高斯目鏡

高斯目鏡又稱高斯式自準直目鏡，套筒內安裝十字分劃板（刻度用），目鏡兩個平凸透鏡（一面凸一面平）共軸構成，在目鏡磁筒的側面開有窗孔d，外裝照明小燈，兩透鏡之間裝有一與光軸成45°角的平面玻璃片g。光線從小孔中射入，經玻璃片g反射後，沿光軸前進並照亮十字叉絲。

基本介紹

• 中文名：高斯目鏡
• 外文名：Gauss eyepiece
• 性質：測量儀器
• 本質：自準直目鏡
• 基礎目鏡：冉斯登目鏡
• 相似目鏡：惠更斯目鏡

概念

高斯目鏡是一種自準直目鏡。與望遠鏡物鏡組成自準直系統。它是在冉斯登目鏡的向物鏡和接目鏡之間裝一片與鏡筒軸成45°角的分光板，分光板下方的目鏡筒壁上開一個小孔，叉絲裝在目鏡前焦平面上，如圖1所示。高斯目鏡常做分光儀中望遠鏡的目鏡，它使望遠鏡可用自準直法進行調整，使之適合於接受平行光。有時在平行光管的調整中也要用到。光從目鏡管壁的小孔射入目鏡，經分光板反射照亮叉絲。若叉絲恰在物鏡的焦平面上，則從叉絲髮出的發散光束經物鏡成平行光束，此平行光束正入射到物鏡前面的平面鏡後，仍反射出一束平行光逆原光路返回，經物鏡以後在叉絲面內成一叉絲的像。通過目鏡觀察叉絲像和叉絲是否重合，可判定原出射光束的平行程度。

圖1

圖1中：1—物鏡；2—叉絲； 3—平面鏡；4—目鏡； 5—分光板；6—小孔；7—聚光鏡；8—光源。

目鏡

光學儀器(如顯微鏡、望遠鏡)中用於觀察物鏡所成像的透鏡或透鏡組。物體通過物鏡成一實像，該實像再經目鏡成一放大的虛像供人眼觀察。目鏡通常做為顯微鏡、望遠鏡等光學儀器的一部分，有的目鏡(如冉斯登目鏡)也可單獨當做放大鏡供觀察或測量實際的微小物體之用。描述目鏡的主要參數是鏡目距、放大率、相對孔徑和視場。鏡目距是眼睛能看到整個視場時，眼睛到目鏡的距離，其值一般不應小於6～8毫米。放大率M_e=250/f_e′，fe′為目鏡焦距的毫米數。焦距幾十毫米的中短焦距目鏡，Me為5～20之間。目鏡外壁標有M_e的數值，例如若標有10×，表示Me為10倍。相對孔徑D/f′_e，D為目鏡通光孔的直徑。視場表示成像範圍的大小，常用視場角來表示。根據實際需要，可選用合適參數的目鏡。

用單片透鏡做目鏡時，不僅像差嚴重，放大率低，而且視場較小。所以目鏡通常由兩片或多片透鏡組合而成，以矯正各種像差，提高放大率，加大視場。在這種組合目鏡中，靠近物鏡所成實像的透鏡稱為向場鏡或場鏡，靠近眼睛的透鏡稱為接目鏡或視鏡。目鏡的種類很多，目前比較常用並具有代表性的有惠更斯目鏡、冉斯登目鏡、開爾納目鏡、高斯目鏡和圖中所示的對稱型目鏡、阿貝無畸變目鏡、愛爾弗目鏡等。對稱型目鏡是由兩個離得很近的消色差膠合透鏡組成的，結構緊湊，消除色差較好，焦目距可大到焦距的75%，視場角可達40°～45°，多用於比較測角儀。阿貝無畸變目鏡質量較好，比一般目鏡的畸變小，焦目距可大到焦距的80%，視場約45°，適合做高倍目鏡，常用於DM型讀數顯微鏡及內調焦望遠鏡。愛爾弗目鏡是一種視場可達65°左右的大視場目鏡，常用於大視場的顯微鏡和望遠鏡。

冉斯登目鏡

一種通用的目鏡。英國光學儀器製造者J.冉斯登發明。由同種玻璃製成的兩個相同的平凸透鏡L₁和L₂組成。向場鏡L1和接目鏡L₂都是平面向外，二鏡之間的距離為單個透鏡焦距的2/3～3/4。由計算可知，整個目鏡系統的前焦點F在L1外側，後焦點F′在L₂的外側(圖2)。由前面物鏡所成的實像Q₁Q′₁位於整個目鏡系統的前焦點F處，此像對L₁為實物(對整個目鏡也是實物)，它經L1在L2的前焦點F₂處成一虛像QQ′，它對L₂是一個實物，於是QQ′經L₂在無窮遠處成一放大的虛像，以供眼睛觀察。冉斯登目鏡的物面(即整個目鏡系統的前焦面)位於L1的外側一定距離處，所以可在該面上放一帶有刻度的透明標尺，此透明標尺將與Q₁Q′₁一起按同樣比例放大成為供眼睛觀察的虛像。這樣就可通過標尺進行定量測量，克服了惠更斯目鏡在這方面的缺點。冉斯登目鏡的鏡目距比惠更斯目鏡的要長，可達12毫米，使用比較方便;視場與惠更斯目鏡大致相同，約30°～50°。冉斯登目鏡廣泛用做測量顯微鏡和望遠鏡的目鏡，也常單獨用作放大鏡觀察和測量實際的微小物體。

圖2

冉斯登目鏡一般不能完全滿足兩鏡距離等於二鏡焦距之和的一半這一消除橫向色差的條件，而惠更斯目鏡則滿足這一條件，故橫向色差的消除比惠更斯目鏡要差。和惠更斯目鏡一樣，冉斯登目鏡對球差和縱向色差不能消除。為了更好地矯正縱向色差以及其它各種像差，可用由兩種玻璃製成的消色差膠合透鏡代替冉斯登目鏡的接目鏡，這樣經過改進的冉斯登目鏡稱為開爾納目鏡(圖2)。在消像差要求更高的場合，可以選用開爾納目鏡。

惠更斯目鏡

一種通用的目鏡。荷蘭物理學家C.惠更斯發明。由同種玻璃(常用冕玻璃)製成的兩個平凸透鏡L₁和L₂組成。向場鏡L₁的凸面向著被觀察的物體，接目鏡L₂的平面接近觀察者的眼睛。L₁的焦距f′₁約為L₂的焦距f′₂的1.5～3倍，實際上常取2倍。L₁和L₂之間的距離d等於該二透鏡焦距之和的一半，即d=(f′₁+f′₂)/2，這正是消除橫線色差的條件。由計算可知，整個目鏡系統的前焦點F在L₁和L₂之間，後焦點F′在L₂之後不遠的地方(如圖)。由前面物鏡所成的實像Q₁Q′₁位於整個系統的前焦點F處，它對L₁來說是一個虛物(對整個目鏡而言也是虛物)，它經L₁所成的QQ′恰在L₂的前焦點F₂處，於是，通過L₂在無窮遠處成一放大的虛像，以供眼睛觀察。

由於惠更斯目鏡的物面(即整個目鏡系統的前焦面)在L₁和L₂之間，故不能在該處放標尺進行測量，所以它只做定性觀察之用。冉斯登目鏡克服了不能放標尺的缺點，實用中若做定量測量，可用冉斯登目鏡。惠更斯目鏡除能矯正橫向色差外，對彗差和像散也可矯正其中的一種，但沒有矯正球差和縱向色差。然而但因目鏡使用的是細窄光束，所以球差和縱向色差對整個系統的影響不大。若有的場合對消像差有更高的要求，還有多種矯正像差更好的目鏡可供選用，如開爾納目鏡。惠更斯目鏡只能用來觀察前方光學儀器如物鏡所成的像(是惠更斯目鏡的虛物)，不能單獨當作放大鏡來觀察實際的微小物體。該目鏡的另一缺點是鏡目距太短，約3毫米，使用時眼鏡須緊貼目鏡，不太方便。惠更斯目鏡的優點是結構簡單，色差較小，視場較大，一般可達30°～50°，是顯微鏡常用的一種目鏡。

圖3