1、光學儀器的基本原理（More on Geometrical Optics）只有物點和光線都限制在近軸區域的條件下，才能實現理想成像實際情況：1、色差：在白光或復色光照明時，介質的色散 即使在近軸區域內，3、能量角度：進入光學系統的光束不宜過窄，離軸2、像差：成像過程偏離近軸條件 像的清晰度4、像差越小，衍射效應越明顯，破壞像的分辨本領均衡光學儀器的成像范圍、明亮程度、成像質量和分辨能力(1) 助視儀器 (配合眼睛)(2) 攝影投影儀器 (如照相機、投影儀等) 光學儀器(3) 光譜儀，干涉儀，(成像儀器) 顯微鏡為人類打開了“近在眼前”的微小世界的大門，望遠鏡則幫助人類揭示了“遠在天邊”的星球世

2、界的奧秘。大致分類：Optical instruments觀測對象尺度與相應的觀測儀器微納米光學Some of its important features：(a) 調節晶狀體曲率(由睫狀肌控制）使被看物在視網膜上清楚成像，這稱為調焦。 可調焦的物距有一范圍，眼睛肌肉完全放松和最緊張時所能看清物體的位置分別稱為遠點和近點。正常眼的遠點為無窮遠，近點則與年齡有關，約為15 cm。 一般人在閱讀或操作時，習慣將被觀察物體放在25 cm處，這樣既能看得較為清楚又不容易疲勞，因此通常規定25 cm 為明視距離，用 s0表示。 眼睛可分為正常眼與非正常眼，非正常眼主要有近視眼和遠視眼。Nearsight

3、edness (myopic)CorrectionNegative lens遠點遠點Correction of the farsighted eyePositive lenses近點近點散光： Astigmatism由于眼睛的角膜曲面不對稱，使得折射球面變為非球面，且沿不同主截面上的焦距大小不同，從而導致不同方向的成像清晰度不同。 Anamorphic lensesA test for astigmatism of the eye. View this figure through one unaided eye. (b) 視角物體的“ 視大小”取決于視網膜上像的大小，它又取決于被看物對眼睛節

4、點 N 所張的角 視角 U 。(c) 角分辨極限白天，最小分辨角約為 1 (d) 瞳孔直徑 ：2 mm 8 mm ，隨環境明亮程度而變。 The angular size of an object U4.2 助視儀器的放大本領一個短焦距凸透鏡,The simple magnifier is a converging lens with an object placed near the focal points. The image is virtual and far away.放大鏡 The magnifying glass視角放大率 The magnifying power , or e

5、quivalently, the angular magnification用眼睛直接觀察物體眼睛通過放大鏡觀察物體裸眼視角:新的視角:視角放大率( 放大倍數 )25以 cm 為單位單透鏡 3倍組合透鏡 20倍 小物經物鏡成一個放大的實像，它作為目鏡的 “ 物”，再經目鏡成放大的虛像。( 目鏡起放大鏡的作用，眼睛通過它去看經物鏡所成的實像。所以，中間實像成在目鏡的焦平面上。)顯微鏡的鏡筒長度 d =16cm光學筒長經物鏡，顯微鏡光路:經目鏡后，有視角:Practical microscope objective4.5 望遠鏡的放大本領 光焦度 = 0 ，望遠系統 ( 無焦系統 )用來觀察遠處大

6、物體的助視儀器入射平行光變為出射平行光The telescope Refracting telescope 折射式望遠鏡1. 開普勒望遠鏡:Keplerian astronomical telescope直接觀察時的視角:通過望遠鏡觀察時的視角:物鏡目鏡眼睛 總的視角放大率 對于無焦系統，視角放大率 M = 光線角放大率 “無焦”是這種系統的性質，并不要求物在無限遠 只講絕對值，M 1， 1，必有 1 (空氣中)。這就是說，有限遠的物經望遠系統成縮小的像。約束:Galilean astronomical telescope2. 伽利略望遠鏡:總的視角放大率:眼睛物鏡目鏡Galileos ref

7、racting telescope, used for viewing distant objects 大型天文望遠鏡，反射式的Reflecting telescopesA mirror replaces the objective for the purpose of creating an intermediate imageResolutionLight-gathering powerNo chromatic aberrationAdvantages:主鏡：拋物面鏡Primary mirrorSecondary mirror卡塞格林型的 (Cassegrain)格雷哥利型的 (Grego

8、eian)牛頓型的 (Newtonian)拋物面拋物面橢球面拋物面雙曲面 折反系統：施密特系統 Schmidt optical system大孔徑，廣視場。1931年由德國光學家施密特發明，球面主鏡 加 校正板，以消除球差。 20世紀中期以后，很多著名天文臺都安裝有大口徑的的反射望遠鏡。 1976年原蘇聯制造了口徑6米的望遠鏡，安裝在高加索山天體物理天文臺。 我國最大的望遠鏡，是1989年安裝在北京天文臺興隆觀測站的2.16米反射望遠鏡，這是我國自己研制生產的。 1948年由美國制造的口徑5.08米的反射望遠鏡，安裝在帕洛瑪天文臺（位于智利），曾居世界領先地位。哈勃空間望遠鏡（Hubble S

9、pace Telescope） 1990年4月24日哈勃空間望遠鏡升上了太空，天文學家多年的夢想成為現實。哈勃空間望遠鏡是由美國國家航空與航天局（NASA）和歐洲空間局（ESRO）聯合研制的，其主體為長13米、直徑4.3米的圓筒，望遠鏡主鏡口徑2.4米，總重量為12.5噸，研制歷時13年，耗資21億美元，由發現號航天飛機帶到了高度為600公里的空間軌道，實現了天文學家從大氣層以外空間觀測天體的愿望。美國空軍武器實驗室正在研制的超輕型折疊式合成孔徑望遠鏡No discussion of telescopes would be complete without a few pretty pictures.NGC 6543-Cats Eye Nebula-one of the