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应用光学与光学设计基础
1.5.1.5.1 10.5.1 分辨率α

10.5.1 分辨率α

分辨率是观测仪器的一项重要性能指标,主要根据分辨看清一定距离上目标的大小要求确定。

对望远镜来说,被其分辨的物点位于无限远或相当远处,且其像差应该得到很好校正。因此,其分辨率是以物面上刚能被分辨开的两物点对望远物镜入瞳中心的张角(角距离)α表示,称之为最小分辨角。显然,它等于由式(6.33)所确定的艾利圆的角半径θ0,即有

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式中:D——入瞳直径;

   α——以弧度为单位。

由上式可以看出,望远镜的分辨率和光的波长成正比,而与物镜入瞳直径成反比。若取对眼睛最灵敏的谱线波长λ=0.555μm,并以秒表示角度,则上式变为

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因此,为提高望远镜的分辨率,必须增大物镜(入瞳)口径。美国帕洛马山上的天文望远镜,物镜的直径5m,其最小分辨角可达2.8×10-2弧秒。

上述分析表明,望远镜之所以能看清远处的物体,除了因为它具有放大作用外,根本上是因为其入瞳直径D总是大于眼瞳直径De,因而提高了对物体的分辨能力。

望远系统的分辨本领可以定义为最小分辨角的倒数,即1/α。

应该指出,由于望远镜是目视光学仪器,其分辨本领的提高受到人眼视觉特性的限制。通过望远镜观察两个发光点时,要求该两点通过望远镜后的视角必须大于人眼的最小分辨角(60″),才能为人眼所分辨。因此,除增大物镜口径提高望远镜的分辨率外,还必须配合以适当的目镜,即增大系统的视放大率Γ,才能使其为人眼所分辨。当然,过分地增大视放大率也是不必要的,因为这无助于看清物体更多的细节。总之,望远镜的视放大率必须保证望远(物)镜的分辨本领被充分利用。

实际望远镜的分辨率,由于系统设计的剩余像差以及加工装配误差等影响,一般都低于理想分辨率,表示为

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式中的系数k根据经验一般取1.05~2之间,通常把系统的实际分辨率α作为控制产品质量的一个综合指标,k值视产品的质量要求而定。对仪器使用而言,一般分辨率越高,则瞄准、测量精度也越高。