一.光學(xué)儀器及分類第四章光學(xué)儀器的基本原理

（FundamentalPrincipleoftheOpticalInstrument）1.定義:多種光學(xué)元件按一定要求組成的系統(tǒng).2.分類:成實(shí)像:照相機(jī)、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)、投影儀…成虛像:放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等助視儀器.二.實(shí)際光學(xué)儀器按成像性質(zhì):理想成像要求:近軸—近軸物點(diǎn)近軸光線;單色—物體所發(fā)光線是單色的.按性能有顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)…實(shí)際光學(xué)儀器:非近軸和復(fù)色光.會(huì)造成矛盾:1.像的清晰度與像場(chǎng)能量聚焦程度的矛盾;復(fù)色→色差,非近軸→象差幾何光學(xué)觀點(diǎn):必須滿足單色、近軸條件.能量觀點(diǎn):不宜限于近軸區(qū)域,若使像明亮,進(jìn)入光學(xué)儀器的光束盡量寬.2.成像的清晰度與細(xì)節(jié)分辨程度的矛盾;幾何光學(xué)觀點(diǎn):減小象差→滿足近軸條件;波動(dòng)光學(xué)觀點(diǎn):光線越近軸→光束受限越緊→衍射越明顯→像的清晰度越低.像的清晰度與像面亮度及分辨本領(lǐng)不可同時(shí)兼得.4.1人眼的結(jié)構(gòu)（Thestructureofhumaneye）*一.結(jié)構(gòu)角膜:厚度:0.55mm水晶體：

中央:n~1.42,軟外部:n~1.373,硬視網(wǎng)膜：

1億2千5百萬(wàn)細(xì)胞錐狀:顏色，細(xì)節(jié)桿狀:光強(qiáng)，位置中央凹：0.25mm大量錐狀細(xì)胞簡(jiǎn)化眼:人眼是一個(gè)由角膜、水狀液、晶狀體和玻璃液組成的可變焦距的共軸復(fù)雜光具組,能在視網(wǎng)膜上成清晰的像.二.人眼的調(diào)節(jié)功能為使不同距離的物體能在視網(wǎng)膜上成清晰的像而改變眼睛焦距的過(guò)程.人眼的調(diào)節(jié)方式:自動(dòng)調(diào)節(jié)(自調(diào)節(jié))和被動(dòng)調(diào)節(jié)(矯正).1.自調(diào)節(jié)正常人眼靠睫狀肌的松弛和緊張來(lái)改變晶狀體的曲率半徑從而改變?nèi)搜劢咕嗟倪^(guò)程是自動(dòng)完成的.說(shuō)明:1).自調(diào)節(jié)有一定限度:近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)之間;遠(yuǎn)點(diǎn):人眼能看清的最遠(yuǎn)點(diǎn).人眼看遠(yuǎn)點(diǎn)處物體時(shí)睫狀肌處于完全松弛狀態(tài)晶狀體的曲率半徑最大.2).人眼疲勞程度與睫狀肌的松緊程度有關(guān);近點(diǎn):人眼能看清的最近點(diǎn).人眼看近點(diǎn)處物體時(shí)睫狀肌處于最緊張的狀態(tài)晶狀體的曲率半徑最小.看遠(yuǎn)物時(shí)肌肉松弛,不易疲勞;看近物時(shí)肌肉緊張,容易疲勞.3).近點(diǎn)遠(yuǎn)點(diǎn)的調(diào)節(jié)范圍隨年齡增長(zhǎng)而變化;近點(diǎn)變化:幼年—7～8cm,中年—25cm,老年—1～2m;遠(yuǎn)點(diǎn)變化:幼年—無(wú)限遠(yuǎn),老年—數(shù)米;隨年齡增長(zhǎng),肌肉老化,自調(diào)節(jié)范圍縮小.4).適當(dāng)照明下,正常眼觀察眼前25cm處的物體是輕松的,且能看清物體的細(xì)節(jié),稱25cm的距離為明視距離.2.人眼的缺陷及矯正—被動(dòng)調(diào)節(jié):外加輔助儀器改變焦距的過(guò)程.具備完善自調(diào)節(jié)功能的人眼稱正常眼,反之稱非正常眼.1).近視眼:遠(yuǎn)點(diǎn)在有限距離的人眼.特點(diǎn):晶狀體曲率半徑比正常眼小,外形凸出;像方焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜前,焦距短.2).遠(yuǎn)視眼:近點(diǎn)比正常眼遠(yuǎn)的人眼.特點(diǎn):晶狀體曲率半徑比正常眼大;像方焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜后,焦距長(zhǎng).眼鏡校正遠(yuǎn)視近視3).散光眼:角膜為橢球面的人眼,橫向和縱向聚焦不在一個(gè)平面上.橢球有兩個(gè)對(duì)稱平面,分別包含長(zhǎng)、短軸,因而具有兩個(gè)不同的焦距,主軸上的一個(gè)物點(diǎn)將成兩條像線—像散.近視度=視度×100例：L=1m時(shí)，近視度=100度；L=0.5m時(shí)，近視度=200度；矯正方法:戴柱面透鏡,利用其像散作用與散光眼的像散相抵消.近(遠(yuǎn))視+散光:戴一付一面為球面一面為柱面的透鏡,球面矯正近(遠(yuǎn))視,柱面矯正散光.解：已知例1.一個(gè)遠(yuǎn)點(diǎn)在0.2m的近視眼戴上眼鏡后遠(yuǎn)點(diǎn)可恢復(fù)到無(wú)窮遠(yuǎn),求所戴眼鏡的度數(shù).遠(yuǎn)點(diǎn)OF′P矯正前OF′遠(yuǎn)點(diǎn)OF′P’矯正后解：已知例2.求一個(gè)近點(diǎn)在1.25m的遠(yuǎn)視眼所戴眼鏡的度數(shù).矯正后近點(diǎn)OF′明視距離矯正前OF′明視距離近點(diǎn)OF′明視距離三.人眼的視角定義:被觀察物對(duì)人眼光心的張角稱為人眼的視角.人眼對(duì)物體大小的感覺(jué)是以該物體在視網(wǎng)膜上所成的像對(duì)光心的張角來(lái)衡量.UO-y′Ps′y-s4.2助視儀器的放大本領(lǐng)助視儀器:幫助人眼(正常、非正常)看清物體(遠(yuǎn)、近、大、小)的光學(xué)儀器.一.放大本領(lǐng)線狀物通過(guò)助視儀器和眼睛所構(gòu)成的光具組在視網(wǎng)膜上形成像的長(zhǎng)度為l’;直接通過(guò)肉眼觀察放在助視儀器原來(lái)所成虛像平面上的同一物,在視網(wǎng)膜上所成像的長(zhǎng)度為l.1.定義:即像對(duì)眼的張角U’與物體直接對(duì)眼的張角U之比.注意:1).必須將物放在同一特定位置比較兩像大小;放大鏡和顯微鏡:明視距離(25cm);望遠(yuǎn)鏡:無(wú)窮遠(yuǎn).2).近軸條件下M等于兩視角U’和U之比;3).助視儀器的作用是增大人眼的視角,改善和擴(kuò)展視野;4).放大本領(lǐng)和角放大率的區(qū)別:U’,U:是對(duì)有無(wú)助視儀器時(shí)的視角,不是共軛量;u’,u:是對(duì)一個(gè)光具組的出入線的傾角,是一對(duì)共軛量;二.放大鏡1.定義:幫助人眼看清微小物體及其細(xì)節(jié)的助視儀器.作用:將被觀察物體成一放大虛像,從而增大其對(duì)人眼的視角,并非將物體移近.2.放大本領(lǐng)物體經(jīng)透鏡成一放大虛像的視角為:物體置于明視距離處的視角為:放大本領(lǐng):

M與f’成反比,由于短焦距透鏡的像差大,M很大的放大鏡沒(méi)有實(shí)用價(jià)值,常用放大鏡M

≤3×,采用復(fù)合透鏡,可使M達(dá)到20×.例:f’=10cm,M=2.5倍,記為2.5×;(f’要以cm為單位)4.3目鏡(eyepiece）放大鏡是一種通過(guò)直接放大實(shí)物達(dá)到增大視角的助視儀器,而目鏡是一種放大像的助視儀器.一.目鏡1.定義:用于觀察其他光學(xué)系統(tǒng)所成像的放大鏡.性質(zhì):放大鏡由復(fù)合透鏡組構(gòu)成的放大光具組.作用:放大其他光具組所成的像,從而增大視角.

復(fù)雜的助視儀器總是由物鏡和目鏡組成,靠近物體的稱物鏡,靠近人眼的是目鏡.目鏡通過(guò)放大物鏡所成的像達(dá)到增大人眼視角的作用.要求:1).具有較高的放大本領(lǐng)和較大的視角;2.結(jié)構(gòu):場(chǎng)鏡+視鏡+(分化板或刻度尺).場(chǎng)鏡:面向物體(即物鏡的像)的透鏡(或透鏡組).2).具有一定的矯正色差和像差的能力.目鏡通常由兩個(gè)或多個(gè)透鏡組合而成.視鏡:接近人眼的透鏡(或透鏡組).分化板:包含可移動(dòng)叉絲的透明刻度尺,用于提高測(cè)量精度.二.惠更斯目鏡（Huygenseyepiece）1.結(jié)構(gòu):兩個(gè)同種玻璃的平凸透鏡組成.2.特點(diǎn):2).場(chǎng)鏡的焦距等于視鏡焦距的3倍,兩者間的距離等于視鏡焦距的2倍,即f1’=3f2’,d=2f2’;3).適當(dāng)調(diào)節(jié)物鏡和目鏡的距離,使Q’恰好落在視鏡的物方焦平面上,使出射光成為平行光;1).場(chǎng)鏡和視鏡都是凸面向著物鏡;4).由于場(chǎng)鏡的物為虛物,該目鏡無(wú)法對(duì)物鏡所成的像進(jìn)行測(cè)量;5).分化板應(yīng)配制在F2Q’處,用于測(cè)量場(chǎng)鏡的像的大小.由于分化板僅對(duì)視鏡成像,場(chǎng)鏡的消像差作用未起作用,因而視鏡的像差將使分化板的像僅在中央部分清晰,測(cè)量誤差較大;6).此目鏡的視角大(可達(dá)40o)結(jié)構(gòu)緊湊,適用于生物顯微鏡.整個(gè)目鏡的物方焦點(diǎn)在兩透鏡之間,不能直接觀察實(shí)際物體.二.冉斯登目鏡（Ramsdeneyepiece）1.結(jié)構(gòu):兩個(gè)同種玻璃的平凸透鏡組成.2特點(diǎn):1).場(chǎng)鏡、視鏡凸面相向,平面向背;2).場(chǎng)鏡、視鏡焦距相等,兩鏡中心間距等于每一透鏡焦距的2/3,f1’=f2’,d=2f1’/33).適當(dāng)調(diào)節(jié)物鏡和目鏡的距離,使Q’恰好落在視鏡的物方焦平面上,使出射光成為平行光;4).由于場(chǎng)鏡的物為實(shí)物,可用其對(duì)物鏡所成的像進(jìn)行測(cè)量.分化板應(yīng)配制在FQ處,用于測(cè)量場(chǎng)鏡的像的大小;由于分化板同物FQ一樣既對(duì)場(chǎng)鏡也對(duì)視鏡成像,場(chǎng)鏡的消像差起作用;在大范圍內(nèi)清晰成像,測(cè)量精度高;5).此目鏡可用于觀察像,也可用于觀察物,并可用配備的分化板對(duì)物鏡所成的像進(jìn)行測(cè)量,適用于測(cè)微目鏡.兩種目鏡均能放大像,增大人的視角,但冉鏡可用于直接觀察實(shí)物,配上分化板可對(duì)精確測(cè)量實(shí)物和物鏡所成的像的長(zhǎng)度.4.4顯微鏡(Microscopes)的放大本領(lǐng)能幫助人眼觀察微小物體的放大鏡稱為顯微鏡.顯微鏡與放大鏡起相同的作用，但放大鏡結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，放大率在15×以下，而顯微鏡由物鏡和目鏡兩組鏡頭組成,其放大本領(lǐng)可達(dá)到1000多倍，遠(yuǎn)大于簡(jiǎn)單放大鏡和目鏡.一.顯微鏡的結(jié)構(gòu)目鏡:焦距fe較長(zhǎng);物鏡:焦距f較短;物PQ置于物鏡的物方焦平面F1之外附近，經(jīng)物鏡成放大實(shí)像P’Q’,再經(jīng)目鏡放大，在明視距離處成虛像P’’

Q’’.

二.光路圖Fo’FeLoLeΔ三.顯微鏡的放大本領(lǐng)物鏡將物成像在目鏡的第一焦點(diǎn)內(nèi)側(cè)處整個(gè)系統(tǒng)的像方焦距為:1.表達(dá)式:顯微鏡作為放大鏡的放大本領(lǐng):即物鏡的放大倍數(shù),”-”成倒立的像.2.討論:為保證成盡量大的像,f’o、f’e很小,光學(xué)間隔Δ≈鏡筒之長(zhǎng)l1).由于F’o與O1

幾乎重合,l≈x’o為目鏡的放大本領(lǐng).顯微鏡的放大本領(lǐng)等于物鏡的橫向放大率與目鏡放大本領(lǐng)的乘積.例:物鏡βo=40×,目鏡Me=5×,則M=200×4).顯微鏡也是將物體直接放大,達(dá)到增大視角的目的.5).顯微鏡將微小物體成放大的像,常用于觀察近距離處肉眼難以看清的細(xì)小物體.解：目鏡常有的倍數(shù)為10×，15×，而物鏡有3×，5×，10×，40×，60×，100×，可選擇物鏡的倍率為-5×，目鏡的倍率為10×例3.試設(shè)計(jì)一顯微鏡系統(tǒng)，要求其視角放大率為-50×，并要求物鏡的物像共軛距為180mm.將兩塊焦距皆為25mm的透鏡，二者間隔為175mm，可得到總視角放大率為-50×的簡(jiǎn)單顯微鏡.解：人眼直接看這間距為0.001mm兩點(diǎn)時(shí)，其對(duì)人眼的張角為：例4.試設(shè)計(jì)一顯微鏡，間距為0.001mm的兩點(diǎn)經(jīng)這臺(tái)顯微鏡所成的像對(duì)人眼的張角為2′.可以有兩種倍率分配方案：一種取物鏡β=-10×，目鏡Me=15×；另一種取物鏡β=-15×，目鏡Me=10×.要設(shè)計(jì)的顯微鏡的視角放大率應(yīng)為：4.5望遠(yuǎn)鏡的放大本領(lǐng)（Amplifyingpoweroftelescope）一.定義:幫助人眼觀察遠(yuǎn)處物體的放大鏡.作用:將遠(yuǎn)物從物空間移至望遠(yuǎn)鏡的像空間,從而增大人的視角,所以人眼對(duì)望遠(yuǎn)鏡的像空間的觀察代替了對(duì)物空間的觀察.性質(zhì):是一種放大鏡.只是不是將物體直接放大,而是將遠(yuǎn)物移近,從而增大視角.1.結(jié)構(gòu):物鏡系統(tǒng)+目鏡系統(tǒng)2.分類:二.結(jié)構(gòu)及分類1).按物鏡種類:反射式望遠(yuǎn)鏡,物鏡為反射鏡;折射式望遠(yuǎn)鏡,物鏡為透鏡;2).按目鏡種類:開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡:目鏡為會(huì)聚透鏡;伽利略望遠(yuǎn)鏡:目鏡為發(fā)散透鏡;1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：物鏡和目鏡均為會(huì)聚透鏡,物鏡像方焦點(diǎn)F1’和目鏡的物方焦點(diǎn)F2重合.2.光路原理:無(wú)窮遠(yuǎn)物Q經(jīng)物鏡系統(tǒng)會(huì)聚于像方焦平面(目鏡的物方焦平面)Q’處,再經(jīng)目鏡后成倒立實(shí)像Q”于無(wú)限遠(yuǎn)處,出射光為平行光.三.開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡（Keplertelescope）3.放大本領(lǐng):觀察遠(yuǎn)物,人眼前后移動(dòng)距離不大時(shí),U不變.即去掉目鏡,將人眼移到P’處時(shí),視角U:最后的像對(duì)人眼的視角U’’:放大本領(lǐng):注意:1).f1’>0,f2’>0,M<0,故形成的是倒立的像.2).物鏡的焦距f1’越長(zhǎng),目鏡的焦距f2’越短,則M越大.3).目鏡的物方焦平面在鏡筒內(nèi),可放置分化板叉絲進(jìn)行測(cè)量.4).眼睛的位置O在鏡筒外,視場(chǎng)較大.5).鏡筒長(zhǎng)度L=f1’+f2’,鏡筒較長(zhǎng).

四.伽俐略望遠(yuǎn)鏡（Galileotelescope）1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):目鏡為發(fā)散透鏡,物鏡為會(huì)聚透鏡,且物鏡的像方焦點(diǎn)和目鏡的物方焦點(diǎn)重合.2.光路原理:遠(yuǎn)物Q射來(lái)的平行光束,經(jīng)物鏡會(huì)聚后,原來(lái)應(yīng)成實(shí)像于Q’,這對(duì)于目鏡來(lái)說(shuō)應(yīng)作為虛物,最后成正立像P”Q”于無(wú)窮遠(yuǎn)處.3.放大本領(lǐng):無(wú)窮遠(yuǎn)物體對(duì)人眼所張的視角U:最后的像對(duì)人眼的視角U’’:放大本領(lǐng):注意:1).f1’>0,f2’<0,M>0,故形成的是正立的虛像.2).目鏡的物方焦平面在鏡筒外,無(wú)法放置分化板.3).眼睛的位置O理論上位于在鏡筒內(nèi),實(shí)際進(jìn)入眼睛的光束范圍因此而受到限制,故視場(chǎng)較小.4).鏡筒長(zhǎng)度L=f1’-f2,筒長(zhǎng)較短.由于光學(xué)間隔為零，給望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)帶來(lái)顯著特點(diǎn):1.望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)是一個(gè)無(wú)焦系統(tǒng)，合成焦距無(wú)窮大;即入射光出射光均為平行光；2.整個(gè)系統(tǒng)的橫向放大倍數(shù)是定數(shù)，與物體位于何處無(wú)關(guān)，即系統(tǒng)的橫向放大率不再是物距的函數(shù).五.激光擴(kuò)束器1.定義:將光束的橫截面擴(kuò)大的光學(xué)儀器.激光擴(kuò)束器:將激光束的橫截面擴(kuò)大的光學(xué)儀器.2.裝置:倒用的折射式望遠(yuǎn)鏡是很好的激光擴(kuò)束器.顯微鏡的物鏡(40×、100×),也可作簡(jiǎn)單的激光擴(kuò)束器.六.反射式望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu):大型天文望遠(yuǎn)鏡的物鏡是用孔徑大的反射鏡制成的.特點(diǎn):消色差，校正球差.牛頓反射物鏡格雷戈里反射物鏡拋物面橢球面拋物面拋物面雙曲面卡斯格倫反射物鏡施密特反射物鏡球面鏡校正透鏡例5.一伽俐略望遠(yuǎn)鏡,物鏡與目鏡相距12cm,若視角放大率為4,問(wèn)物鏡與目鏡的焦距各為多少?解:例6.設(shè)計(jì)一架4倍的望遠(yuǎn)鏡.已有一塊焦距為50cm的凸透鏡作為物鏡,問(wèn)當(dāng)制成開(kāi)普勒型與伽利略型望遠(yuǎn)鏡時(shí)目鏡焦距各為多少?筒長(zhǎng)各為多少?解:4.6光闌（stop）光瞳（pupil）

一.光學(xué)成像系統(tǒng)的光闌1.定義:光學(xué)系統(tǒng)中凡是對(duì)光能量有限制作用的元件.如:透鏡的外緣,開(kāi)孔(照相機(jī)的光圈),光屏(底片的尺寸)…2.有效光闌:光學(xué)系統(tǒng)中,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)光能量的傳播范圍起決定性作用的那個(gè)光闌.PP’加入光闌,光束受到限制改變光闌的位置,對(duì)光束的限制作用改變.PP’PP’對(duì)光束起限制作用的是透鏡本身.改變光源P的位置,透鏡對(duì)光束的限制作用改變.對(duì)光束起限制作用的是光闌.PP’PP’注意:有效光闌的確定是以成像物體的確定為前提,即同一系統(tǒng)中,當(dāng)物體的位置不同時(shí),有效光闌可能不同.(1)保證近軸條件,改善成像質(zhì)量(像的清晰度),但不改變像的形狀和位置;3.光闌的作用：(3)控制成像空間的范圍,控制像面大小．(2)調(diào)節(jié)和控制成像光束的立體角,即光流的大小,調(diào)節(jié)像的亮度;立體角小時(shí)可加深成像的縱向范圍,控制景深;4.光闌的種類:(1)有效光闌:諸擋光孔中,最有效的控制成像光束光能量者,即控制成像光束的立體角,簡(jiǎn)稱孔闌．(2)視場(chǎng)光闌:諸擋光孔中,最有效的控制成像物空間范圍者,簡(jiǎn)稱場(chǎng)闌．瞳孔人眼瞳孔:有效光闌,窗窗:視場(chǎng)光闌.物點(diǎn)ABA’B’有效光闌視場(chǎng)光闌底片二.光瞳（pupil）

有效光闌的作用:限制軸上物點(diǎn)成像光束的孔徑角.注意:確定有效光闌首先要明確是對(duì)主軸上哪個(gè)物點(diǎn)的孔闌.入射光瞳(入瞳):有效光闌對(duì)前方光學(xué)系統(tǒng)所成的像.出射光瞳(出瞳):有效光闌對(duì)后方光學(xué)系統(tǒng)所成的像.入瞳對(duì)軸上物點(diǎn)的張角稱入射孔徑角.出瞳對(duì)軸上物點(diǎn)的共軛像點(diǎn)的張角稱出射孔徑角.方法:將系統(tǒng)中各光闌分別經(jīng)其前面的光學(xué)元件成像于系統(tǒng)的物空間,其中對(duì)軸上物點(diǎn)張角最小的那個(gè)像所對(duì)應(yīng)的光闌稱系統(tǒng)的有效光闌.三.有效光闌、入瞳、出瞳的確定方法光闌為孔闌,其相對(duì)于前面的光學(xué)元件的像為入瞳,入瞳相對(duì)P點(diǎn)所張的角為入射孔徑角.P孔闌后面無(wú)光學(xué)元件,其對(duì)后所成的像即為其本身,即孔闌也為出瞳;出瞳相對(duì)P的像點(diǎn)P’所張的角為出射孔徑角.P’入瞳有效光闌P有效光闌入瞳出瞳P’在這個(gè)系統(tǒng)中，有效光闌同時(shí)也是出瞳有效光闌入瞳--有效光闌對(duì)前方系統(tǒng)成的像入射孔徑角出射孔徑角uu’在這個(gè)系統(tǒng)中，有效光闌同時(shí)也是入瞳有效光闌出瞳--有效光闌對(duì)后方系統(tǒng)成的像uu’入射孔徑角出射孔徑角uu’有效光闌出瞳入瞳？？入瞳出瞳有效光闌共軛共軛入瞳？出瞳入瞳出瞳共軛相對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)四.討論1.有效光闌在系統(tǒng)的最前面,則有效光闌與入瞳重合;有效光闌在系統(tǒng)的最前后面,有效光闌與出瞳重合.2.入瞳、出瞳可能是實(shí)像也可能是虛像;3.入瞳并非一定在出瞳的前面;4.通過(guò)有效光闌中心的光線稱為主光線,由于共軛性入瞳、出瞳的中心也在主光線上;5.人眼的有效光闌就是瞳孔;6.有效光闌、入瞳和出瞳均是對(duì)給定物點(diǎn)而言的.五.視場(chǎng)光闌(fieldstop)入窗出窗視場(chǎng)光闌的作用:限制成像范圍,即限制軸外光束.注意:確定場(chǎng)闌首先要給出入瞳中心.方法:將系統(tǒng)中各光闌分別經(jīng)其前面的光學(xué)元件成像于系統(tǒng)的物空間,其中對(duì)入瞳中心張角最小的那個(gè)像所對(duì)應(yīng)的光闌稱系統(tǒng)的場(chǎng)闌.入窗:場(chǎng)闌對(duì)前方光學(xué)元件成在系統(tǒng)物空間的像.出窗:場(chǎng)闌對(duì)后方光學(xué)元件成在系統(tǒng)像空間的像.入射窗對(duì)入瞳中心的張角稱物方視場(chǎng)角.出射窗對(duì)出瞳中心的張角稱像方視場(chǎng)角.確定入瞳后,入瞳相對(duì)其他像所張角最小者所對(duì)應(yīng)的物為視場(chǎng)光闌.視場(chǎng)光闌對(duì)前面光學(xué)元件的像為入窗對(duì)后面的光學(xué)元件的像為出窗.PP有效光闌入瞳視場(chǎng)光闌入窗出窗通過(guò)入瞳中心、孔徑光闌和出瞳中心的光線叫做主光線.場(chǎng)闌一般放置在物面、像面，或中間像面上.入窗出窗場(chǎng)闌共軛共軛例1.相距d=5cm的兩個(gè)薄透鏡L1和L1，焦距分別為f1’=9cm和f2’=3cm，直徑分別為D1=6cm和D2=4cm，直徑D=3cm的圓孔光闌A放在透鏡間距L22cm處，當(dāng)軸上一物點(diǎn)在L1左方12cm處時(shí)，求：1）有效光闌；2）光瞳的位置和大小.入窗出窗共軛相對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)6cm4cm3cmP12cm2cm3cm解：已知：先求出各光闌的入瞳位置和大小L1：入瞳即為透鏡邊緣本身2cmD1=6cmD2=4cmD=3cmP12cm3cmP點(diǎn)到L1入瞳的距離:D：入瞳即為對(duì)透鏡L1成的像D’L2：入瞳即為對(duì)透鏡L1成的像D2’2cmD1=6cmD2=4cmD=3cmP12cm3cmD1’=6cmD2’=4cmP12cm3cmD’=4.5cm16.5cm23.25cm光闌為