[基本定律与成像概念】资料.ppt

1.3 成像的基本概念与完善成像 引言：关于光学系统 一、共轴光学系统 二、完善成像的概念 三、完善成像的条件 1.3 成像的基本概念与完善成像 引言：关于光学系统 1.3 成像的基本概念与完善成像 一、共轴光学系统 1、光学系统的作用与组成 1）作用：【信息获取、传输、存储、处理与显示】 对物体成像（观察、测量）：摄影、显微、望远 信息传输与处理：光纤、相干、（光计算） 光电检测：干涉仪、光栅 2）组成：透镜、棱镜、平面镜、平行平板等光学元件。光学元件都是由球面、平面或非球面包围一定折射率的介质而成。 2、共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面的曲率中心在一条直线上。 光学系统中各个光学元件表面的曲率中心的连线。共轴系统的光轴为直线。 二、完善成像的概念 若点物经过光学系统后能精确成一点像,就称该系统可以成完善点像； 一球面波经过光学系统后仍为一球面波，球面波的球心即为该物点的完善像点；若一个物点对应的一束同心光束，经光学系统后仍为同心光束，该光束的中心即为该物点的完善像点。 完善像是完善像点的集合；一个实物是许多点物的集合，一个像也是许多像点的集合。 二、完善成像的概念 能够成完善点像的光学系统也能对物体（点物的集合）完善成像；称该系统可完善成像。 对于实际系统，如何界定完善像？ 三、完善成像的条件 表述一：（波面）入射波面是球面波时，出射波面也是球面波。 表述二：（光线、光束）入射是同心光束时，出射光也是同心光束。 表述三：（物象之间的等光程）物点及其像点之间任意两条光路的光程相等。 关于等光程面 1、抛物面：无限远处物点被其反射成像于有限距离处。 2、椭球面：有限距离处物点被其反射成像于有限距离处。 3、笛卡尔卵形面：有限距离处物点经其折射成像于有限距离处。笛卡尔卵形线的四次方程。 4、二次曲线方程：物点与像点之一位于无限远 实际上，上述等光程面仅对特定点有意义。对一定大小的物体成像时，不能对物体上所有的点满足等条件，不能完善成像。又由于这些非球面制造困难（逼近法），实际光学系统很少采用，而多用球面（非等光程面，非完善像，当满足一定条件时可以对光轴附近的小物体近似的成完善像）。 椭球面：有限距离处物点被其反射成像于有限距离处。 抛物面：无限远处物点被其反射成像于有限距离处。 笛卡尔卵形面：有限距离处物点经其折射成像于有限距离处。笛卡尔卵形线的四次方程。 二次曲线方程：物点与像点之一位于无限远 四、物象空间及其虚实 先观察四种成像关系 . 实物成实像：物象异侧 A A’ 实物成虚像：物象同侧 A A’ 虚物成实像:物象同侧 （对于第二个透镜） A A’ 虚物成虚像：物象异侧 A A’ A A’ A A’ A A’ A A’ 实物成实象：物象异侧 实物成虚象：物象同侧 虚物成实象：物象同侧 虚物成虚象：物象异侧 实物（虚象）：发散同心光束； 虚物（实象）：会聚同心光束 实物点和实象点：由实际光线相交形成。 虚物点和虚象点：由光线的延长线相交形成。 四、物、象空间及其虚实 实物空间 实象空间 虚象空间 虚物空间 1、实物点、实象点、虚物点、虚象点的区分方法： 理论上：所在物象空间的虚实就是物、象的虚实 工程上：像的感知、接收（实象可以由屏幕和感光胶片接收和记录） 四、物、象空间及其虚实 实物空间 实象空间 虚象空间 虚物空间 2、注意事项： 所在物像空间的虚实就是物、像的虚实 物象空间的范围：两个空间均是无限扩展的 正向光路，从左向右 虚物不能人为设定，它是前一系统所成的实象被当前系统所截而得。【前像为后物】 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 1 几何光学基本定律与成像概念 1.1 几何光学基本概念 1.2 几何光学基本定律 1.3 成像的基本概念与完善成像条件 1.4 光路计算与近轴光学系统 1.5、球面光学成像系统 1.1 几何光学基本概念 一、光波 1、光是一种电磁波 光波在空间的传播和在界面的行为遵从电磁波的一般规律。 可见光波长λ为400nm—760nm。不同波长产生不同色感。