《光学工程基础 (61).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光学工程基础 (61).pdf（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 1 精密仪器系 光学成像系统的衍射和分辨本领 一、在像面观察的夫朗和费衍射 二、成像系统的分辨本领 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 x y,11x y,2 i RRE x yE x yixxyydx dyikRk2,expexp()11111122孔径面到像面距离有限孔径面到像面距离有限 菲涅耳衍射菲涅耳衍射 精密仪器系 一、在像面观察的夫朗和费衍射一、在像面观察的夫朗和费衍射 像面上的复振幅分布像面上的复振幅分布:精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 3 孔径受会聚球面波照明，在菲涅耳近似下，孔径受会聚球面波照明，在菲涅耳近似下，孔径面上的复振幅分
2、布孔径面上的复振幅分布 为为:E x y(,)11RRE x yikRxyik2,exp()expA111122精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 4 成像系统对近处点物在像面所成的衍射像，成像系统对近处点物在像面所成的衍射像，等价于平面波入射时，等价于平面波入射时，在在 f=R 的透镜焦面上产生的孔径夫朗和费衍射分布的透镜焦面上产生的孔径夫朗和费衍射分布 提供了一种用会聚光提供了一种用会聚光照明在照明在像面得到孔径频谱的方法像面得到孔径频谱的方法 i RRRRE x yxyikx yikxxyy2,expexpd dA111122精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系
3、 5 光学系统的有限孔径与衍射光斑光学系统的有限孔径与衍射光斑 精密仪器系 一个无像差光学系统，对于物点所成的像不是一一个无像差光学系统，对于物点所成的像不是一个点而是一个衍射光斑。这个衍射光斑中的光强个点而是一个衍射光斑。这个衍射光斑中的光强分布与系统孔径的夫琅和费衍射图样完全相同分布与系统孔径的夫琅和费衍射图样完全相同。二、成像系统的分辨本领二、成像系统的分辨本领 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 6 Drf1.220设通光孔直径为设通光孔直径为D，爱里斑的半径：爱里斑的半径：当对点源成像时，衍射斑在其像面上当对点源成像时，衍射斑在其像面上，爱，爱里斑的半径里斑的半径 DrR1.220
4、精密仪器系 R：出瞳距：出瞳距 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 7 1、瑞利判据、瑞利判据 一像点的衍射斑主极大与一像点的衍射斑主极大与 另一像点衍射的第另一像点衍射的第1极小重合极小重合 衍射现象衍射现象光学光学系统分辨细小物体的分辨本领系统分辨细小物体的分辨本领 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 8 S1 S2 S1 S2 S1 S2 能分辨能分辨 恰能分辨恰能分辨 不能分辨不能分辨 1.51.00.50.01510500 2 4 6 8 10 12 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.51.00.50.0121086420精密仪器与机械学系精密仪器与
5、机械学系 9 两物点之角半径两物点之角半径 点物衍射的角半径点物衍射的角半径，两点物可分辨两点物可分辨 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 10 2、典型光学系统的分辨本领、典型光学系统的分辨本领（1）人眼的最小）人眼的最小 可分辨角可分辨角（眼瞳大小）（眼瞳大小）Dee1.22e精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 11（2）望远物镜最小可分辨角）望远物镜最小可分辨角（物镜孔径）（物镜孔径）=DT1.220精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 12 DDMTee望远镜的作用望远镜的作用:角度的放大角度的放大 一般望远镜观测一般望远镜观测 用哈勃望远镜观测
6、用哈勃望远镜观测 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 13（3）照相物镜分辨本领）照相物镜分辨本领 R 视为圆孔夫朗和费衍射，可分辨时，焦面上衍射斑大小为：视为圆孔夫朗和费衍射，可分辨时，焦面上衍射斑大小为：底片的分辨率：底片的分辨率：=ffD1.220fNl mm1.22/1D精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 14 （4）显微物镜的最小可分辨距）显微物镜的最小可分辨距 有限距点物成像，有限距点物成像，像面是孔径的夫朗和费衍射像像面是孔径的夫朗和费衍射像 Drl1.220像方的最小分辨率像方的最小分辨率 精密仪器系 Drll1.2200精密仪器与机械学系精密仪器与
7、机械学系 15 显微物镜成像满足的阿贝正弦条件：显微物镜成像满足的阿贝正弦条件：nuDnunulusinsin1.22sinsin且且 最小可分辨距离：最小可分辨距离：luuD2sinnunusinNAsin0.61nunusin sin精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 16 提高分辨本领途径：提高分辨本领途径：增大数值孔径增大数值孔径NA 减小波长减小波长 电子显微镜用加速的电子束代替光束，电子显微镜用加速的电子束代替光束，电子束波长电子束波长=0.1 nm，分辨本领提高分辨本领提高10 倍倍 用它来观察分子结构用它来观察分子结构 精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械
8、学系 17 例：例：一台显微镜的数值孔径一台显微镜的数值孔径NA=0.9 （1）试求它的最小分辨距离；）试求它的最小分辨距离；（2）使用油浸物镜使数值孔径增大到）使用油浸物镜使数值孔径增大到1.5，使用紫色，使用紫色滤光片使波长减小为滤光片使波长减小为400nm，问它的分辨本领提高多少？，问它的分辨本领提高多少？精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 18 解：（解：（1 1）波长取可见光的平均波长）波长取可见光的平均波长 ，显微镜的最小分辨距离为显微镜的最小分辨距离为 nummmmsin0.93.7 100.610.61 550 10146nm550精密仪器系 精密仪器与机械学系精密仪器与机械学系 19（2）当）当 nm400，NA=1.5 时，时，nummmmsin1.51.6 100.610.61 400 10246分辨本领提高的倍数为分辨本领提高的倍数为 1.6 102.33.7 102414倍倍 精密仪器系