【课堂笔记】理想光学系统.ppt

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1、理想光学系统理想光学系统理想光学系统和共线成像理想光学系统的基点、基面理想光学系统的物象关系理想光学系统的放大率理想光学系统的组合实际光学系统下一页结束放映第一节理想光学系统和共线成象理想光学系统把实际光学系统在近轴区以近轴光线成完善像的理论推广到任意大的空间和任意宽的光束，这样的光学系统称之为理想光学系统。返回目录理想光学系统1841年高斯提出，又称为高斯光学采用特殊的点和面（基点和基面）表示光学系统，并确定其它任意点的物像关系每一个实际光学系统的近轴区域看成理想光学系统高斯光学的基本核心就是共线成像。所谓共线成像

2、，就是指在理想光学系统中的一一对应关系。点对应点、直线对应直线、平面对应平面的成像变换即称之共线成像，物象一一对应的关系称之为共轭关系。共线成像理论共线成像理论物空间每一点对应于像空间一点，且只有一点（共轭点）。物空间中每一条线对应于像空间的一条直线（共轭线）。如果物空间的任意一点位于直线上，那么在像空间内的共轭点也必在该直线的共轭线上。推论物空间有一平面，像空间也有唯一的对应平面；如果物方的平面垂直于光轴，则像方对应的共轭平面也垂直于光轴；在任何一对共轭的垂轴平面内，垂轴放大率为一常数，即垂轴的平面物体物像相似已知

3、理想光学系统的一对共轭面（Q,Q’)及其垂轴放大率，又已知该系统的另外两对共轭物像点(C,C’)，(D,D’)，可以求出任一物点的共轭像点。动画返回目录第二节理想光学系统的基点、基面以两对特殊的共轭点和一对特殊的共轭面来描述某个特定的系统，来讨论其它物体的物象关系。这些点和面我们称之为理想光学系统的基点和基面无限远的轴上物点和它对应的共轭像点；无限远的轴上像点和它对应的共轭物点；一对垂轴放大率等于+1的共轭平面；*一对角放大率等于+1的共轭点。返回目录像方焦点和像方焦平面如果从物方无限远处射入一束与光学系统光轴平行

4、的光束，在像方光轴上会聚于一点，该点称为光学系统的像方焦点(图图)通过像方焦点的垂轴平面称为像方焦平面（图）返回目录像方焦点和像方焦平面性质任意一条平行于光轴的物方入射光线，在像方一定通过像方焦点F’与光轴成一定夹角的斜入射平行光束，在像方汇聚于像方焦平面上的轴外B’点物方焦点和物方焦平面如果从像方无限远处射入一束与光学系统光轴平行的光束，在物方光轴上会聚于一点，该点称为光学系统的物方焦点(图)通过物方焦点的垂轴平面称为物方焦平面（图动画）返回物方焦点和物方焦平面性质从F点发出的光线经过光学系统后将平行于光轴出射，交

5、于无限远的轴上点。物方焦平面的轴外一点A发出的光束经过光学系统后将以与光轴成某一角度的斜平行光束出射，交于无限远的轴外点。物方焦面上点的位置与出射斜平行光的角度一一对应。主面和主点垂轴放大率等于+1的一对共轭平面称为主面主面与光轴的交点为主点在物方的称为物方主面和物方主点在像方的称为像方主面和像方主点图光学系统的焦距返回主面和主点在一对主面上,只要知道其中一个面上的点,就可以找到共轭点----等高度.作图时,一般将物方光线延长交于物方主面,根据共轭关系找到像方主面上的共轭点,然后再确定光线经像方主面后的出射方向.证明

6、物方主面和像方主面的位置。物点A成像于A’，当物体左移至无穷远时，此时像点落在F′的位置，即F′点是无穷远轴上物点在像方的共轭点。返回前页光学系统的像方焦平面返回图物方焦点与像方无限远的轴上点为一对共轭点F返回前页光学系统的物方焦平面返回前页图光学系统的主平面动画返回光学系统的焦距图返回目录FHH’F’-ff‘QQ’h1-UU’1’22’光学系统的焦距f’为正是正光组，f’为负是负光组光焦度与焦距的关系：主点到焦点的距离像方介质为空气焦距以主点为起点度量光学系统的节点返回目录图光学系统的节点角放大率为1的一对共轭点入

7、射过物方节点J入射，出射光线必通过像方节点J’并平行与入射光线系统物方和像方位于同一介质时，节点和主点在各自的物方和像方重合。第三节理想光学系统的物像关系1．作图法求像2．解析法求像结束放映基本方法选择物点发出的物方光线(至少两条)求出光线在像方的共轭光线像方光线的相交点即为像点常选光线:平行于光轴的光线;过物方焦点的光线;过物方节点的光线.例3-2轴外点求像返回本节主页面图例3-3轴上点求像(一)返回目录图例3-3轴上点求像(二)图例3-4负光组求像图例3-5虚物求像FF'AB11’A’B’22’例3-6已知主点焦

8、点求节点返回HH’FF’QQ’11’P’2’J’E’J2例3-7已知主点共轭点求焦点JJ’HH’AA’11’22’MF’3.2解析法求像解析法求像（一）牛顿法物点的位置以F为原点，用x表示，称焦物距像点的位置F′为原点，用x′表示，称焦像距牛顿公式例题有一理想光组,其焦距，已知物体的焦像距，问物体位于何处？解：由已知条件代入牛顿公式物体位于光组