2_第2章 光阑、像差和成像光学仪器

本图是933物理考研的内容(光学部分)。目前该思维导图不够好，希望大家来批评指正，一起进步！

第2章 光阑、像差和成像光学仪器

• 1. 光阑
  • （1） 光阑的作用
    • 改善成像质量，减少像差
    • 限制成像光束口径，影响像的照度、清晰度和景深
    • 限制成像范围，控制像面大小
  • （2） 光阑的种类
    • （1）孔径光阑 A.S.
      • 作用
        • 限制成像光束口径，影响像照度、清晰度和景深
    • 入射光瞳En.P.
      • 定义
        • 孔径光阑通过前面系统的成像
      • 作用
        • 决定入系统光束大小
    • 出射光瞳Ex.P.
      • 定义
        • 孔径光阑通过后面系统的成像
      • 作用
        • 决定系统出射光束大小
    • 主光线
      • 定义
        • 通过某物点和入瞳中心的光线
    • 边缘光线
      • 定义
        • 通过某物点和入瞳边缘的光线
    • （2）视场光阑F.S.
      • 作用
        • 限制成像范围
    • 入窗
      • 定义
        • 视场光阑经过前面系统的成像
      • 作用
        • 限制物方视场大小
    • 出窗
      • 定义
        • 视场光阑经过后面系统的成像
      • 作用
        • 限制像方视场大小
    • （3）孔径光阑的确定方法
      • （1）将系统各光阑依次通过其前面光学系统成像
      • （2）由轴上物点对各光阑的像作张角
      • （3）找出张角最小者（张角最小的像对应的光阑即为孔径光阑）
      • 注意事项
        • 系统孔径光阑总是相对于一定物点而言的！
    • （4）视场光阑的确定方法
      • （1）将系统各光阑依次对前面的系统成像，求出系统入瞳
      • （2）对所有像对入瞳中心作张角
      • （3）找出张角最小者（该像对应光阑即为系统视场光阑）
• 2. 像差
  • （1）像差
    • 定义
      • 偏离理想成像的现象
    • 产生原因
      • 成像不满足傍轴条件
  • （2）像差分类
    • 单色像差
    • 色差
  • （3）单色像差与校正
    • （1）球差
      • 定义
        • 宽光束经透镜后不会聚，在屏上形成大小不同的弥散圆斑
      • 球差量度
        • 表达式
        • 对于会聚透镜有δs>0
      • 球差示意图
    • （2）彗差
      • 定义
        • 轴外傍轴物点宽光束经透镜后，在像平面上不交于一点，而形成彗星状亮斑。
      • 彗差示意图
    • （3）像散
      • 定义
        • 远轴物点细光束经透镜后，像点成子午焦线，弧矢焦线或弥散圆
    • （4）畸变
      • 定义
        • 离轴高度不同的物点，横向放大率不同导致的像面畸变
  • （4）色差和校正
    • （1）色差
      • 定义
        • 来自同一物体
          • 不同色光所成像
            • 大小位置都不同
              • 的现象
    • （2）消色差条件
      • 相同材料的两个薄透镜组合起来
        • 使间距等于两透镜焦距和的一半
          • 即
          • 该方法用于消除放大率色差
• 3. 人眼
  • （1)人眼的调节功能
  • (2）简化眼模型
  • （3）视见函数
    • 公式
    • 含义
      • 表示人眼对各种波长光的相对敏感度
• 4. 放大镜和目镜
  • （1）视角放大率
    • 视角
      • 定义
        • 物体对简化眼
          • 折射球面曲率中心
            • 的张角
    • 视角放大率
      • 公式
    • 注意事项
      • 上式中，计算U和Y时，对于放大镜或者显微镜。，物体在明视距离处；对于望远镜，物体在所观察的位置，通常在无限远处。式中的U、U'，或Y、Y'是在两种状态下的视角或视网膜上的像高，因此不是共轭量。
  • （2）放大镜
    • 放大镜放大率
      • 公式
  • （3）目镜
    • （1）惠更斯目镜
      • 构造
        • 两个相同材料平凸透镜组成， 且凸面都迎光
      • 消放大率色差条件
      • 特点
        • 结构简单、视场大
      • 用途
        • 常用于生物显微镜和金相显微镜等仪器中
      • 示意图
    • （2）冉斯登目镜
      • 构造
        • 两种相同材料平凸透镜组成，凸面相向，平面向外 （有一种结构的形式为f1'=f2'=a，d=2a/3。不满足消放大率色差条件）
      • 特点
        • 可单独用作放大镜观察实物，在目镜物方焦面加标尺， 可对被观察物体或它的实像进行长度测量。
      • 示意图
• 5. 显微镜
  • （1）显微镜光学结构
    • 显微镜光学结构示意图
    • 结构
      • 包含两组透镜， 一组焦距极短物镜Lo， 一组目镜
  • （2）显微镜视角放大率
    • 公式
  • 系统焦距
    • 公式
  • （3）调节
    • 1.调节镜筒与物的距离，使中间像位于目镜物方焦点 2。经目镜生成放大虚像位于无穷远处
    • 或调节显微镜，使最后像位于明视距离处
• 6.望远镜
  • （1）望远镜组成
    • 结构
      • 包含两组透镜，一组物镜，一组目镜
    • 开普勒望远镜结构示意图
  • （2）望远镜的放大率
    • 公式
  • （3）调节
    • 调节物镜与目镜距离， 使经物镜的像位于目镜焦平面， 最后像位于无穷远处