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伽利略望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)原理(已改無(wú)錯(cuò)字)

2022-09-02 02:19:47 本頁(yè)面
  

【正文】 直徑o。入瞳直徑D和物鏡焦距f’物之比D/f’物稱為物鏡的相對(duì)孔徑。當(dāng)f’物和D確定之后,物鏡的相對(duì)孔徑也就確定了。 (2):視場(chǎng)系統(tǒng)所要求的視場(chǎng),也就是物鏡的視場(chǎng)。由公式(38)得 tgw=taw’/Γ w’即目鏡的視場(chǎng)角。一般望遠(yuǎn)鏡物鏡的視場(chǎng)都不大,通常不超過(guò)10。一15。由于物鏡視場(chǎng)不大,并且視場(chǎng)邊緣的成像質(zhì)量允許適當(dāng)降低,因此只須校正球差、普差和鈾向色差。 物鏡實(shí)例: 雙膠物鏡是一種最常用最簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡物鏡,有一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡膠合而成,如下圖31所示。這種物鏡的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方便,光能損失小,合適的選擇玻璃可以校正球差、彗差和軸向色差三種像差,滿足望遠(yuǎn)鏡物鏡的像差要求。 由于這種物鏡不能校正像散和場(chǎng)曲,所以視場(chǎng)一般不能超過(guò)8度10度。如果物鏡后面有很長(zhǎng)光路的棱鏡,由于棱鏡的像散和物鏡的像散符號(hào)相反,可以抵銷一部分物鏡的像散,視場(chǎng)可達(dá)1520度。一般雙膠物鏡的最大口徑不能超過(guò)100mm,這是因?yàn)楫?dāng)透鏡直徑過(guò)大時(shí),由于透鏡的重量過(guò)大,膠合不牢固。 雙分離物鏡同樣是由一塊正透鏡和一塊負(fù)透鏡組成,但兩透鏡中間有一個(gè)空氣間隔,如圖32所示,它的優(yōu)點(diǎn)包括:物鏡口徑不受限制,因此,一些大口徑的物鏡都用雙分離物鏡; 能夠利用空氣間隔校正剩余球差,增大相對(duì)孔徑。一般焦距(100—150mm)時(shí),相對(duì)孔徑可達(dá)1:—1:3. 如果武警的相對(duì)孔徑大于1:3時(shí),一般采用一個(gè)雙透合透鏡和一個(gè)單透鏡進(jìn)行組合,根據(jù)它們前后位置排列不同,分雙單和單雙兩種物鏡,如圖33所示。這種形式的物鏡,如果雙膠透鏡和單透鏡物鏡之間的光焦度分配適當(dāng),雙膠合透鏡玻璃選擇恰當(dāng),孔徑高級(jí)球差和色球差都比較小,相對(duì)孔徑可達(dá)1:2,這是目前采用較多的大相對(duì)孔徑望遠(yuǎn)物鏡。 將雙分離物鏡中的正透鏡分裂成二片時(shí),即獲得三分離物簇。如圖34所示的二種形式。這種物鏡能改善對(duì)色球差的校正,苦選用持種玻璃,并與其他玻璃適當(dāng)配組,還可校正或改善二級(jí)光譜。但要在此同時(shí)控制好帶球差,相對(duì)孔徑只能是相當(dāng)小的。目前實(shí)際應(yīng)用的復(fù)消色差物鏡(多半用作平行光管物鏡)都采用這種型式。 攝遠(yuǎn)物鏡有一個(gè)正透鏡組和一個(gè)負(fù)透鏡組構(gòu)成,如圖35所示。其優(yōu)點(diǎn):使系統(tǒng)的總長(zhǎng)度L小于物鏡的總焦距f’。因此,可以縮短儀器的外形尺寸;能增加視場(chǎng)。因?yàn)榫哂姓哥R組和負(fù)透鏡組,除了校正球差和彗差而外,還能校正場(chǎng)曲和像散。 目鏡的光學(xué)特性主要有三個(gè):像方視場(chǎng)角2w’、相對(duì)出瞳距離lz’和工作距離s下面分別加以說(shuō)明。 (1) :像方視場(chǎng)角2w’ 根據(jù)里遠(yuǎn)鏡的視放大率公式(3—8)可以看到,如果望遠(yuǎn)鏡的視放大宰相視場(chǎng)角一定,兢要求一定的目鏡視場(chǎng)。無(wú)論是提高望遠(yuǎn)鏡的視放大率?;蛘咭晥?chǎng)角w,都需要相應(yīng)地提高目鏡的視場(chǎng)。,廣角目鏡的視場(chǎng)為60。一80。,90。以上的目鏡稱為持廣角目鏡。雙眼儀器的目鏡視場(chǎng)不超過(guò)75。當(dāng)目鏡的視場(chǎng)一定時(shí),增大望遠(yuǎn)鏡的視放大率Γ必然要減小整個(gè)系統(tǒng)的視場(chǎng)2w。例如,當(dāng)目鏡的視場(chǎng)為45。時(shí),不同視放大率對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)角如36所示。 36如果要設(shè)計(jì)大視場(chǎng)和高視放大率的望遠(yuǎn)鏡,必須采用廣角和特廣角目鏡。 增大目鏡視場(chǎng)的主要矛盾是軸外像差不易校正。盡管廣角和特廣角目鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜,但像質(zhì)仍不理想,使用受到限制。 (2):相對(duì)出瞳距離lz’/f’B目鏡的出瞳距離lz’和目鏡焦距f’目之比lz’/f’目稱為相對(duì)出瞳距離。出瞳乃是望遠(yuǎn)鏡的孔徑光闌在望遠(yuǎn)鏡像空間所成的像,它與入瞳對(duì)整個(gè)系統(tǒng)互為物像關(guān)系 (3):工作距離S 目鏡第一面頂點(diǎn)到物方焦平面的距離稱為目鏡的工作距離。為了適應(yīng)遠(yuǎn)視服和近視限使用,視度是可以調(diào)節(jié)的。極度的調(diào)節(jié)范圍一般為土5視度。有些儀器的視度是固定的,約在一o.5一一l視度之間。由此可見(jiàn),當(dāng)要求負(fù)視度時(shí),2為正值,目鏡必須移近物鏡的像平面。為了保證在調(diào)負(fù)視度時(shí)目鏡的第一面不致與裝在物鏡像平面上的分劃板相碰,要求目鏡的工作距離3大于目鏡調(diào)極度所需要的最大軸向移動(dòng)量(如果沒(méi)有分劃板,則上述要求就不必要了)這是觀察用生物顯微鏡中普遍應(yīng)用的目鏡,由二塊平面朝向眼睛的平凸透鏡相隔一定距離組成,朝向物鏡的那塊透鏡叫場(chǎng)鏡,朝向眼睛的那塊透鏡叫接目鏡。場(chǎng)鏡的作用是使由物鏡射來(lái)的軸外光束折向接目鏡,以減小接目鏡的口徑,也有利于鈾外像差的校正。通常惠更斯目鏡的二塊透鏡采用同種玻璃.按校正倍車色差的要求,有d=(f180。十f180。)/2.其中場(chǎng)鏡的焦距總大于間隔d.因此其物方焦點(diǎn)恢于二透鏡之間、應(yīng)在此位置設(shè)置視場(chǎng)光鬧。由I:此視鬧只通過(guò)接日鏡被眼睛所觀察.不能在其上設(shè)置分劃板,故此種目鏡不宜在量瀾顯微鏡中應(yīng)用。患更斯目鏡鏡日距約為焦距的1/3因此其焦距不能小于15毫米。* 這種目鏡由二塊凸面相對(duì)的平凸透鏡組成.其間隔小于場(chǎng)鏡相接目鏡的焦距、且這兩個(gè)焦距也不相等。這樣使目鏡的物方焦點(diǎn)位于場(chǎng)鏡之外,可設(shè)置分劃板;鏡目距也可有所增大.使之能用于量測(cè)顯微鏡中。與惠更斯目鏡相比.冉斯登目鏡的物方焦面到接目鏡的距離要長(zhǎng)一些.應(yīng)用時(shí)顯微鏡的鏡筒長(zhǎng)度要明顯增長(zhǎng)、故不宜用于只作觀察的生物顯微鏡中。在像差校正方面,由于這種結(jié)構(gòu)對(duì)替差相像散的校正條件比惠更斯目鏡有利得多.因此除了倍串色差外.所有其他的驚差都要比惠更斯目鏡小。 這種目鏡可認(rèn)為是在冉斯登目鏡的基礎(chǔ)上,將接目鏡改變?yōu)殡p膠合鏡組而成,它具有比冉斯登目鏡更好的像質(zhì),工作距離、鏡目距和視場(chǎng)均有所增大。視場(chǎng)可達(dá)40176。一50176。,鏡目距約為焦距的50%,工作距離約為焦距的三分之一。 有兩個(gè)雙膠透鏡構(gòu)成,如圖310所示。光學(xué)特性為像質(zhì)優(yōu)于凱涅爾目鏡。由于結(jié)構(gòu)對(duì)
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