工程光学讲稿(理想)

《工程光学讲稿(理想)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、共轴理想光学系统的成像性质;无限远的轴上(外)物点的共轭像点及光线、无限远的轴上(外)像点的对应物点及光线的性质，物(像)方焦距的计算公式;物方主平面与像方主平面的性质，光学系统的节点及性质;图解法求像的方法;解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）;由多个光组组成的理想光学系统的成像公式;理想光学系统的放大率概念及公式，理想光学系统两焦距之间的关系，理想光学系统的组合公式和正切计算法。第二章理想光学系统教学内容1重点内容理想光学系统的共线理论、基点基面的确定；图解法、解析法求像方法及多光组组合的等效系统的计算。教学要求掌

2、握理想光学系统的共线理论以及系统的基点、基面的计算方法；掌握图解法求像的方法；掌握理想光学系统的物象关系、放大率和两个光组的组合；理解正切计算法求多光组的等效系统的计算。2§2.1理想光学系统与共线成像理论一、基本概念1、理想光学系统:如果一个光学系统在任意大的空间中以任意宽的光束都具有近轴区的特性,这个光学系统就是理想光学系统。理想光学系统理论是在1841年由高斯所提出来的，所以理想光学系统理论又被称为“高斯光学”。2、共轭：将物像的一一对应关系叫做“共轭”。3、共线成像：这个系统对于任何一个物点发出的光线将出射光线

3、相交于一点形成一个唯一的像点。对于多个物点集合成的点或面当然也形成（成像）唯一的点或面，这种成像关系称为共线成像。二、共轴理想光学系统的成像性质31、位于光轴上的物点对应的共轭像点必然在光轴上；位于过光轴的某一截面内的物点对应的共轭像点必位于该平面内，且在物面的共轭像面内；过光轴的任意截面成像性质都相同；垂直于光轴的物平面，它的共轭像平面也必然垂直于光轴。2、垂直于光轴的物平面与其共轭平面像的几何形状完全相似，即：在垂直于光轴的同一平面内，物体的各部分具有相同的放大率β。3、一个共轴理想光学系统，如果已知两对共轭面的位

4、置和放大率，或者一对共轭面的位置和放大率，以及轴上两对共轭点的位置，则其它一切物点的共轭像点都可以根据这些已知的共轭面和共轭点来表示。基面和基点：通常将这些已知的共轭面和共轭点分别称为共轴系统的"基面”和“基点”。42.2理想光学系统的基点和基面一、无限远的轴上物点和它对应的像点F’1、无限远的轴上物点发出的光线h是轴上物点发出的一条入射光线的投射高度，由三角关系可知：tgU=h/L当，U→0结论：无限远的轴上物点发出的光线与光轴平行。52、像方焦点、焦平面；像方主点、主平面；像方焦距焦距公式63、无限远的轴外物点发出

5、的光线由于光学系统的口径大小总是有限的，所以无限远的轴外物点发出的、能进入光学系统的光线总是相互平行的，且与光轴有一定的夹角ω。说明：1)、ω的大小反映了轴外物点离开光轴的角距离，当ω→0时，轴外物点就重合于轴上物点。2）、这一束平行光线经过系统后，一定相交于像方焦平面上的某一点。7二、无限远轴上像点对应的物点F如果轴上某一物点F和它的共轭像点位于轴上无限远，则该点为物方焦点。通过该点且垂直于共轴的平面称为物方焦平面，它和无限远垂直于共轴的像平面共轭。设由焦点发出的入射光线的延长线与相应的平行于光轴的出射线的延长线相交

6、于Q点，过Q点作垂直于共轴的平面交于共轴于H点，该点称为理想光学系统的物方主点，QH平面称为物方主平面。由物方主点H起算到物方焦点的距离称为理想光学系统的物方焦距，用f表示。由三角关系可知：8三、物方主平面与像方主平面的关系结论：物方主平面与像方主平面是一对共轭面；主平面的垂轴放大率为+1，即：出射光线在像方主平面上的投射高度一定与入射光线在物方主平面上的投射高度相等。最常用的共轴系统的基点和基面：一对主平面、无限远轴上物点和像方F’物方焦点F和像方无限远轴上点通常用一对主平面和两个焦点位置来表示9一个光学系统。§2.

7、3理想光学系统的物像关系一、图解法求像1、什么是图解法求像？已知一个光学系统的主点（主面）和焦点的位置,利用光线通过它们后的性质，对物空间给定的点、线和面，通过画图追踪典型光线的方法求像。2、可选择的典型光线和可利用的性质：1）平行于光轴入射的光线，经过系统后必过像方焦点；2）过物方焦点的光线，经过系统后平行于光轴；103）倾斜于光轴入射的平行光束经过系统后会交于像方焦平面上的一点；4）自物方焦平面上一点发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平行光束；5）共轭光线在主面上的投射高度相等。3、实例：1）对于轴外点B或一垂轴线段

8、AB的图解法求像：2）轴上点的图解法求像ABFF’HH’A’B’11AFF’HH’A’BMNM’N’AFF’HH’A’B’MNM’N’利用物方焦平面性质求轴上物点的像利用像方焦平面性质求轴上物点的像12物点B在F与H之间HFBH`F`B`13实物在1倍焦距以内，成放大虚像HH’ABA’B’F’QQ’F14虚物成实像15负（凹）透镜