13-14-15 几何光学.ppt

S是显微镜筒的长度。 注意，这里强调一下，此公式不仅适用于凸透镜，也适用于凹透镜，公式是一样的。另外， 这里的焦距指的是，之前是单球面折射成像公式，这里讨论的是薄透镜，薄透镜的焦距定义是，从主光轴上一点出发，发出的光经过“薄透镜”后变成平行光，此时的点光源所处的点称为“薄透镜”的第一焦点。类似的定义，为第二焦点，这两个焦点对应的焦距的大小可以从薄透镜成像公式中物距像距趋于无穷计算得到。 角膜和晶状体是一个凸透镜。视网膜相当于光屏。睫状肌收缩引起晶状体曲率半径的变化从而调节。物距小时，即观察近的物体时，物距变小，如果像距保持不变的话，晶状体的曲率半径就需要变小，晶状体的调节是有限的。所以近的物体如果要看清，有一个距离限制，视力正常的，这个距离是10-12cm，近视眼这个距离更小一些。远视眼老花眼距离更大一些。 睫状体放松时，晶状体比较薄，远处的光线聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体。睫状体收缩时，晶状体比较厚，近处的光线会落在视网膜上，从而看清近处的物体。所以要常看远处（但并不是说无穷远处），放松睫状肌。眼睛能看清的最远和最近的两个点是“远点”和“近点”，正常眼睛能看到无穷远处，近处大概10cm处。正常眼睛看近处又不疲劳的距离大约25cm，叫做明视距离。 睫状肌收缩引起晶状体曲率半径的变化从而调节。物距小时，即观察近的物体时，物距变小，如果像距保持不变的话，晶状体的曲率半径就需要变小，晶状体的调节是有限的。所以近的物体如果要看清，有一个距离限制，视力正常的，这个距离是10-12cm，近视眼这个距离更小一些。远视眼老花眼距离更大一些。 人眼对同一距离物体大小的判断取决于物体在视网膜上像的大小，即取决于物体对眼睛所张的视角。 第一段话似乎涉及到两个问题，一个就是不论物体大小，在一定距离上能看清，如果离得太近，则很难成像到视网膜上，所以就谈不上看清，另一方面，即使成像到了视网膜上，但是物体太小，则无法在视网膜上成足够大的像，这样也无法看清物体。 将物体y放在25cm处，眼睛的视角β如果小于1’，则眼睛很难看清楚。但是如果离近点儿，眼睛调节能力有限，导致无法成像在视网膜上，所以同样看不到。 用图（b）的方法的话，排除（a）的影响，先不用考虑其它，仅仅考虑，现在如果有一个凸透镜，将物体y放在凸透镜焦距内且接近前焦点附近，看看会发生什么。如图（b），可知，从右边向左边看，可以看到一个虚像，多大呢，先大致计算一下，1/f’+1/v=1/f，可以计算出来，v=f’f/(f’-f),所以放在f内，v0且v较大，成虚像，（b）光路图大致是这样，再简化一下这个公式，现在的视角γ约等于光路凸透镜左侧的γ（因为y很小），tanγ则等于y/f。到这儿，知道了如果一个小物体放在接近前焦点处，视角变为y/f。那么，如果将y直接放在明视距离处，视角为y/25，此时根据定义，角放大率为γ/β=(y/f)/(y/25)=25/f。如果f小于25，则视角增大，且可以成像在视网膜上（注意，放大镜增大视角的同时必须成像在视网膜上）。 二、光学显微镜 1.显微镜的光学原理 普通光学显微镜由两组会聚透镜组成，使眼睛能看清楚极其微小物体。 物镜起线放大作用； 目镜起角放大作用。 显微镜的放大率为 其中 代入上式 得： 其中m =y′ /y =v1/u1 称为物镜的线放大率； α =25/u2≈25/f2 ，是目镜的角放大率。 2.显微镜的分辨本领 显微镜能分辨两点之间 的最短距离称为最小分辨距离； 最小分辨距离的倒数称为 显微镜的分辨本领或分辨率。 2.显微镜的分辨本领 显微镜的物镜所能分辨两点之间的最短距离Z为： λ是光波的波长，n是物镜与观察物体之间媒质的折射率，u是从被观察物体射到物镜边缘的光线与主光轴的夹角。 nsinu称为物镜的数值孔径，用N.A.表示。 物镜孔径数越大、照射光波长越短，显微镜能分辨的最短距离越小，越能看清物体的细节，显微镜的分辨本领也越强。 提高显微镜分辨本领的方法： （1）增大物镜的孔径数，如利用油浸物镜增大n和u的值。 （2）减小照射光的波长。 2.显微镜的分辨本领 N.A.=nsinu u 是从被观察物体射到物镜边缘的光线与主光轴的夹角。 三、纤镜 纤镜又称纤维内镜，它是由透明度很好的玻璃或其它透明材料拉制成很细的纤维细丝，并在其外表面涂上一层折射率比纤维细丝还小的物质而成。 由于它可以导光，所以也叫光导纤维。 n0sini称为光学纤维的数值孔径（N.A.）。 医学上所用纤镜有两个方面的作用： 一方面利用它把外部强光源发出的光导入器官内； 另一方面通过它把器官内壁的图像