应用光学(第二章)4教学提纲.ppt

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1、单个折射球面的主平面和焦点一、球面的主点位置在近轴区，单个折射球面成完善像。在这种情况下，可以看成理想光组，也具有基点、基面。主平面上，β＝1，由近轴区横向放大率公式：显然，要使上式成立，只能l’=l=0因此对于单个折射球面而言，H，H’和O相重合，而且物方主平面和像方主平面与球面顶点O相切。7/28/20211哈工大光电测控技术与装备研究所二、球面焦距公式在主点已知的情况下，只要求得单个折射面的焦距即可确定相应焦点和焦平面的位置。当物点位于物方焦点时，有：l=f,l’=∞代入公式可得单个折射球面的物方焦距：7/28/20212哈工大光电测控技术

2、与装备研究所以H为原点，即可确定物方焦点F和物方焦平面的位置同理，可求得单个折射球面的像方焦距为：对于单个反射球面，有n’=-n。由上两个公式可以得出：7/28/20213哈工大光电测控技术与装备研究所将n’=-n代入以下各式：可得单个反射面的放大率公式：7/28/20214哈工大光电测控技术与装备研究所三、球面节点节点：角放大率γ＝1的一对共轭点。由公式可知：得：l’=l=r代入公式结论：单个折射球面得一对节点（J、J’）均位于球心C，不与主点重合。原因：n≠n’7/28/20215哈工大光电测控技术与装备研究所同理，对于反射球面，同样有：l’

3、=l=r由于单个折（反）射球面在近轴区可以看成是理想光组，因此它的成像特性可以应用理想光组中的所有公式单个反射球面的一对节点（J、J’）均位于球心C。注意：两边折射率不同！切勿采用光组位于同一介质中的公式！折射：n,n’反射：n,-n7/28/20216哈工大光电测控技术与装备研究所小结：-ff’H’HFF’物方焦距物方主点像方焦距像方主点物方主平面像方主平面一对共轭面，两对共轭点是最常用的共轴系统的基点一对共轭面：两个主平面。两对共轭点：无限远轴上物点与F’，F与无限远轴上像点。它们构成了一个光学系统的基本模型。提问：物方焦平面与像方焦平面是不

4、是共轭面？不是！！!7/28/20217哈工大光电测控技术与装备研究所如果已知共轴光学系统的一对主平面和两个焦点的位置，就能根据它们找出物空间任意物点的像！7/28/20218哈工大光电测控技术与装备研究所※若f’>0，为正光组（会聚光组）若f’<0，为负光组（发散光组）记住喽，做题时先判断光组的正负！FF’HH’正光组F’FHH’负光组7/28/20219哈工大光电测控技术与装备研究所§2-9用作图法求光学系统的理想像(§2-8)※已知一个理想光学系统的主点和焦点的位置，利用光线通过它们后的性质，对物空间给定的点、线、面通过画图追踪典型光线求像

5、，称为图解法求像。这可是重点呦！7/28/202110哈工大光电测控技术与装备研究所可供选择的典型光线和可供利用的性质有：（1）平行于光轴入射的光线，经过系统后过像方焦点。F’HH’7/28/202111哈工大光电测控技术与装备研究所（2）过物方焦点的光线，经过系统后平行于光轴。FH’H7/28/202112哈工大光电测控技术与装备研究所（3）倾斜于光轴的平行光线，经过系统后交于像方焦平面上某一点。-wF'H’H7/28/202113哈工大光电测控技术与装备研究所（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

6、平面上的投射高度相等，即一对主平面的横向放大率为＋1。FH’H7/28/202114哈工大光电测控技术与装备研究所（6）光轴上的物点其像必在光轴上。（7）过主点光线方向不变。HH’再次强调：作图时先注意光组的正负，看物方焦点F和像方焦点F’的位置。7/28/202115哈工大光电测控技术与装备研究所已知F和F’，求轴上点A的像AA’FF’方法1：过F作物方焦平面，与A点发出的光线交于N，以N为辅助物，从N点作平行与光轴的直线，经过光组后交于像方焦点F’，则AN光线过光组后与辅助光线平行，与光轴的交点既是A’。N（一）正光组轴上点作图HH’7/28

7、/202116哈工大光电测控技术与装备研究所方法2：过F作辅助线，过光组后与光轴平行，交像方焦平面于N’，则A点射出的与辅助光线平行的光线过光组后过N’点，与光轴交点即是A’。AA’FF’N’HH’7/28/202117哈工大光电测控技术与装备研究所方法３：过A作垂直于光轴的辅助物AB，按照前面的方法求出B’，由B’作光轴的垂线，则交点A’就是A的像。AA’FF’HH’BB’7/28/202118哈工大光电测控技术与装备研究所方法4：利用过主点光线方向不变，作过主点的辅助光线。利用像方焦平面上发出的光线过光组后平行射出的性质。然后作平行辅助光线的

8、出射光线。AA’FF’NHH’7/28/202119哈工大光电测控技术与装备研究所也可以利用像方焦平面。作和入射光线平行的辅助光线，利用