成，呈稍向内，向上倾斜，四边锥形的骨窝，其口向前，尖朝后，有上下内外四壁。
成人眶深4~5cm 。
眶内除眼球、眼外肌、血管、神经、泪腺和筋膜外，各组织之间充满脂肪，起软垫作用。
5、简化眼Donder 简化眼的光学常数正常眼的屈光力和眼球前后轴的长度是互相匹配的。
眼在静止（不调节 ）状态下，远距离（5米以外）物体发来的平行光线，经过眼的屈光系统屈折后，焦点准确地落在视网膜上，形成一个清晰的物象，这种眼称为正视眼（emmetropia ）亦即屈光正常。
否则，折射率 1.33光焦度 58.48m -1折射面的曲率半径R 5.7mm网膜的曲率半径R ’ 9.8 mm 物方焦距 -17.1 mm 像方焦距 22.8mm 图4--2 视网膜像的形成 B:目标 ab:视网膜上的像 N ：节点 cd:简化眼的屈光图4—3 简化眼 上：FF′:前后主焦点,EE′两主点,NN′两节点下:简化眼的基点,包括两个主焦点FF′,一个节点N 及代表EE′的平均数的角膜的屈光 图4—4 眼睛的调节功能焦点落在视网膜之前或视网膜之后，统称为非正视眼（ametropia ）或屈光不正（refractive error ）。
二、显微镜1、显微镜的功能显微镜是用于观察细小物体的。
2、显微镜的结构 它由两组透镜系统组成，一组为焦距极短的物镜，另一组是目镜，其结构如图3—19所示。
物镜的象方焦点和目镜物方焦点F e 的间隔为Δ=F ’o F e 称为光学筒长，它比目镜和物镜的焦距大很多，被观察的物体PQ ，其高为y ，放在物镜物方焦点F o 的外侧附近，通过物镜成一放大的实象P 1Q 1，象高为-y 1，光学筒长设计正好使P 1Q 1处于目镜物方焦点F e 的内侧，P 1Q 1通过目镜成一放大的虚象P 2Q 2，其高为-y 2。
3、显微镜的放大率设目镜的焦距为f’e ，P 2Q 2对人眼的张角为-ω’=-y 2/f’e 。
在明视距离p 0处的物PQ 对人眼的张角为ω=PQ/ p 0= y/ p 0。
按定义，显微镜的放大率为：'e 0o 'e 010'11'f p f f p y y y p f y M ∆=•=•==ωω （4—1） 由此可知，显微镜的物镜和目镜的焦距越短，光学筒长越长，则其放大率越大。
三、望远镜1、望远镜的结构 望远镜由物镜和目镜所组成，物镜的象方焦点F ’o 和目镜的物方焦点F e 重合，即望远镜的光学间隔Δ为零，称为无焦系统，望远镜的物镜f’o >0,目镜有两种，f’e >0的称为开普勒(Kepler)望远镜，f’o >0的称为伽利略(Galileo)望远镜。
2、折射式望远镜1）、开普勒(Kepler)望远镜的光路开普勒望远镜由两个会聚薄透镜分别作为物镜和目镜所构成的天文望远镜，是开普勒于1611年首先提出的，这种望远镜完全由透镜折射成象，所以又称折射望远镜（图5-1）。
它的放大本领为：-f 图 4—7 开普勒望远镜原理图eo e 'o 'f f f f M -===ωω （3—38） 2）、伽利略望远镜伽利略于1609年创制的这种望远镜的特点，是用发散透镜来做目镜（图3—21）物镜的象方焦点仍和目镜的物方焦点相重合。
由远物上一点 P 射来的平行光，经物镜会聚后，原来应成实象于P ˊ点，这对于目镜的折射来说应作为虚物。
从目镜透射出来的仍是平行光束。
望远镜的放大本领仍为：eo e 'o 'f f f f M -===ωω （3—39） 3、反射式望远镜§4-6 光阑光瞳一、光阑的概念光学元件的边缘，或者—个有一定形状的开孔的屏(称为光阑)二、有效光阑和光瞳在所有各光阑中，限制入射光束最起作用的那个光阑，叫做孔径光阑或有效光阑。
三、有效光阑和光瞳的计算有效光阑被自己前面部分的光具组所成的象叫做入射光瞳；它被自己后面部分的光具组所成的象叫做出射光瞳；入射光瞳与出射光瞳对整个光具组来讲是共轭的。
§4-7 光能量的传播一、 辐射通量和视见函数单位时间内该面积元dS 辐射出来的所有波长的光能量(也就是通过该面积的辐射功率)来表示，这就是面积元dS 的辐射通量。
可用ε来表示，单位为瓦特。
为了表示光源面积元所辐射的不同波长的光的相对辐射通量，引入分布函数e(λ)的概念。
它就是在单位时间内通过光源面积元的某一波长附近的单位波长间隔内的光能量。
e(λ)是波长λ的函数，它又称谱辐射通量密度。
从光源面积元dS 辐射出来的波长在λ到λ+d λ间的光辐射通量为,()d d e d λλλελλ+=从面积元dS 发出的各种波长光的总辐射通量为0()e d ελλ∞=⎰ 二、视见函数人眼对黄绿色光最灵敏；对红色和紫色光较差；而对红外光和紫外光，则无视觉反应。
在引起强度相等的视觉情况下，若所需的某一单色光的辐射通量愈小，则说明人眼球该单色光的视觉灵敏度愈高。
设任一波长为λ入射光和波长为555nm 的光，产生相同亮暗视觉所需的辐射通量分别为λε∆和555ε∆，则比值555()v λελε∆=∆称为视见函数。
三、光通量在某一波长λ附近对于波长间隔为d λ的单色光来讲，其光通量为()()()m d k v d k e d λλλελλλΦ==式中()()m k k v λλ=,()k λ称为光谱光视效能。
km 为最大光视效能，简称最大光效率。
光通量和辐射通量具有相同的量纲，但在国际单位制中，辐射通量的单位为瓦；而光通量的单位为流明，单位代号：流（lm ）。
光谱光视效能k(λ)其实是波长为λ的辐射的功光当量。
换言之波长为λ的1W 辐射通量，相当于k(λ) (lm)的光通量。
而最大光谱光视效能Km 是指波长为555nm 辐射的功光当量，即Km 为最大功光当量。
在国际单位制中Km=683lm/W 。
单色光的光通量683()d v d λλλεΦ=复色光光通量0683()()d v e d λλλλ∞Φ=Φ=⎰⎰ 四、发光强度发光强度是表征光源在一定方向范围内发出的光通量的空间分布的物理量，它可用点光源在单位立体角中发出的光通量的数值来量度，可表达为d I d Φ=Ω式中d Ω是点光源在某一方向上所张的立体角元。
点光源所发出的总通量为 2,00sin d I d πτθϕϕθθΦ=⎰⎰ 如果I 不随θ和ϕ而变化(均匀发光体)，则得总光通量4I πΦ=在国际单位制中，发光强度的单位为坎德拉，单位代号：坎(cd)。
1979年第16届国际计量大会(决议3)规定坎德拉的定义为：“坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为5.4⨯1014Hz 的单色辐射，而且在此方向上的辐射强度为(1／683)W ／sr 。
