光学仪器分辨率
光谱仪的光学分辨率
光谱仪的光学分辨率
光谱仪的光学分辨率主要取决于光栅刻线密度和入射光口径（光纤或狭缝）的大小。
具体来说，光分辨率随着光栅刻线密度的增大而增大，但同时光谱范围会随之降低。
另外，光分辨率也随着狭缝宽度或光纤直径的减少而增大，但减少狭缝宽度或者光纤芯径的同时，信号强度会降低。
光谱仪的光学分辨率（Optical Resolution）通常用测量曲线的半峰宽（FWHM）来表示，也被称为色散。
这个数值是通过一个公式来计算的：OR=SR/n x PR。
其中，OR是光谱仪的光分辨率（单位：nm），SR是光栅分光范围（单位：nm），n是检测器原件的数量（单位：像素），PR是光谱仪和狭缝的像素分辨率（单位：像素）。
此外，光谱分辨率是指传感器所能记录的电磁波谱中，某一特定的波长范围值，波长范围值越宽，光谱分辨率越低。
例如，MSS多光谱扫描仪的波段数为5（指有5个通道），波段宽度约为100～2000 nm 而成像光谱仪的波段数可达到几十基至几百个波段，波段宽度则为5～10 nm。
请注意，具体数值和计算方法可能因仪器和测量条件而有所不同，请以实际使用的光谱仪为准。
同时，了解仪器分辨率时，需综合考虑光学分辨率和光谱分辨率的影响。
第11章波动光学练习题
第十一章波动光学一、填空题（一）易（基础题）1、光学仪器的分辨率R= 。
2、若波长为625nm的单色光垂直入射到一个每毫米有800条刻线的光栅上时，则第一级谱线的衍射角为。
3、在单缝夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波面可划分为个半波带。
4、当光由光疏介质进入光密介质时，在交界面处的反射光与入射光有相位相反的现象，这种现象我们称之为。
5、干涉相长的条件是两列波的相位差为π的（填奇数或偶数）倍。
6、可见光要产生干涉现象必须满足的条件是：。
7、在麦克耳逊干涉仪的一条光路中，插入一块折射率为n，厚度为d的透明薄片，插入薄片使这条光路的光程改变了；8、波长为λ的单色光垂直照射在由两块平玻璃板构成的空气劈尖上，测得相邻明条纹间距为L,若将劈尖角增大至原来的2倍，则相邻条纹的间距变为。
9、单缝衍射中狭缝愈窄，条纹间距愈。
10、在单缝夫琅和费衍射实验中，第一级暗纹发生在衍射角300的方向上，λ=，则缝宽为。
所用单色光波长为500nm11、用波长为λ的单色光垂直照射置于空气中厚度为e的折射率为1.5的透明薄膜，两束反射光的光程差为；12、光学仪器的分辨率与和有关，且越小，仪器的分辨率越高。
13、当一束自然光通过两片偏振化方向成30o的偏振片后，其出射光与入射光的光强之比为。
（二）中（一般综合题）1、若麦克耳逊干涉仪的可动反射镜M移动0.620的过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为 mm 。
2、在杨氏双缝干涉实验中，如果相干光源1S 和2S 相距0.20d mm =，1S 、2S 到屏幕E 的垂直距离为 1.0D m =。
若第二级明纹距中心点O 的距离为6.0mm ，则单色光的波长为 ；相邻两明条纹之间的距离为 。
3、用单色光垂直照射空气劈形膜,当劈形膜的夹角减小时,干涉条纹_______劈棱方向移动,干涉条纹间距__________。
4、用单色光垂直照射空气劈形膜;观察反射光的干涉,则劈棱处是_____纹； 若改用波长大的单色光照射,相邻条纹间距将变__________。
光学放大率 光学分辨率极限
光学放大率光学分辨率极限
光学放大率指的是光学系统对物体成像的放大倍数，通常用于描述显微镜、望远镜等光学仪器的性能。
光学分辨率极限则是指光学系统能够分辨的最小细节或最小特征的极限值，通常以某种特定的标记或结构来表示。
以下是光学放大率和光学分辨率极限的示例：
1.在显微镜中，光学放大率是指物镜与目镜之间的放大倍数。
例如，如果一
个显微镜的物镜放大10倍，目镜再放大4倍，那么总的光学放大率就是40倍。
这种放大倍数可以让人眼更清楚地看到微小的物体或结构。
2.光学分辨率极限通常以某些特殊的标记或结构来表示，例如以双线或多线
等形式来标定。
例如，一个显微镜可能具有0.2微米的分辨率极限，这意味着它可以分辨出0.2微米宽度的标记或结构。
综上所述，光学放大率和光学分辨率极限是描述光学系统性能的重要参数，具有实际的应用价值。
了解和选择适当的光学仪器可以提供更好的观察和测量效果。
角分辨率计算公式
角分辨率计算公式角分辨率计算公式是一种表示望远镜和光学仪器分辨率的方法，它使用弧分作为望远镜的外形尺寸的基本单位。
它的定义是：角分辨率指的是望远镜或光学仪器所能检测的最小角精度。
在这里，角分辨率计算公式指的是望远镜或光学仪器的最小角精度所对应的几何数学表达式，这种表达式可以给出一个角分辨率值，它表明了望远镜或光学仪器的角度检测精度。
二、角分辨率计算公式的常用形式角分辨率计算公式的一般形式为：Δθ=1.22 X/D，其中，Δθ表示望远镜或光学仪器能够检测的最小角度精度，λ表示波长，D表示口径。
这个计算公式可以用来计算出望远镜或光学仪器的角度检测精度，这使得望远镜和光学仪器的性能更加易于测量和比较。
此外，还有几个变形的角分辨率计算公式：Δθ=1.22 X/f，其中，f表示焦距；Δθ=180Xλ/πD；Δθ=180Xλ/πf等，它们用于计算不同类型的望远镜或光学仪器的角度检测精度。
三、角分辨率计算公式示例下面给出一个使用角分辨率计算公式计算望远镜或光学仪器角度检测精度的示例：假设有一个望远镜，口径为500毫米，波长为500纳米，则角分辨率计算公式可以用来计算出该望远镜的最小角度精度：Δθ=1.22 X 500/500=1.22弧度因此，用角分辨率计算公式可以得出，该望远镜的最小检测角度精度为1.22弧度。
四、角分辨率计算公式的应用角分辨率计算公式在望远镜和光学仪器性能测量和比较方面有着重要的作用，它可以帮助测量和比较望远镜或光学仪器的角度检测精度。
例如，它可以帮助检测新型望远镜、反射镜和反光镜的精度是否满足特定的精度要求，也可以用来比较不同类型望远镜和光学仪器检测角度的精度大小，也可以用来帮助设计和构建更高精度的望远镜和光学仪器系统。
五、总结本文介绍了角分辨率计算公式的内容，并给出了一个示例，介绍了角分辨率计算公式的应用。
总之，角分辨率计算公式是望远镜和光学仪器分辨率的重要表示方法，它可以帮助科学家比较不同望远镜和光学仪器，从而让望远镜和光学仪器更加精准和高效。
光学分辨率计算公式
光学分辨率计算公式
光学分辨率是指光学成像系统（如照相机、望远镜、显微镜等）可以
提供的最小视觉分辨能力，它可以用来衡量系统成像质量的高低，是影像
识别成功率和模拟成像分辨率法之一。
光学分辨率的计算公式为：
R=1.22*λ/D(R为解析度，单位为像素/度；λ为波长，单位为米；D为
像征孔径，单位为米)。
其中，波长λ可以根据成像系统的类型而有所不同，一般选用可见光波长550纳米，而像征孔径D主要是由光学系统所拥
有的最大孔径决定的。
由此可见，我们可以改变像征孔径来改变光学分辨率，而波长方面也可以不断更改来达到更高的光学分辨率。
综上所述，光
学分辨率的计算公式就是：R=1.22*λ/D，其中λ和D是可以更改的参数，以便使光学分辨率达到最优。
光学仪器分辨率的解释以及分析
光学仪器分辨率的解释以及分析光学仪器的分辨率是指它能够分辨出两个距离非常接近的对象时的能力。
在光学仪器中，分辨率是一个重要的性能指标，它直接影响测量结果的准确性和可靠性。
高分辨率的光学仪器能够提供更精确的测量结果，同时也能够显示更清晰的图像。
光学仪器的分辨率受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：1.光学系统的设计：光学仪器的分辨率与光学系统的设计密切相关。
光学系统包括透镜、物镜、镜头等组件，它们的质量和精确度会直接影响分辨率。
优质的透镜和物镜能够减少畸变和色差，提高分辨率。
2.光源的性质：光源的性质也会对分辨率产生影响。
例如，白光源可以提供更丰富的光谱信息，对颜色和细节的分辨能力更强。
而单色光源则能够提供更纯净、清晰的图像，对细微差别的分辨能力更高。
3.探测器的性能：光学仪器的分辨率还受到探测器的性能限制。
探测器的灵敏度、信噪比和动态范围等参数会影响仪器的分辨率和测量的准确性。
4.采样率：在数字图像处理中，采样率也是影响光学仪器分辨率的重要因素。
采样率是指在一定距离内观察到对象时，所采集的数据点的数量。
采用更高的采样率可以获得更多的数据点，提高图像质量和细节分辨率。
在分辨率的分析中，我们需要考虑仪器的理论分辨率和实际分辨率两个方面。
理论分辨率是指根据仪器的物理特性和公式计算得出的分辨率值。
例如，在显微镜中，理论分辨率可以由阿贝分辨极限公式计算得出。
理论分辨率是仪器的最佳分辨能力，但通常在实际使用中很难达到。
实际分辨率是指在实际使用中，仪器能够实际达到的分辨能力。
它受到多个因素的影响，包括光学元件的质量、光源的性质、探测器的性能等。
实际分辨率往往要低于理论分辨率，但可以通过优化仪器的参数和使用适当的技术手段来提高。
为了提高光学仪器的分辨率，可以采取以下几种方法：1.使用更好的光学材料和加工工艺，以提高光学元件的质量和精确度。
2.优化光学系统的设计，减少畸变和色差，提高分辨率。
3.使用高质量的光源，如白光源或单色光源，以提供更高质量的图像和更强的分辨能力。
显微镜分辨率计算公式
显微镜分辨率计算公式
显微镜分辨率公式是D=（0.61λ）÷（Nsinθ），其中λ指入射光波长，N是折射率，θ是入射光角度。
扩展资料：
1、显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。
主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。
2、显微镜分光学显微镜和电子显微镜：光学显微镜是在1590年由荷兰的詹森父子所首创。
现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的最小极限达波长的1/2，国内显微镜机械筒长度一般是160毫米，其中对显微镜研制，微生物学有巨大贡献的人为列文虎克、荷兰籍。
13.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨率
θ R = 1.22
λ
d
= 2.2 × 10 rad
−4
l θ≈ 设人离纱窗距离为S，则 s l s= = 9.1m 恰能分辨 θ = θ R
θR
作业：12 13 18 19
13.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨率
一、圆孔衍射 衍射屏
λ
透镜L 观察屏
θ1
f
圆 孔 孔径为D
中央亮斑
(爱里斑)
第一暗环所围成的中央光斑称为爱里斑，约 80% 的光强集中于 此。随后的亮环越来越暗，间隔不等。 爱里斑半径d 对透 1.22λ / D = f
s1 * s2 *
θ0
D
θ0
在恰能分辨时，两个点光源在透镜前所张的角度， 称为最小分辨角θ0 ，等于爱里斑的半角宽度。
θ 0 = 1.22λ / D
最小分辨角的倒数
1
θ0
称为光学仪器的分辨率
D R= = θ0 1.22λ
1
D为光学仪器的透光孔径
提高 R 的途径
D R= = θ0 1.22λ
1
对被观察物，λ 不可选择，为提高望远镜分辨本领，
↑ D →↑ R
增加仪器孔径：望远镜达 8m；射电望远镜天线阵 减小波长：光学显微镜放大倍数仅 2000 倍；电子 显微镜利用 λ = h/p = 0.01~10nm。
例 在通常的明亮环境中，人眼瞳孔的直径约为3 mm，问人眼的最小分辨角是多大？如果纱窗上两 根细丝之间的距离 l=2.0mm，问离纱窗多远处人眼 恰能分辨清楚两根细丝？ 解 以视觉感受最灵敏的黄绿光来讨论，其波长 λ=550nm，人眼最小分辨角
二、光学仪器的分辨率 在光学成象问题中，有两种讨论方法： 几何光学 : (经透镜) 物点 ⇒ 象点 物(物点集合) ⇒ 象(象点集合) (经透镜) 物点 ⇒ 象斑 物(物点集合) ⇒ 象(象斑集合)
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θ min = 1 . 22
λ
D
19.4 光学仪器的分辨本领
光学仪器分辨率 R =
1
第19章 光的衍射 19章
θ min
D = 1.22λ
∝ D,
1
λ
光学仪器的最小分辨角越小,分辨率就越高. 光学仪器的最小分辨角越小,分辨率就越高.
19.4 光学仪器的分辨本领
第19章 光的衍射 19章
提高光学仪器分辨本领的两条基本途径: 提高光学仪器分辨本领的两条基本途径: 对望远镜, 不变, 对望远镜,λ 不变,尽量增大透镜孔径 D,以 , 提高分辨率. 提高分辨率. 一般天文望远镜的口径都很大, 一般天文望远镜的口径都很大,世界上最大的 天文望远镜在智利,直径16米 片透镜组成. 天文望远镜在智利,直径 米,由4片透镜组成. 片透镜组成 对显微镜,主要通过减小波长来提高分辨率. 对显微镜,主要通过减小波长来提高分辨率. 通过减小波长来提高分辨率 电子显微镜用加速的电子束代替光束, 电子显微镜用加速的电子束代替光束,其波长约 0.1nm,用它来观察分子结构. ,用它来观察分子结构. 荣获 1986 年诺贝尔物理学奖的扫描隧道显微 镜最小分辨距离已达 0.01 ,能观察到单个原子的 , 运动图像. 运动图像.
光学仪器对点物成像,是一个有一定大小的爱里斑. 光学仪器对点物成像,是一个有一定大小的爱里斑. 一定大小的爱里斑
19.4 光学仪器的分辨本领
第19章 光的衍射 19章
光学仪器对点物成像,是一个有一定大小的爱里斑 一定大小的爱里斑. 光学仪器对点物成像,是一个有一定大小的爱里斑. 两个物点通过透镜所成的像,就是两个爱里斑. 两个物点通过透镜所成的像,就是两个爱里斑.
δ
观察者 S
d =120 cm
解: 设人离车的距离为 S 时,恰能分辨这两盏灯. 恰能分辨这两盏灯. 由题意有 d = 120 cm
D = 5.0 m m λ = 550 nm 眼睛的最小分辨角为 δ = 1.22 λ 取 d ≈ S δ D d Dd 5.0×103 ×1.20 S≈ = = = 8.94×103 m δ 1.22λ 1.22×550×109
19.4 光学仪器的分辨本领
第19章 光的衍射 19章
19.4 光学仪器的分辨本领
19.4 光学仪器的分辨本领
一,圆孔夫琅禾费衍射 圆孔夫琅禾费衍射 夫琅禾费来自第19章 光的衍射 19章
平行光通过圆孔经透镜会聚, 平行光通过圆孔经透镜会聚,照射在焦平面处 的屏幕上,也会形成衍射图样. 的屏幕上,也会形成衍射图样.
1
1.116
λ
R
0
0.61
sin θ
λ
R 1.619
λ
R
19.4 光学仪器的分辨本领
第19章 光的衍射 19章
L
D
f
θ
θ
P
d
d
爱 里 斑
第一暗环所围成的中央 光斑称为爱里斑 爱里斑. 光斑称为爱里斑.
d :艾里斑直径
称为爱里斑的半角宽 爱里斑的半角宽, 第一暗环对应的衍射角 θ 称为爱里斑的半角宽,
d 2 λ θ= = 1.22 f D
经圆孔衍射后,一个点光源对应一个爱里斑. 经圆孔衍射后,一个点光源对应一个爱里斑.
19.4 光学仪器的分辨本领
二,光学仪器的分辨本领
第19章 光的衍射 19章
大多数光学仪器所用透镜的边缘都是圆形, 大多数光学仪器所用透镜的边缘都是圆形,圆 孔的夫琅和费衍射对成象质量有直接影响. 孔的夫琅和费衍射对成象质量有直接影响. 按照波动光学的观点,透镜相当于一个圆孔, 按照波动光学的观点,透镜相当于一个圆孔, 由于衍射的存在,一个物点通过透镜所成的像,不 由于衍射的存在,一个物点通过透镜所成的像, 是一个几何点像,而是一个有一定大小的爱里斑. 是一个几何点像,而是一个有一定大小的爱里斑. 几何光学: 几何光学 波动光学: 波动光学 物点 物点 一一对应 一一对应 像点 像斑
f
d
爱 里 斑
衍射图样是一组同心的明暗相间的圆环, 衍射图样是一组同心的明暗相间的圆环,中央处是一个 亮圆斑. 亮圆斑. 中央明区集中了衍射光能的 83.5%
19.4 光学仪器的分辨本领
第19章 光的衍射 19章
夫琅禾费圆孔衍射光强分布* 夫琅禾费圆孔衍射光强分布
I P / I0
圆孔衍射 光强分布
19.4 光学仪器的分辨本领
1990 年发射的哈勃 年发射的哈勃 太空望远镜的凹面物镜 的直径为2.4m ,最小分 的直径为 辨角 θ0 = 0.1" 在大气层 , 外 615km 高空绕地运行 , 可观察130亿光年远的太 亿光年远的太 可观察 空深处, 发现了500 亿个 空深处 发现了 星系. 星系.
�
19.4 光学仪器的分辨本领
2,光学仪器的分辨本领 , 光学仪器的通光孔径 D
第19章 光的衍射 19章
(两光点刚好能分辨) 两光点刚好能分辨)
s1 * s 2*
θmin
d 2 λ θ= = 1.22 f D
d
θ min
f
2
d 2 λ = = 1.22 f D
满足瑞利判据的两物点间的距 离,就是光学仪器所能分辨的最小 距离.此时, 距离.此时,两个物点对透镜中心 所张的角,称为最小分辨角. 所张的角,称为最小分辨角. 最小分辨角
第19章 光的衍射 19章
19.4 光学仪器的分辨本领
第19章 光的衍射 19章
例:设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm,而在 设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为 , 可见光中,人眼最敏感的波长为550nm,问: 可见光中,人眼最敏感的波长为 , (1)人眼的最小分辨角有多大? )人眼的最小分辨角有多大? (2)若物体放在距人眼 )若物体放在距人眼25cm(明视距离)处,则 (明视距离) 两物点间距为多大时才能被分辨? 两物点间距为多大时才能被分辨? 解(1) min )θ
S1 S2
若两物点距离很近,对应的两个爱里斑可 若两物点距离很近, 能部分重叠而不易分辨. 能部分重叠而不易分辨. 瑞利给出恰可分辨两个物点的判据. 瑞利给出恰可分辨两个物点的判据.
19.4 光学仪器的分辨本领
1,瑞利判据 ,
第19章 光的衍射 19章
0.8 I 0
对于两个强度相等的不相干的点光源 物点 物点) 对于两个强度相等的不相干的点光源 (物点 , 不相干的 一个点光源的衍射图样的主极大 主极大刚好和另一点光源 一个点光源的衍射图样的主极大刚好和另一点光源 第一极小相 衍射图样的第一极小 重合,这时两个点光源( 衍射图样的第一极小相重合,这时两个点光源(或 物点)恰为这一光学仪器所分辨. 物点)恰为这一光学仪器所分辨.
1.22 × 5.5 × 10 7 m = 1 . 22 = 3 × 10 3 m D 4 = 2.2 × 10 rad
4
λ
(2) )
d = lθ min = 25cm × 2.2 × 10
= 0 .0055 cm = 0.055mm
19.4 光学仪器的分辨本领
第19章 光的衍射 19章
在迎面驶来的汽车上,两盏前灯相距 例:在迎面驶来的汽车上,两盏前灯相距120 cm ,设夜间 人眼瞳孔直径为5.0 mm ,入射光波为 550 nm. 人眼瞳孔直径为 . 人在离汽车多远的地方,眼睛恰能分辨这两盏灯? 求: 人在离汽车多远的地方,眼睛恰能分辨这两盏灯?