《几何光学成像》PPT课件

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1、2.1成像2.2共轴球面组傍轴成像2.3薄透镜2.4理想光具组理论2.5光学仪器2.6光阑2.7像差2.8像的高度、照度和主观亮度第二章几何光学成像9/30/20211§1.成像1.1同心光束实像和虚像（1）同心光束：各光线本身或其延长线交于同一点的光束。在各向同性介质中它对应于球面波。（2）光具组：由若干反射面或折射面组成的光学系统。（3）物点，像点：一个以Q点为中心的同心光束经光具组的反射或折射后转化为另一以Q’点为中心的同心光束，光具组使Q成像于Q’。Q称为物点，Q’称为像点。（4）若出射的同心光束是会聚的，称像点Q’为实像；（5）若出射的同心光束是发散的，称像点Q’为虚像。9/30

2、/20212实物成实像实物成虚像虚物成实像虚物成虚像光具组QQ’光具组QQ’光具组QQ’光具组QQ’9/30/202131.2物像之间的共轭性和等光程性物点Q和像点Q’之间各光线的光程都相等。QQ’2.由费马原理可导出一个重要结论：物象之间的等光程性1.物像共轭性9/30/202141.3等光程面（1）反射等光程面给定两点Q和Q‘，若有这样的一个曲面，凡是从Q出发经它反射或折射后达到Q‘的光线都是等光程的曲面。平面镜对任何物点都是等光程面9/30/20215(2)其他的反射等光程面都是旋转二次曲面旋转椭球面：两焦点共轭，皆实或皆虚。可用于聚光，极特殊情况用于成像。旋转双曲面：两焦点共轭，一

3、实一虚。旋转抛物面：焦点和轴上无限远点共轭，可实可虚。广泛使用（发射或接收）。9/30/20216nn(n

4、，，9/30/20219利用可得：这就是准确的物像关系式或成像公式9/30/202110后（2）为了保持出射光束的同心性，必须近似处理讨论：令则有可得：已知时，给定同心光束的随变化，出射光束丧失了同心性。（1）高斯公式9/30/2021111.平行于主轴的入射光线折射后与主轴相交的位置称为球面界面的像方焦点，从球面顶点A到像方焦点的距离称为像方焦距．2.轴上无穷远像点的共轭点称为物方焦点，记着F，从球面顶点A到物方焦点的距离称为像方焦距f．2.2轴上物点成像焦距、物像距公式（2.19）式中令:得物、像方焦距公式:和，物方焦距：物方焦点：，有，像方焦距：像方焦点：，有9/30/202112，

5、物方焦距：物方焦点：，有，像方焦距：像方焦点：，有（2.20）（2.21）物像距公式的另一个表达式：（2.22）9/30/2021132.3单球折射面成像的符号法则3）若入射光由右向左传播时，符号法则与上述规定相反4）各个量在绘图中均用绝对值标示，实物（像）距均大于零，虚物（像）距均小于零。入射光从左向右传播时1）若和点在A点的左方，则，若和点在A点的右方，则，则，，、2）若和点在A点的左方，则，，、若和点在A点的右方，9/30/2021142.4单球反射面成像的符号法则入射光从左向右传播时1）若和点在A点的左方，则，2）其余规定与单球折射面成像的符号法则相同若和点在A点的右方，则，9/3

6、0/2021152.5单球反射面成像公式此时和两个焦点重合QPy符号规则，修改一条：像距s及焦距f也以在A之左为正（实为正）。在折射的公式中，将s和f分别换成－s和－f即得现在的公式。也可仅让n=－n即可。9/30/2021162.6傍轴物点成像物高和像高的符号法则：或若或点在光轴上方，则或若或点在光轴下方，则轴外共轭点的旁轴条件：9/30/2021172.7横向放大率公式定义：横向放大率公式的推导：，，用类似方法可以得到反射球面的横向放大率公式：9/30/202118讨论：（3）若，则为实像。若，则为放大像。（1）若，则为正立像。（2）若，则为缩小像。若，则为倒立像。若，

7、则为虚像。9/30/2021192.8逐次成像方法将推广可得过渡关系：9/30/202120逐次成像的步骤：1）绘图，并确定第一次成像的入射光线方向及计算起点；2）确定第一次成像的各个已知量的正负和大小；3）代入相应成像公式计算；4）检查结果是否合理；5）利用过渡关系求出下次成像的物距，重复上述步骤逐次成像。9/30/202121注意：（1）光线反向时过渡关系不变；（2）多次成像的总放大率等于各次放大率的积，证明，以三次