应用光学2006(第二章)1

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1、第二章共轴球面系统的物像关系6/24/20211透镜是构成光学系统最基本的成像元件，它由两个球面或一个球面和一个平面所构成。光线在通过透镜时会在这些面上发生折射。因此要研究透镜成像规律必须先了解单个球面的成像规律。6/24/20212§2-1符号规则（§2-2）若干概念与术语※C：球面曲率中心。※OE：透镜球面，也是两种介质n与n’的分界面。※OC：球面曲率半径,r。※O：顶点。※h：光线投射高度。EOhCnn’r6/24/20213哈工大光电测控技术与装备研究所※子午面:包含物点（或物体）和光轴的光路截面。※单

2、个折射球面的结构参数：r,n,n’。给定了结构参数和物点A后，即可确定A点的像。AEOhCnn’r6/24/20214哈工大光电测控技术与装备研究所-U※物点A在光轴上，其到顶点O的距离OA为物方截距，用L表示。※入射光线AE与光轴的夹角为物方倾斜角也叫物方孔径角，用U表示。AEOhCnn’r-L6/24/20215哈工大光电测控技术与装备研究所折射光线EA’由以下参量确定：※像方截距：顶点O到折射光线与光轴交点，用L’表示。※像方倾斜角：折射光线EA’与光轴的夹角，也叫像方孔径角，用U’表示。AEOhCnn’r

3、-L-UA’L’U’像方参数与对应的物方参数所用的字母相同，并加以“’”相区别。6/24/20216哈工大光电测控技术与装备研究所只知道无符号的参数，光线可能有四种情况。要确定光线的位置，仅有参量是不够的，还必须对符号作出规定。6/24/20217哈工大光电测控技术与装备研究所符号规则（一）光路方向从左向右为正向光路，反之为反向光路。正向光路反向光路6/24/20218（二）线段沿轴线段：从起点（原点）到终点的方向与光线传播方向相同，为正；反之为负。即线段的原点为起点，向右为正，向左为负。原点+原点-6/24/2

4、0219哈工大光电测控技术与装备研究所※原点规定：（1）曲率半径r,以球面顶点O为原点，球心C在右为正，在左为负。EAO+rCAEC-rO6/24/202110哈工大光电测控技术与装备研究所（2）物方截距L和像方截距L’也以顶点O为原点，到光线与光轴交点，向右为正，向左为负。AA’-L+L’EOCAEC-L’-LA’O6/24/202111哈工大光电测控技术与装备研究所（3）球面间隔d以前一个球面的顶点为原点，向右为正，向左为负。（在折射系统中总为正，在反射和折反系统中才有为负的情况）O1O2O1O2O1O2+d

5、+d-d6/24/202112哈工大光电测控技术与装备研究所2.垂轴线段：以光轴为界，上方为正，下方为负。AB+yOEC+hA’B’-y’6/24/202113哈工大光电测控技术与装备研究所（三）角度※角度的度量一律以锐角来度量，由起始边顺时针转到终止边为正，逆时针为负。※起始边规定如下：（1）光线与光轴的夹角，如U,U’,以光轴为起始边。-UU’AB-LyOECrL’A’B’h-y’6/24/202114哈工大光电测控技术与装备研究所（2）光线与法线的夹角，如I,I’,以光线为起始边。AB-LyOE-UCrL’

6、A’U’B’h-y’II’I-I”I’-I”-I’6/24/202115哈工大光电测控技术与装备研究所（3）入射点法线与光轴的夹角φ（球心角），以光轴为起始边。AB-LyOE-UCrL’A’U’B’h-y’II’φ6/24/202116哈工大光电测控技术与装备研究所练习：试用符号规则标出下列光组及光线的位置（1）r=-30mm,L=-100mm,U=-10°（2）r=30mm,L=-100mm,U=-10°（3）r1=100mm,r2=-200mm,d=5mm,L=-200mm,U=-10°（4）r=-40mm,

7、L’=200mm,U’=-10°（5）r=-40mm,L=-100mm,U=-10°,L’=-200mm6/24/202117哈工大光电测控技术与装备研究所符号规则是人为规定的，一经定下，就要严格遵守，只有这样才能导出正确结果6/24/202118哈工大光电测控技术与装备研究所§2-2光学系统类别和成像概念（§1-6）※光学系统的作用之一是对物体成像，因此必须搞清物像的基本概念和它们的关系。※物体通过光学系统（光组）成像，光学系统(各种光学仪器)由一系列光学零件组成。。※光学系统一般是轴对称的，有一条公共轴线，称

8、为光轴。这种系统被称为“共轴系统”光轴6/24/202119哈工大光电测控技术与装备研究所在光学仪器中最常用的光学零件是透镜，目前绝大多数是球面透镜（系统）。双凸正月牙平凸平凹负月牙双凹由这些球面系统（透镜）组成的光学系统有对称轴，也称为共轴球面系统6/24/202120哈工大光电测控技术与装备研究所由两个球面构成的透镜中，通过两球面球心的直线为光轴。光轴顶点光轴与透镜面