应用光学第三章资料.ppt

§ 3－2 理想光学系统的基点、基面 § 3－3 理想光学系统的物象关系 § 3－6 理想光学系统的组合 § 3－7 透镜 § 3－9 几种典型系统的理想光学系统性质 若平行光入射到系统的第一光组， 则有 说明： 若需求复合光组的物方基点位置和焦距大小，可以反向光路按类似方法计算，然后将结果f′和 lF′反号求得物方焦点位置lF和物方焦距f。 例：已知三共轴薄光组，其参数分别为f1′=100mm， d1=10mm， f2′=-50mm， d2=20mm， f3′=50mm，试求复合光组的基点位置和焦距大小。 2. 截距计算法： 令 用高斯公式依次求出该光学系统中每个光组的物距和象距，代入上式 求出焦距 3. 各光组光焦度对等效系统光焦度的贡献 ： 若取h1 =1，有 上式表明： 各光组对总光焦度的贡献除去本身光焦度大小外，还与该光组在光路中所处的位置有关，因为式中的高度h随位置而异。即具有一定光焦度的光组随其所处位置不同对总光焦度的贡献也不同。 一、透镜简介： 透镜是由两个折射面包围一种透明介质所形成的光学零件。 二、单个折射球面的基点（面）分析（近轴区）： 1. 主点、主面 单个折射面的物方主点H、像方主点H′和球面顶点重合。 2. 焦点、焦面和焦距 近轴光成像公式： （像方焦点） （物方焦点） 单个折射面的物像方焦距可由结构参数给出。 3. 节点、节面 单个折射面的一对节点均位于球心处。 三、透镜的基点（面）分析： （已知r1、r2、n、d） 1. 透镜焦距的确定 1）透镜两面的焦距 2）光学间隔Δ 3）等效焦距 若把上式写为光焦度的形式，并设 2. 透镜主点（面）和焦点（面）位置的确定 四、薄透镜 略去厚度不计的透镜称为薄透镜。 薄透镜的光学性质由焦距或光焦度决定。薄透镜的概念在像差理论和光学系统外形尺寸计算中有着重要意义，它可使光学系统的作图和计算大为简化。 薄透镜的组合可用透镜组合的公式。 密接薄透镜组： 若两透镜之间有间隔d ： 当单个薄透镜周围介质折射率为n0时： 一、望远系统： 1. 结构特点 1）由物镜和目镜两部分组成； 2）Δ＝0，三对基点均在无穷远； 3）等效f、f′ ∞ ，无焦系统 ； 4） f1′ f2′ 2. 分类 1）开普勒望远镜 2）伽利略望远镜 3. 成像特点： * * 第三章 理想光学系统 § 3－1 理想光学系统与共线成象理论 理想光学系统— 对任意大的物体，以任意宽的光束绕光学系统成象，均是完善的；或物空间的同心光束经过光学系统后仍为同心光束；或物空间一点对应象空间一点。 共线成象理论— 对于理想光学系统，有 点 点 直线 直线 面 面 共线成象理论是作图法或解析法求解物象关系的基础。 共轭 共轭 共轭 焦点、焦平面 物方焦点：对应像点在像方光轴上无限远处 像方焦点：对应物点在物方光轴上无限远处 焦点 焦平面：过焦点的垂轴平面 说明：1）F、F′不是一对共轭点，物方焦平面和像方焦平面也不为共轭面。 2）由物方无限远处射来的任何方向的平行光束，汇聚于像方焦平面上一点。 2. 主点、主平面 定义：物象方β=+1 的共轭平面为物象方主平面。 主平面与光轴的交点为主点H、H′。 说明： 1） H、H′是一对共轭点，主平面上任一线段均以相等大小及相同方向成在另一主平面上。 2）薄光组： F F ′ H、H ′ 3. 焦距 以主点作为原点来度量，主点到焦点的距离称为焦距。 物方主点H到物方焦点F的距离称为物方焦距（前焦距或第一焦距） 象方主点H′到象方焦点F′的距离称为象方焦距（后焦距或第二焦距） 说明： 1）对于理想光学系统，不管其结构（r,d,n）如何，只要知道其焦距值和焦点或主点的位置，其光学性质就确定了。 3）正光组 f′ 0； 负光组 f′ 0 F H H ′ F ′ H H ′ F F ′ n =n′ 2） 4. 节点 定义：角放大率为+1的一对共轭点。（γ ＝+1） 性质：通过这对共轭点的光线方向不变 。 若光学系统在同一介质中，则节点与主点重合。 一、图解法 根据基点的性质及共轭成像理论，只需确定由物点发出的两条特殊的光线及其共轭光线。（过焦点、平行光轴） 例：正光组（ f′ 0 ） 实物成实像 物在焦面上，成像无限远 实物点成实像点 实物成虚像 虚物成实像 例：负光组（ f′0 ） 实物成虚像 虚物成虚像 说明： 用图解法求像较为简明和直观，但精度是不高的。 二、解析法 1. 牛顿公式 物和象的位置以焦点F、F′为原点来确定