关于望远镜不能放大亮度

feng1734 · 发表于 2010-9-7 07:33

本帖最后由 feng1734 于 2010-9-7 07:37 编辑

首先要说清楚题目中"亮度"的具体含义,,,,,
物体通过望远镜和人眼在视网膜上成像,人眼主观感觉到的亮度其实就是视网膜上像的照度,,,,,
所谓像的照度就是进入人眼的光的总能量除以视网膜上像的面积,,,,,
先看进入人眼的光的总量,,,
假设人眼瞳孔直径恒定并且与物镜口径匹配,都被充分利用,,因为瞳孔所在位置就是物镜被目镜所成像的位置,所以,进入人眼的光的总能量就等于进入物镜的光的总能量,,所以到达视网膜上的光的总量,使用望远镜的情况下是不使用望远镜时的(物镜口径/瞳孔直径)^2倍,,,,
然后看视网膜上像的面积的比较,,,
可以近似的认为人眼视网膜是一个平面,而人眼本身则是一个定焦镜头,视网膜上像的大小正比于视角的正切值,像的面积正比于视角正切的平方,,,而所谓望远镜的放大倍数其实就是视角正切值的放大倍数,也是物镜口径与出瞳直径的比值,,在这里就等于上面的物镜口径/瞳孔直径,所以视网膜上像的面积,使用望远镜的情况下是不使用望远镜时的(物镜口径/瞳孔直径)^2倍,,(眼睛中的介质影响会消去的),,,,
所以望远镜不能放大视网膜上像的照度,,,,,,,

另外还有一个像的亮度不能超过物的亮度的说法,,,,
这里的亮度是货真价实的光度学上的亮度,是单位面积的面光源在法向的单位立体角内辐射出去的光的总量,这个好像也叫表面亮度,是一个与方向有关的量,,而人对成在视网膜上的像的响应基本上是与方向无关的,,,,,,人眼感受到的亮度是光度学中的照度,而不是光度学中的亮度,,,,,
像的亮度不超过物的亮度与以下三件事情有关,,
第一是能量守恒,像的总能量不超过物体辐射出去的总能量,,,
第二个是光学系统要满足正弦条件,旁轴物点可以以任意大的孔径完善成像,,,,,
第三个是物方折射率不大于像方折射率,比如物和像都在空气中,,,,(就是说,天文摄影时,如果把ccd泡在
油里的话是可以进一步缩短曝光时间的,与ccd暴露在空气中的曝光时间相比),,,,,,

至于相机镜头焦比不能大于0.5则直接就是正弦条件(旁轴物点可以以任意大的孔径完善成像)的要求,,,类似的,ccd泡进油里就可以更大一些,,,

ytwiger · 发表于 2010-9-7 07:42

这么多字，辛苦了，顶一个。

ytwiger · 发表于 2010-9-7 07:45

内容翔实，有理有据，再顶一个。

feng1734 · 发表于 2010-9-7 07:48

另外,不考虑光线被玻璃吸收或者散射等各种损耗的话,像的亮度与物的亮度就总是相等的,,,与焦距,口径,放大倍数啥的都没有关系

funder · 发表于 2010-9-7 07:56

不错，显微镜的镜头浸油以后，最大可以做到NA 1.7左右，相当于光圈F/0.3左右

ldf · 发表于 2010-9-7 09:15

楼主的第一种分析基于假设人眼是一个定焦镜头，而实际上人的眼睛是可以变焦的。
所以我认为人眼通过理想望远镜（无反射、无吸收）所看到的亮度，应该大于人眼在物距距离上直接看物体的亮度，而等于走到离物体的距离等于物距/倍率时的亮度。实际观测也是这样的。

fansen · 发表于 2010-9-7 09:23

太专业了慢慢学吧

funder · 发表于 2010-9-7 10:05

楼主的第一种分析基于假设人眼是一个定焦镜头，而实际上人的眼睛是可以变焦的。
所以我认为人眼通过理想望 ...
ldf 发表于 2010-9-7 09:15

物距都远大于人眼焦距，在任何距离观察，亮度是一致的。

aitian · 发表于 2010-9-7 10:12

其实那些帖子讨论的亮度我估计是“生活”上的定义，而不是正规的学术上的定义，所以有时会引起唔会！
我自己都认为只要望远镜的物镜口径大于7mm的话（对一般人来讲），那么收集到的光线肯定比肉眼要多，所以看物体会显得更亮，而不是物体透过镜子之后就变得更亮了！所以我们就会认为这个“亮度”（不是严格的学术上的定义）“提高”了！

funder · 发表于 2010-9-7 10:16

其实那些帖子讨论的亮度我估计是“生活”上的定义，而不是正规的学术上的定义，所以有时会引起唔会！
我自 ...
aitian 发表于 2010-9-7 10:12

那可不一定，一个50mm的镜子，放大60倍，图像要比肉眼看到的昏暗许多。

huangsy70 · 发表于 2010-9-8 00:11

专业的，认为观感上是有增益的，具体的理论研究实在有些迷惑，眼睛不会欺骗人

protel99se · 发表于 2010-9-8 08:29

望远镜相当于光域的‘接收天线’，当然也就有‘天线增益’参数。我们常见的抛物面天线，其增益往往都在500以上（非对数指标）。其实也就是牺牲了方向性来获得信号强度。

funder · 发表于 2010-9-8 09:44

望远镜有“集光力倍数”这个参数，但没有“亮度放大倍数”，望远镜可以增加集光能力，但是不能增加表面亮度，这好比是望远镜可以增加压力，但不能增加压强。

sanssouci · 发表于 2010-9-8 12:37

楼主的第一种分析基于假设人眼是一个定焦镜头，而实际上人的眼睛是可以变焦的。
所以我认为人眼通过理想望 ...
ldf 发表于 2010-9-7 09:15

人眼怎么变焦？六楼说的这个变焦是不是指自动对焦？这是两个概念。

楼主的分析没有什么问题，同样，楼主的分析也并不影响我拿着一具好镜子看的时候，有眼前一亮，并且景物似乎变得更亮了的感觉。

tarrega · 发表于 2013-10-29 21:03

没看懂那看太阳怎么会灼伤眼睛

爱乐人老兵 · 发表于 2013-10-29 21:24

太专业了！学习了。为楼主赞一个！

sedff · 发表于 2013-10-29 21:41

我看了半天觉得是混淆了两个概念：物的亮度和像的亮度。
物的亮度是物表面发出的光或反射的光线的能量强度，好比一个灯泡，100瓦的肯定比50瓦的灯泡亮。如果不是用人眼判别，而是用光通量计，就是在距灯泡相同距离上测量单位面积上的累积能量，100瓦比50瓦的能量高。
像的亮度是通过瞳孔进入眼睛并投射到视网膜上的累积光线能量，也就是人眼所看到的物体发出的或反射的光线的一部分进入到人的眼睛中。人感到亮度增加，一种途径是瞳孔变大，在通过增大通光面积的方式使所看到的体发出的或反射的光线的更多部分光线进入眼睛。另一种途径是瞳孔直径不变，而是增加通光的密度，来将所看到的体发出的或反射的光线的更多部分光线进入眼睛。望远镜就是第二种方式，通过汇聚（其有效口径大于眼睛的有效口径）的作用实现。

catqjs · 发表于 2014-10-27 12:33

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Prometheus · 发表于 2014-10-27 12:43

catqjs 发表于 2014-10-27 12:33
光线穿过很多块玻璃才能到达眼睛，每一块玻璃的透光都达不到百分之百，累计起来会损失很多亮度。

论坛不允许挖坟！4年前的帖子！

山东钢铁 · 发表于 2015-4-8 15:14

如仅从观感说，在理想条件下，通过物镜收集到的像的信息比瞳孔多，感觉更清晰，透澈，水灵（理想条件的获得，可以从环境创造上，望远镜品质上两方面入手）如消光不好，可以预先创造一个不需消光的外在环境，望远镜的品质就用通透感强、舒适度好，大约如此。

catqjs 当前离线积分 2669 IP卡狗仔卡头像被屏蔽 catqjs	发表于 2014-10-27 12:33 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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