-变形系统的近轴像性质-第四部分从之前的讨论中,我们知道,即使在一个变形系统中只有两条线性无关的近轴斜光线,而且任何其他的近轴光线都可以被书写为这两条光线的线性组合,实际上,使用四个单独已知的非斜近轴光线更方便——在x-z子午线平面上追踪的与x-RSOS相关的近轴边缘光线和主光线以及在y-z子午线平面上追迹的与y-RSOS相关的近轴边缘光线和主光线。当我们处理任意变形近轴(倾斜或非倾斜)光线的分量时,我们将使用位于变形系统的x-z对称平面上的x-边缘光线和x-主光线。类似地,当我们处理同一变形近轴光线的 分量时,我们将使用停留在变形系统的y-z对称平面上的y-边缘光线和y-主光线。让我们写 作 ...
弥散斑,并且近轴像的位置并不一定是最小弥散圆的位置,可以将实际像面在近轴像的位置前后移动,找到对轴上点成像的最佳像面。图上所示的12345孔径带的即为一光学系统在像面前后一段距离内的轴上点成像弥散斑。轴上点以单色光成像时只有球差,但轴上点以近轴细光束所成的像是理想的,可见,轴上点球差完全是由于光束的孔径角增大而引起的。所以,大孔径系统只允许有足够小的球差。同时由此还可看出,球差必然是U1或h1的函数。尽管它们之间的关系难以用显函数形式表示出来,但由于光束的轴对称性质,可以简单地把球差表示成U1或h1的幂级数。考虑到当U1或h1变号时球差不变,以及当U1或h1为零时球差为零,可写出以下两个表达式 ...
是实际光线与近轴光线的轴向位移量之差,如下图所示,即,从而可以得到平行平板的实际球差公式,下式中I1即为该光线的孔径角U1.平行平板的初级球差公式则可以从初级球差的一般表达式来得到,可见,平行平板恒产生正球差,其大小随平板厚度d和入射光束孔径角U1的增大而增大。在下图所示的双筒棱镜望远镜系统中,如果物镜的相对孔径为1/3.5,二块转像棱镜相当于厚度为86毫米的平行平板,其折射率为1.5696,按上面所示的公式可以算出此系统的初级球差和实际球差分别为0.3322和0.3360。可以看出此时高级球差很小,但是该物镜系统的球差容限假设为0.0272,所以物镜必须保留-0.33的负球差来进行补偿。当平 ...
说,我们已知近轴光线和主光线,之前我们所说的近轴光线的概念为轴上的点发出并通过入瞳边缘的光线,而实则这是第一近轴光线;轴外某视场点发出的通过入瞳中心的“近轴”光线称为第二近轴光线;轴外某视场点发出的通过入瞳中心的光线称为该视场点发出的主光线;包含物点和光轴的平面称子午平面(tangential plane, meridianplane),该面内的光线称子午光线 (tangential ray,meridional ray);包含主光线并与子午平面垂直的面称弧矢面(sagittal surface),该面内的光线称弧矢光线(sagittal ray);轴外点和球心的连线称为该折射球面的辅轴 (s ...
径的两倍(在近轴近似的条件下)。数值孔径是相对于物或像上的特定一点而言的,因此其大小也会随着该点的移动而改变。在显微学领域,如不特加注明,数值孔径一般是针对物一侧而言的。2.焦深物镜的焦深为物镜对表面较为不平的样品仍能够清晰成像能力的参数,当物镜准确聚焦于某一样品表面时,如果位于该表面前面及后面的物面仍然能被观察清晰,则该两前后平面间的距离就是焦深。物镜的焦深主要取决于物镜的数值孔径,数值孔径越大,焦深越小。在物镜的数值孔径特别大时,显微镜能有非常好的分辨率,但焦深会很小。因此要根据实际需要选择数值孔径合适的物镜。当显微镜用于高倍观察时,由于焦深小,只有在样品表面高低差别很小时能清晰成像。3. ...
足等晕条件,近轴轴外点就会产生彗差。所以彗差与等晕条件是有关系的。可以把近轴点的弧矢彗差归结为光学系统不满足等晕条件所导致的结果,由于视场很小时主光线与高斯像面的交点高度十分接近理想像高,可以证明这时有大的彗差,严重影响轴外点的成像质量。所以说任何具有一定大小孔径的光学系统都必须很好地校正彗差。实际像差与结构参数具有很复杂的关系,因此很难用显函数来表示彗差。讨论彗差现象有两种方法,一种是讨论初级彗差的现象,另一种是从折射球面的性质结合光的传播定性讨论彗差的现象。这里我们采用第二种方法。如上图,若假想在入瞳面上只有一中心在光轴上的细圆环透光,那么,由轴外点 B射出,能进人光学系统的光线构成了以B ...
,该计算基于近轴近似,因此对于 NA 非常高的情况并不准确。如果不受像差影响,则可以使用相对较大的输入光束半径来得到相对较小的光斑尺寸。如有疑问,应询问制造商,对于特定的镜头,最大输入光束半径是多少。高 NA 镜头(例如 NA 高于 0.6 甚至 0.8)的一些应用:在 CD、DVD 和蓝光光盘等光学数据存储介质的播放器和刻录机中,将激光聚焦到一个小点(凹坑)并从该点接收光。准直源自小孔径的激光束也需要具有高 NA 的透镜。例如,低功率单模激光二极管就是这种情况。当使用数值孔径过低的透镜时,产生的准直光束可能会失真(畸变)甚至被遮断。显微镜物镜的 NA同样的考虑也适用于显微镜物镜。这样的物镜设 ...
善;轴上点或近轴点的像差与轴外点的像差不要有太大的差别,使整个视场内的像质比较均匀,至少应使0.7视场范圃内的像质比较均匀。为确保0.7视场内有较好的质量,必要时宁愿放弃全视场的像质,让它有更大的像差。因为在 0.7视场以外以非成像的主要区域,当画幅为矩形时(如照相底片),此区域仅是像面一角,其像质的相对重要性可以较低些。四、挑选对像差变化灵敏、像差贡献较大的表面改变其半径。当系统中有多个这样的面时,应挑选其中既能改好所要改的那种像差,又能兼顾其他像差的面来进行修改。在像差校正的最后阶段尚需对某一、二种像差作微量修改时,作单面修改也是能奏效的。五、若要求单色像差有较大变化而保持色差不变,可对某 ...
差、球差和对近轴点校正彗差,轴外像差可不予考虑,其结构相对比较简单,一般有折射式望远镜物镜、反射式望远镜物镜、折反射式望远镜物镜,这篇文章主要介绍反射式与折反射式望远镜物镜。一、反射式望远镜物镜反射式物镜主要用于天文望远镜中,因天文望远镜需要很大的口径,而大口径的折射物镜无论在材料的熔制、透镜的加工和安装上都很困难。因此,口径大于1米时都用反射式。反射式物镜完全没有色差,可用于很宽的波段。但反射面的加工要求要较折射面高得多,表面的局部误差和变形对像质的影响也大。比较有名的反射式物镜是双反射面系统,它有如下二种型式:1.卡塞格林系统如下图1所示,称主镜的di一个大反射面是抛物面;称副镜的第二个小 ...
条件而达到对近轴点消彗差即可,因此只能用于中低档的普及型显微镜中作一般观察之用。下面几种典型的消色差物镜,由于其结构型式有利于带球差的校正,仍为人们所广泛采用。1)单组双胶合低倍物镜 见图下图1,这是可能实现上述像差要求的zui简单结构,能承担的zui大相对孔径为1:3,因此数值孔径只能达0.1~0.15,相应的倍率为3~6倍。图12)里斯特型中倍物镜 如下图2所示,由二组双胶合镜组组成。它能达到的数值孔径为单组的二倍,即0.2~0.3,相应的倍率为8~20倍。它是更复杂的其他型式物镜的基础。图23)阿米西型高倍物镜 这种物镜可看成是在里斯特物镜之前加一半球形透镜而成,如下图3所示。该半球透镜 ...
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