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1、第二章共轴球面系统的物像关系光轴如果光学系统的所有界面均为球面，则称为球面系统。各球面球心位于一条直线上的球面系统，称为共轴球面系统。连接各球心的直线称为光轴。光轴与球面的交点称为顶点。光线经过光学系统是逐面进行折射的，光线光路计算也应逐面进行。先对单个折射球面进行讨论，再过渡到整个系统。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。平面可以看做曲率半径r→∞的特例，反射则是折射在n’=-n时的特例。所以研究单个折射球面的光路计算具有
2、普遍意义。9/4/20212§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’r※子午面:包含物点（或物体）和光轴的光路截面。※单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’r-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
3、-L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-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。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9/4/20217（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-※原点规定：（1）曲率半径
4、r,以球面顶点O为原点，球心C在右为正，在左为负。EAO+rCAEC-rO（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’O（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+d-d2.垂轴线段：以光轴为界，上方为正，下方为负。AB+yOEC+hA’B’-y’（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，
5、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’（2）光线与法线的夹角，如I,I’,以光线为起始边。AB-LyOE-UCrL’A’U’B’h-y’II’I-I”I’-I”-I’（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’φ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=-
6、10°（3）r1=100mm,r2=-200mm,d=5mm,L=-200mm,U=-10°（4）r=-40mm,L’=200mm,U’=-10°（5）r=-40mm,L=-100mm,U=-10°,L’=-200mm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§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
7、的，有一条公共轴线，称为光轴。这种系统被称为“共轴系统”光轴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的交点称为：顶点若有一个面为平面，则光轴通过球面的球心与平面垂直。光轴顶点透镜分两大类（1）正透镜：中心比边缘厚度大，起会聚作用（2）负透镜：中心比边缘厚度小，起发散作用物像的虚实※由实际光线成的像，称为实像。在凸
8、透镜2f外放一个点燃的蜡烛，后面放一个纸屏，当纸屏放到某一位置时，会在屏上得到蜡烛清晰的像。如电影，幻灯机，照相机成像有的光学系统成的像，能被眼睛看到，却无法在屏上得到这些像不是由实际光线相交得来，而是由实际光线的反向延长线相交得来。※由反射或折射光线的反向延长线相交所得的像称为虚像如照镜子，显微镜，望远镜等。F’F’与像类似，物也分两种※实物：自己发光的物体。※虚物：不是由实际光线而是由光线的延长线相交而成的物。虚物不能人为设定，它是前一系统所成的像被
