《光学》课程授课教案（讲义）第四章 光学仪器的基本原理

这就是显微镜所成象的视角。若不用显微镜而直接看置于明视距离处的这个物体，则 视角为 于是显微镜的放大本领为 M、25' 1 因为和都很短，'可近似地当作光学间隔△，亦可近似地当作物镜与目镜之间的距 离，即镜筒之长，于是： M -2sl 125 显微镜的放大本领亦可用下述方法导出，物镜和目镜组成的复合光具组的焦距为 r=-延 △ 北整个显微镜当作一个简单的放大镜，应用山=三。即得收大木候 与上面结果几乎完全一致。理论是自洽的。 §4一5望远镜的放大本领 望远镜是帮助人眼对远处物体进行观察的光学仪器。观察者是以对望远镜象空间的观察 代替物空间的观察。而所观察的象，实际上并不比原物大，只是相当于把远处的物体移近， 增大视角，以利观察。 望远镜也是由物镜和目镜组成的，物镜用反射镜的称反射式望远镜，物镜用透镜的称折 射式望远镜。目镜是会聚透镜的称为开普勒望远镜，目镜是发散透镜的称为伽利略望远镜。 一、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。也称折射望远镜。 F和F重合 Q”位于无限远处（望远镜的结构通常是这样） 眼晴在O处看这象的视角为

这就是显微镜所成象的视角。若不用显微镜而直接看置于明视距离处的这个物体，则 视角为 25 y u  于是显微镜的放大本领为 l f f s M       1 2 25 因为 f1和 f2都很短，s可近似地当作光学间隔  ，亦可近似地当作物镜与目镜之间的距 离，即镜筒之长 l，于是： ) 25 ( )( 2 1 2 1 2 f f l f f sl M         显微镜的放大本领亦可用下述方法导出，物镜和目镜组成的复合光具组的焦距为       1 2 f f f 把整个显微镜当作一个简单的放大镜，应用 f M   25 ，即得放大本领 ) 25 ( )( 25 25 1 2 1 2 f f l f f f M            与上面结果几乎完全一致。理论是自洽的。 §4—5 望远镜的放大本领 望远镜是帮助人眼对远处物体进行观察的光学仪器。观察者是以对望远镜象空间的观察 代替物空间的观察。而所观察的象，实际上并不比原物大，只是相当于把远处的物体移近， 增大视角，以利观察。 望远镜也是由物镜和目镜组成的，物镜用反射镜的称反射式望远镜，物镜用透镜的称折 射式望远镜。目镜是会聚透镜的称为开普勒望远镜，目镜是发散透镜的称为伽利略望远镜。 一、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。也称折射望远镜。 F1  和 F2 重合 Q 位于无限远处（望远镜的结构通常是这样） 眼睛在 O 处看这象的视角为

图4-7 -'=Lp'00" -w=LP'00-方万 P'e'y' 不用望远镜直接看远物。视角为 所以望远镜的放大本领为 u ff 由此可见物镜的焦距越长，目镜的焦距∫分越短，则望远镜的放大本领越大，M为负值， 故形成的是倒立的象。 二、血利略望远镜 们利略于1609年创制的这种望远镜的特点，是用发散透镜来做目镜。物镜的象方焦点 仍和目镜的物方焦点相重合。 图4-8

图 4-7 2 2 2 f y f P Q u LP O Q u LP OQ                 不用望远镜直接看远物。视角为 1f y u     所以望远镜的放大本领为 2 1 2 1 f f f f u u M         由此可见物镜的焦距越长，目镜的焦距 2 f 越短，则望远镜的放大本领越大，M 为负值， 故形成的是倒立的象。 二、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。物镜的象方焦点 仍和目镜的物方焦点相重合。 图 4-8

u=-y/f 对眼睛所张的角可认为 w=ro0若 放大本领仍为 M=- 是一正值，故形成正立的象。 开普勒和伽利略望远镜的物镜和目镜所成的复合光具组的间隔等于零.这样的光具组叫 做望远光具组。它的特点是平行光束通过时，透射出来的仍是平行光束，但方向改变。整个 光具组的焦点和主平面都在无限远。伽利略望远镜的视场较小，开普勒望远镜的视场较大 不论哪一种望远镜，物镜的横向放大率都小于1。可见放大本领与横向放大率是有区别的， §4-6 光阑、光瞳 一、光阑的概念 以上讨论光学仪器的放大本领时，没有考虑到光束成面积的大小。就是说，没有考虑到 光能流的多少.但实际上这是一个相当重要的问题。因为象的明亮程度取决于光能流的多少。 光学元件的边缘，或者一个有一定形状的开孔的屏（称为光阑），光阑在光学系统中起限制 光束的作用。透镜的边缘也可看作是光阑。 二、有效光阑和光瞳 以两个共轴薄透镜组成的光具组为例来说明： 设两透镜有相等的孔径D,彼此相隔的距离为d

1 u   y f  对眼睛所张的角可认为u 2 f y u LP OQ        放大本领仍为 2 1 f f M     是一正值，故形成正立的象。 开普勒和伽利略望远镜的物镜和目镜所成的复合光具组的间隔等于零。这样的光具组叫 做望远光具组。它的特点是平行光束通过时，透射出来的仍是平行光束，但方向改变。整个 光具组的焦点和主平面都在无限远。伽利略望远镜的视场较小，开普勒望远镜的视场较大。 不论哪一种望远镜，物镜的横向放大率都小于 1。可见放大本领与横向放大率是有区别的。 §4—6 光阑、光瞳 一、光阑的概念 以上讨论光学仪器的放大本领时，没有考虑到光束截面积的大小。就是说，没有考虑到 光能流的多少。但实际上这是一个相当重要的问题。因为象的明亮程度取决于光能流的多少。 光学元件的边缘，或者一个有一定形状的开孔的屏（称为光阑），光阑在光学系统中起限制 光束的作用。透镜的边缘也可看作是光阑。 二、有效光阑和光瞳 以两个共轴薄透镜组成的光具组为例来说明： 设两透镜有相等的孔径 D，彼此相隔的距离为 d。 图 4-9