几何光学实验定律的建立，为光学仪器的制作开辟了广阔的前景．由于生产和生活的需要，人们在实践中逐步制作了各种各样的光学元件和光学仪器．
阿拉伯人阿尔·哈金（Al－hagen，965—1038年）首先发明了凸透镜，1299年，阿玛蒂（Salvino degli Ar－mati）发明了眼镜．到16世纪初，凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜等光学元件相继出现，为光学仪器的问世创造了条件．
1、世界上第一台显微镜
自然界中一些伟大的发现，往往是由偶然事件开始的，但只有碰上了有心人，才能成为伟大发明的开端．
1590年，荷兰的米德堡有一位名叫詹森的人，以磨眼镜片为生，眼镜片吸引着他的两个儿子．一天，哥哥把两块眼镜片装在一根铜管的两头，拿着管子对准一本书看去，书上的逗号竟然像蝌蚪一样大，使他惊奇地叫了起来．弟弟忙接过管子，对着哥哥的眼睛看去，发现哥哥的眼睫毛竟粗得像一根木棍．于是，詹森用一根可以伸缩的管子，两头各放了一个凸透镜，当管子的长短调节得合适的时候，用它可以看清很小的物体．在1590年他做出了世界上第一台显微镜．
（1）．现代显微镜的工作原理
显微镜是用来观察近距离微小物体的，它是按观察细小物体的不同需要，通过严格的光学设计制造出来的．显微镜（光路图如图1所示）由物镜、目镜两部分组成．物体AB首先通过显微物镜L1成一倒立放大的实像 A′B′（位于目镜 L2的第一焦点 F2附近），再经过目镜成一放大的虚像A〃B〃，虚像A〃B〃又成为人眼这一光学系统的物，成像于视网膜上．A〃B〃就是眼睛通过显微镜对物AB获得的像．
显微镜的视放大率T定义为：同一物体用仪器观察的视角ω仪和把物体放在明视距离250mm处直接观察时的视角ω眼二者正切之比，
（2）．显微镜可看作是一个组合放大镜
在近代的高级显微镜里，往往有几个倍率不同的物镜，可以替换使用．实验室中广泛使用一种测量微小距离用的显微镜，其目镜中装有标尺或叉丝．在工作距离较大时，所用显微镜物镜的焦距较长，它的作用主要是将物体成像于目镜物方焦平面附近，放大作用基本靠目镜，目镜相当于一个放大镜．
2、世界上第一台望远镜
17世纪初，意大利人伽利略（Galileo Galilei，1564—1642年）受到显微镜制作的启发，他想，既然小的物体可以放大，能否把远的物体移近呢？开始，他只是照样子仿制，未能成功．之后，他改用一凸一凹的玻璃片，经不断修改、装配，终于在1609年制成世界上第一架望远镜．他用一根细管，两头安上一凸一凹的镜片，眼睛贴近凹镜望远处物体时，物体移近了许多，并且比直接用眼睛看时变大了．按他的计算，这支管子能将物体放大8倍．为了观察天上的星星，他把望远镜的放大倍数提高到32倍．他和他的望远镜完成了天文学上的第一次革命，用实验证实了哥白尼日心说的正确性．他的望远镜被称作伽利略望远镜，其光路图如图2所示．
两年以后，德国天文学家开普勒（J· Kepler，1571—1630年）为了得出行星运动的规律，不断地改进观测仪器，在1611年他设计出另外一种望远镜．他用更长一些的管子，两端都用凸透镜，观察物体时得到倒立的但是放得更大的像，称为开普勒望远镜，其光路如图3所示．
对望远镜来说，目标在远距离，进入望远镜的光束可视为平行光．为了使人眼不易疲劳，目视光学仪器的出射光束应为平行光束，因此望远镜应该是一个平行光射入、平行光射出的系统，或者说是把无限远的物成像于无限远的无焦系统．最简单的望远镜光学系统由物镜和目镜组成，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合．
现代的伽利略望远镜光路如图2所示．自无穷远物点A发出的光束，在物镜处与望远镜的光轴有较小的夹角ω（无限运物体对人眼的张角ω眼=ω），经物镜后，光束被会聚于物镜的后焦平面处的A′点，为A的像．这一光束再经目镜后与望远镜的光轴有较大的夹角ω′（物通过仪器后对人眼的张角ω仪′=ω′），相当于使物体对人眼的张角变大，从而在视网膜上获得放大的像．望远镜的视放大率为
经过一段漫长的发展历史，各种结构形式的望远镜相继问世，按用途不同可分成：
1．伽利略望远镜——用于观剧用望远镜及眼镜式低视力助视器．
3．调焦用望远镜——如经纬仪中的望远镜，能完成调焦．
按光学原理，又可归纳为折射式望远镜和反射式望远镜两大类．折射式望远镜常见的有棱镜双筒望远镜，特点是镜筒短、视野大、携带方便，多用于军事和野外考察；反射式望远镜由四面镜作物镜，凸透镜作目镜，用于天文观测．目前世界上最大的折射式望远镜是美国芝加哥附近的叶凯士天文台拥有的口径102cm、长19m的天文望远镜．最大的反射式望远镜是美国威尔逊山天文台的口径是254cm的望远镜．它所“捕捉”的光，比自然进入人眼的光要强1000万倍；用它观察天体，距离可达100亿光年（一光年约等于94605亿公里）之外，能看见的星星数目可达几十亿颗之多．
3、世界上第一部照相机
19世纪初，法国写生画家达格尔希望发明一种能把人影留下来的装置．为此，他整天躲在黑屋子里，一连工作几个月．达格尔先把一块铜板镀上银，把它放在水银蒸汽中熏好后装在一个木箱子里．在箱子前面的箱板上挖一个洞，在洞上嵌上可以伸缩的透镜，调节透镜的距离，使物体的像恰好落在小铜板上．经过处理的小铜板终于感光，留下了物体的影子．就这样，在1827年他制成了世界上第一部照相机．
现代照相机主要由照相物镜、暗箱和放置感光板或胶片的支架组成，光路图如图4所示．
电影放映机和幻灯机（光路图如图5所示）则是与照相机作用“相反”的光学仪器．投影仪由投影镜和照相系统两部分组成．投影仪的作用是将一定大小的物体经照明系统照明后，由投影物镜成像，在屏幕上观察或测量．这些光学仪器都被广泛应用于科研、生产、国防、教育和文化生活等各领域中．目前．变焦距照相物镜的应用日益广泛，不仅用于新闻采访、电影摄制、电视摄影、转播等场合，而且逐步扩大到135照相机和小型电影放映机上．一般变焦范围在200～600mm，变焦类型有好几种，是按系统中变焦透镜组的个数，以及正透镜组和负透镜组配置位置进行分类，有四种类型可供选择．四种类型中，有三种符合物像交换原则，一种属非物像交换原则．具体选择哪一种型式既可满足各项技术指标要求，又易于实现呢？这需要对各种情况进行高斯光学计算，反复进行分析比较后才能确定最佳方案．
4、世界上第一个分光镜
1666年，英国科学家牛顿（lsaac Newton，1642—1727年）为了改进问世不久的天文望远镜，不断研究光通过各种形状玻璃的各种特性，发现了色散现象．
牛顿做了一个三角形的玻璃棱柱镜，在漆黑房间的窗口上挖一个小孔，把棱镜放在仅能让一束阳光射进来的入口处，使光折射到墙上．这样，他看见了由此而产生的鲜明、强烈的色光，他兴奋不已．就这样，世界上第一个分光镜问世，它证明了白光是由各种色光复合而成的．
众所周知，光在不同媒质中折射且折射率与光的波长有关．当一束平行光入射到三棱镜上，经三棱镜折射后的出射光向棱镜底 BC偏折（见图6）．波长较长的红光偏折角最小，而波长较短的紫光偏折角最大，按波长不同分布，形成了七色彩带．图6所示的是牛顿的颜色实验，图7所示的是七色彩带的形成．
由于棱镜的折射与色散作用，人们利用这一原理制成了光谱仪，如图8所示．图中棱镜前的装置为平行光管，它由一个会聚透镜L1和放在它第一焦平面上的狭缝S组成（S与纸面垂直）．光源照射狭缝S．通过缝中不同点射入平行光管的光束经L1折射后变为不同方向的平行光束．非单色的平行光束通过棱镜后，不同波长的光线沿不同方向折射，但一波长的光束仍维持平行．棱镜后的透镜L2是望远物镜，不同波长的平行光束经L2后会聚到其像方焦平面上的不同地方，形成狭缝S的一系列不同颜色的像，成为光谱．把光源发出的各种波长的辐射展开成一个按波长顺序排列的光谱，进行不同波长辐射强度测量的仪器叫“光谱仪”．
若在光谱仪中的望远物镜处再装一目镜，可供眼睛直接观察光谱，便成为分光镜．
若在光谱仪中的望远物镜的焦平面上放置感光底片，可拍摄光谱，便成为摄谱仪．
若在光谱仪中的望远物镜的焦平面上放一狭缝，用来将某种波长的光分离出来，便成为单色仪．
可见，根据棱镜可以分光这一原理，可以获得各种不同用途的光学仪器，它们在研究物质结构及光谱分析中起着重要的作用．
5、光纤光学仪器
光纤是由透明介质按特殊的光导特性要求构成的光学细丝，直径与长度之比小于1∶1000．把许多根光纤固定在一起就构成了光纤束．它们可以传光，也可以传像，统称光纤光学元件．它们可以完成很多传统光学元件无法完成的任务，因此，光纤元件的出现，使光学仪器和通讯技术发生了重大的变化，并产生了一系列实用化的光纤光学仪器．光纤光学已成为一门新的学科．
光纤可以按它的构成材料分为石英光纤、多组分玻璃光纤、塑料光纤和晶体光纤等；也可以按模式分为单模光纤和多模光纤；或可按传输方式的不同分为全反射光纤和梯度折射率光纤．全反射光纤是由两种折射率不同的均匀透明介质构成，能发生全反射，光线在光纤内部通过表面的全反射和直线传播进行传输；梯度折射率光纤是由非均匀介质构成，其折射率分布规律是沿光纤横截面的半径方向由中心向边缘逐渐降低，光线在光纤内部沿曲线传播．全反射光纤主要应用在“导光束”和“传像束”两方面．导光束应用于照明目标；传像束有内窥镜，如用于观察人体内部组织或器官的医用内窥镜，用于观察涡轮发动机叶片等机器内部情况的工业内窥镜；还有光纤面板，目前用在电子束成像器件中做接触摄影；还有做成光学系统的像场校正器，在大视场大孔径的光学系统设计中，常常遇到系统场曲和其它像差矛盾的情况，需要进行校正．梯度折射率光纤是为适应通讯领域加大信息量的要求产生出来的，利用它能大大提高单位时间内传递的脉冲数，从而增加传递信息的总量．
大口径光学反射镜的制造过程
如果把光学望远镜比作人类的“千里眼”，那么光学望远镜中的主反射镜就可以称之为“眼角膜”。主反射镜的口径越大就意味着光学望远镜的空间分辨率就会越高。通俗的说就是会....
07-30
- 政策法规
- 光电知识
- 产权标准
