放大镜的放大率课件.ppt

1、掌握：掌握：单球面折射公式、共轴球面系统的单球面折射公式、共轴球面系统的 计算、近视眼和远视眼的矫正及其计算、近视眼和远视眼的矫正及其 计算、显微镜的分辨距离和物镜的计算、显微镜的分辨距离和物镜的 数值孔径数值孔径熟悉：熟悉：放大镜的放大率、光学纤维导光、放大镜的放大率、光学纤维导光、 导象原理导象原理了解：了解：眼的折光作用、散光眼和老光眼的眼的折光作用、散光眼和老光眼的 成因及其矫正、显微镜放大率、电成因及其矫正、显微镜放大率、电 子显微镜的原理子显微镜的原理 思考题：1.单球面折射公式的适用范围是什么？公式中象距、物距、球面曲率半径的符号如何确定？公式中n1、n2如何确定？2.焦度的物理

2、意义和单位是什么？焦度和薄透镜焦距有何关系？3.共轴球面系统中虚实物如何判定？4.矫正屈光不正时，薄透镜成象公式中的象距、物距与矫正前后的近点或远点有何关系？5.显微镜的放大率和分辨率有何区别？6.提高分辨率可采取哪些措施？一、单球面折射一、单球面折射1.单球面折射公式(前提条件：近轴光线)()()(sinsin122121221121nnnnnnininiirAPCPAPvAPIPAPuAPOPAPrnnvnun1221)(1221nnnn符符号号法法则则入射光折射光实物实物 u u0虚物虚物 u u0 0UU实象实象v v 0虚象虚象v v 0 0入射光折射光VV符符号号法法则则凸面迎着入

3、射光，凸面迎着入射光，r r 0凹面迎着入射光，凹面迎着入射光，r r 0 0入射光折射光入射光折射光折射率折射率:入射光入射光所处媒质为所处媒质为n n1 1折射光折射光所处媒质为所处媒质为n n2 2n1n2n1n22. 折射本领第一焦点第一焦点F1 1：主光轴上点光源在此主光轴上点光源在此发出的光束经折射后为发出的光束经折射后为平行光的点平行光的点rnnnun1221第一焦距第一焦距（F F1 1至球面顶点至球面顶点P P的距离）：的距离）：rnnnf1211第二焦点第二焦点F F2 2：平行于主光轴的光束平行于主光轴的光束位折射后会聚在此的点位折射后会聚在此的点 第二焦距（F2至球面顶

4、点P的距离）：rnnnf1222rnnvnn12213、焦度(focal power)rnnfnfnD122211焦度焦度D D 的单位：屈光度（的单位：屈光度（f f 以以m m为单位）为单位）焦度越大，折射本领越强焦度越大，折射本领越强1 屈光度= 100度求图示简约眼的第一、第二焦距。求图示简约眼的第一、第二焦距。【解】【解】rnnfnfnD122211mmrnnnf155133. 111211mmrnnnf205133. 133. 11222二、共轴球面系统二、共轴球面系统1. 计算方法 以单球面折射公式为基础，逐个球面计算，以单球面折射公式为基础，逐个球面计算， 求得最后求得最后 成

5、象位置：成象位置：物物第一球面第一球面 折射折射( (象物象物) )第二球面第二球面 折射折射( (象物象物) ) 一玻璃球一玻璃球(n(n1.5)1.5)半径为半径为1010厘米厘米, ,点光源点光源放在球面前放在球面前4040厘米处厘米处, ,求近轴光求近轴光线通过玻璃球后线通过玻璃球后所成的像。所成的像。 1015 . 15 . 14011vV160厘米 105 . 111405 . 12vv2114厘米 2. 虚实物判断方法虚实物判断方法 前一球面成象位于次一球面之前，此象前一球面成象位于次一球面之前，此象为次一球面的实物；为次一球面的实物； 前一球面成象位于次一球面之后，此象前一球面

6、成象位于次一球面之后，此象为次一球面的实虚物。为次一球面的实虚物。 以折射面为界,入射光线和折射光线分居两侧物与入射光线同侧为实,异侧为虚,象与折射光线同侧为实,异侧为虚。 P.161/4. P.161/4. 【解】【解】rnnvnun1221101 . 15 . 15 . 1201 . 11vcmv100130cm?,10, 5 . 1, 1 . 1,201211vcmrnncmu105 . 13 . 13 . 11205 . 12vcmrvu120212cmv3 .1732?,10, 3 . 1, 5 . 1232vcmrnn空气中一折射率为空气中一折射率为1.61.6的玻璃棒，长的玻璃棒

7、，长32cm32cm，左端切平，另一端磨成半径为左端切平，另一端磨成半径为12cm12cm的半球面，在的半球面，在棒的左端外有一物体放在棒的轴线上，距平面端棒的左端外有一物体放在棒的轴线上，距平面端10cm10cm，求最后象的位置。，求最后象的位置。【解】【解】rnnvnun122116 . 16 . 11011vcmv161126 . 111486 . 12vcmv602半径为半径为R R，折射率为，折射率为1.51.5的玻璃球置于空气的玻璃球置于空气中，一点光源放于玻璃球外何处，经玻璃球折射后中，一点光源放于玻璃球外何处，经玻璃球折射后向右成平行光？向右成平行光？【解】【解】Ru5 . 1

8、115 . 12Ru32RRu15 . 15 . 11121Ru rnnvnun1221 第二节第二节 共轴球面系统的三对基点共轴球面系统的三对基点 一三对基点一三对基点 1两焦点 : 把点光源放在主光轴上的某一点，若它的光束通过折射系统后变为平行于主光轴的光束，则这一点称为共轴系统的第一主焦点F1 . 平行于主光轴的光束，通过折射系统后与主光轴相交的点称为第二主焦点F2. 2两主点 通过F1的入射线(1)和它通过系统后的射出线延长(图中虚线)，得交点A1。通过A1作一垂直于主光轴的平面，交主光轴于H1，H1称为第一主点，平面A1H1B1则称为第一主平面。同样，把平行于主光轴的入射光线(2)与

9、射出线延长，可以求得第二主点H2和第二主平面A2H2B2。3两节点 在共轴系统的主光轴上还可以找到两个点N1和N2，从任何角度向N1入射的光线(3)都以同样的角度由N2射出。 N1和N2分别称为第一节点和第二节点。 二二.作图法求像作图法求像三条光线中的任意两条用作图法求出所成的像三条光线中的任意两条用作图法求出所成的像 通过第一主焦点通过第一主焦点F F1 1的光线的光线(1)(1)在第一主平面折在第一主平面折 射后平行于主光轴射出。射后平行于主光轴射出。 平行于主光轴的光线平行于主光轴的光线(2)(2)在第二主平面折射后在第二主平面折射后通过第二主焦点通过第二主焦点F F2 2。 通过第一

10、节点通过第一节点NN1 1的光线从第二节点的光线从第二节点NN2 2平行平行于原来方向射出。于原来方向射出。 三.计算法 (折射系统最初和最后的折射率相同)则f1f2，且二节点分别与二主点重合 u1fv11+u为物体到第一主平面的距离v为像到第二主平面的距离物物角角膜膜水水状状液液 瞳孔瞳孔( (虹膜虹膜) )水水晶晶体体视视网网膜膜感感光光自动调节曲率半径自动调节曲率半径( (折射本领折射本领焦度焦度) )，眼的这种机能称为调眼的这种机能称为调节节古氏平均眼古氏平均眼 简简 约约 眼眼 1. 1. 远点远点( (far pointfar point 眼不调节时能看清物体的最远位置。眼不调节时

11、能看清物体的最远位置。正视眼：正视眼： 无穷远无穷远近视眼：近视眼： 眼前一定距离眼前一定距离远视眼：远视眼： 眼后（虚远点）眼后（虚远点）2. 2. 近点近点( (near point)near point)眼最大调节时能看清物体的最近位置眼最大调节时能看清物体的最近位置正视眼：正视眼： 眼前眼前10101212厘米厘米近视眼：近视眼： 1010厘米厘米远视眼：远视眼： 1212厘厘米米3. 3. 明视距离明视距离正常光照下不使眼高度调节正常光照下不使眼高度调节 而过分疲劳的距离而过分疲劳的距离2525cmcm二、眼的屈光不正及矫正二、眼的屈光不正及矫正1. 1. 近视眼近视眼（近点：（近点

12、： 10 cm 10 cm、远点：、远点： 12cm12cm、远点：在网膜后、远点：在网膜后) )矫正：配一副凸透镜，使矫正：配一副凸透镜，使远物远物所所( (成实象成实象) )与与 ( (虚远点虚远点) )重合重合计算：计算：fvu111f1211一远视眼的远点在眼后一远视眼的远点在眼后2 2米处，今欲使其在眼米处，今欲使其在眼不调节时能看清远方的物体，不调节时能看清远方的物体，问应配戴多少度问应配戴多少度的凸透镜镜片的凸透镜镜片? ? u = v = 2米 度屈光度505 . 0211fD一远视眼的近点在眼前一远视眼的近点在眼前9090厘米处，欲使他最近厘米处，欲使他最近能看清眼前能看清眼

13、前1515厘米处的物体，厘米处的物体，应配戴多少度的应配戴多少度的凸透镜镜片凸透镜镜片? ? u u1515厘米，厘米， v v - 90- 90厘米厘米 f190. 0115. 01度屈光度55656. 518. 011fD3. 3. 散光眼散光眼原因：角膜球面不匀称，不同方向具有原因：角膜球面不匀称，不同方向具有 不同曲率不同曲率矫正：用适当的（方向、凹凸）柱面透镜矫正：用适当的（方向、凹凸）柱面透镜4. 4. 老光眼老光眼 原因：眼调节功能的衰退，看近物屈光不原因：眼调节功能的衰退，看近物屈光不 够，近点同远视眼，远于正视眼够，近点同远视眼，远于正视眼矫正：凸透镜矫正：凸透镜 例如某一眼

14、球角膜在纵向曲率半径正常小，水平例如某一眼球角膜在纵向曲率半径正常小，水平曲率半径最大，屈光不够，用圆柱面凸透镜矫正：曲率半径最大，屈光不够，用圆柱面凸透镜矫正： （单纯远视散光）（单纯远视散光）某眼近点在眼前某眼近点在眼前4545厘米处，戴上厘米处，戴上+500+500度镜片后能看清的最近物体在何处？度镜片后能看清的最近物体在何处？【解】【解】fvu111545.011ucmmu85.131385. 0一患者戴上一患者戴上+400+400度的眼镜矫正屈光不正度的眼镜矫正屈光不正后，近点在眼前后，近点在眼前10cm10cm处，远点同正视眼。此患者处，远点同正视眼。此患者眼睛的屈光不正为眼睛的屈

15、光不正为 ，不戴眼镜时的近点，不戴眼镜时的近点在在 ，远点在，远点在 。【解】【解】矫正前近矫正前近点点411.01vcmmv7 .16167. 0矫正前矫正前远点远点411vcmmv2525. 0某人不戴眼镜时能看清某人不戴眼镜时能看清10cm 10cm 到到100cm100cm之间之间的物体，戴上的物体，戴上-100-100度眼镜后，能看清度眼镜后，能看清 到到 之间的物体之间的物体。【解】【解】矫正后矫正后近点近点11 . 011ucmmu1111. 0矫正后矫正后远点远点1111uu某患者眼睛的近点在眼前某患者眼睛的近点在眼前0.50.5米处，而远米处，而远点在眼后点在眼后1 1米，今

16、欲使他在眼不调节时看清远方物米，今欲使他在眼不调节时看清远方物体，应配戴体，应配戴 度的度的 透镜片；戴了此镜透镜片；戴了此镜片后的近点移到眼前片后的近点移到眼前 米处。米处。【解】【解】 f1111mf1 矫正后近点15 . 011umu33. 0一、纤镜（fibrescope）作用：观察体内器官壁情况种类：支气管镜、食道镜、胃镜、肠镜和 膀胱镜等材料：由数万根玻璃纤维有序排列组成(光 学玻璃纤维，直径小于20微米，可 任意弯曲）导光导象原理：ii90A，入射光线沿着纤维内全反射 n0 sinA=n sinn cosA n0 sinAn A2sin1 n sinAn1 sin90on1 si

17、nA= nn1n0 sinA2122211nnnnn光学纤维的数值孔径(numerical aperture N.A.) A（孔径角）越大，光纤导光能力越强n1.62，n11.52，A34n0 sinA2122211nnnnn作用：导光、导象二、放大镜(magnifier)凸透镜凸透镜作 用代替眼的调节， 将视角放大为（将物Y放大为Y）放大倍数放大倍数角放大率：角放大率：)(25cmf已知放大镜焦度为12屈光度，求角放大率。【解】【解】31225. 025. 0)(25Dcmf一、显微镜(microscope)的放大率物镜(objective)目镜(eyepiece)1fsYYm物镜的单向放大

18、率225fYY 目镜的角放大率YYffsmM 2125显微镜放大率二、显微镜的分辨本领（分辨率） dsin=1.22 1. 分辨本领(resolving power)或分辨率(resolution)用最小分辨距离(resolving distance)Z表示：ZnZ1sin61. 0分辨本领照明光波长n物体与物镜之间媒质折射率物体入射到物镜边缘光线与主轴的夹角nsin物镜的数值孔径（N.A）2.提高分辨率的方法：降低和提高n及sin61. 0nZ =42PJOJ1sin一台显微镜的N.A.为1.3，照射光波长5500埃，求分辨本领是肉眼的几倍？【解】【解】mmANZ47106 . 23 . 1

19、105 . 561. 0.61. 03851 . 01106 . 214一油浸物镜恰能分辨每厘米40000条的一组等距线条，光源为波长4500 的蓝光，求显微镜物镜的数值孔径。【解】【解】A.61. 0ANZ098. 1400001105 . 461. 061. 0.5ZAN一架显微镜，用以分辨标本上相距0.25m的细节，目镜成象在明视距离处，而肉眼在明视距离处的分辨距离为0.1mm，如照射光波长为550nm，求显微镜的放大率和物镜的数值孔径N.A.。【解】【解】4001025. 01 . 03min YYM342. 110251055061. 061. 0.89ZAN三、电子显微镜（elec

20、tron microscope）1. 提高分辨本领的理论依据Umvh26.12德布罗意公式： eU= 221mv v = meU2U50KV 0.055AU100KV 0.039 A电磁透镜 2. 电子显微镜成像原理电子源（光源）聚光线圈(聚光镜）标本电子透镜（物镜）中间象电子透镜（目镜）最后象3. 电子显微镜的应用本章小结1.单球面折射rnnvnun12212. 折射本领rnnfnfnD1222113. 共轴球面系统计算物第一球面 折射象物第二球面 折射象物4. 眼的调节眼的折光作用、近点、远点、明视距离5. 眼的屈光不正及矫正近视眼、远视眼、散光眼、老花眼6. 纤镜光纤的导光导象原理7. 放大镜)(25cmf8. 显微镜的放大率1fsYYm物镜的单向放大率)(252cmfYY 目镜的角放大率YYcmffsmM )(2521显微镜放大率9. 显微镜的分辨本领（分辨率）分辨本领1sin61. 0nZnsin物镜的数值孔径（N.A.）10. 电子显微镜成象原理