常平架回转仪的原理

常平架回转仪的原理

几何光学成像系统所成的任何一个像点，实际上都不是点而是一个有一定大小的衍射斑，当两个像斑发生重叠，且重叠到一定程度时，我们就无法分辨这是两个像，这就是所谓的分辨本领问题。对几何光学仪器来说分辨本领就是指仪器分开相邻两个物点的像的能力。对于靠得很近的两个物点，仪器所成的两个像还能分辨得开，我们就说它的分辨本领高，反之则低。然而实际的分辨本领是一个很复杂的问题，它涉及到几何光学系统中的种种象差和缺欠，涉及到被分辨的两个物点本身的强度和其他性质等，但这里只考虑理想情况下望远镜的分辨本领。

当用望远镜观察远方的一对强度相同非相干的点光源时，它们的像是两个圆形衍射斑，每个衍射斑的角半径为△θ=1.22λ/D，两个点源的像之间的角距离为δθ，当δθ>△θ时，如图一(a)所示，两个像点不重叠或重叠一小部分，很明显，我们能够分辨出这是两个圆斑，也就知道是两个非相干点源，但当δθ<△θ时，如图一(c)所示，两个圆斑几乎完全重叠，这时，我们看不出是两个圆斑，因而也就无从知道是两个点源，为了给光学仪器规定一个最小分辨角的标准，通常采用瑞利判据，这个判据规定，当一个圆斑像的中心刚好落在另一圆斑的像的边缘(即第一级暗纹)上时，就算两个像刚刚能够被分辨如图1(b)所示，计算表明满足瑞利判据时，两圆斑重叠区的光强约为每个圆斑中心最亮处光强的80%，一般人的眼睛刚刚能够分辨这种光强差别，可见，对于望远镜来说，它的最小分辨角应等于每个衍射斑的角半径△θ=1.22λ/D,即

δθm=1.22λ/D其中D为物镜直径，这就是望远镜的最小分辨角公式。

当δθ>δθm时， 两个非相干点源可分辨

当δθ=δθm时, 两个非相干点源刚可分辨

当δθ<δθm时，两个非相干点源不可分辨

为了提高分辨本领，即减小最小分辨角，由最小分辨角公式可知，必须加大物镜的直径。

二、装置结构：

本演示装置就是利用望远镜观察远方五对强度相等的非相干点光源的衍射效应对分辨本领的影响以及通过改变物镜口径来提高分辨本领，并掌握瑞利判据的基本思想，其演示装置如图2所示：

该装置由三部分组成：

1、其中五对非相干点光源S，望远镜M,光阑D,S是由(220V 30W)日光灯照亮五对小孔，小孔直径1.5mm,五对小孔中心距分别为1.8mm 2.0mm 2.5mm 3.5mm 7.5mm。

2、望远镜M放大倍数10-20倍，与点源S相距约15m.

3、一个圆孔光阑D，用于代替调节物镜的口径。

三、演示内容：

1．按装置图二放置仪器，其光路图如图三所示

2、固定圆孔光阑D，通过望远镜同时观察五对非相干点光源，比较五对圆孔衍射斑分布及重叠情况，判断哪几对可分辨，刚可分辨，不可分辨？

3、观察某对点源的像，同时更换圆孔光阑D，改变其孔径大小，观察圆孔光阑孔径大小变化对分辨本领即最小分辨角的影响，并判断δθm与D是否成反比关系。

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