丁剑平 几何光学 2-3.ppt

Jianping Ding * 例、已知物体AB求其成像位置。 概念简单并且直观形象，但不够精确 H N’ F O N F H’ O’ A B 1 1’ 2 2’ 3 3’ A’ B’ Jianping Ding * B. 解析法（公式法） B A F F’ H H’ -f f’ A’ B’ -x -s x’ s’ Q R Q’ R’ O O’ 相似三角形 和 同理 和 Jianping Ding * 图解法 --- 概念简单、直观形象 H N’ F O N F’ H’ O’ A B 1 1’ 2 2’ 3 3’ A’ B’ 解析法（公式法）--- 计算准确 B A F F’ H H’ -f f’ A’ B’ -x -s x’ s’ Q R Q’ R’ O O’ Jianping Ding * 2-4-3 共轴球面成像系统的基点的确定 共轴系统成像问题的求解方法： 1）逐次成像法； 2）基点法。 多球面系统中，逐次成像法不实用 基点法使成像问题简化。 两种方法都可行。但在一个固定的光学系统中， 运用逐次成像法计算中间像，计算烦琐、工作量大 Jianping Ding * 1) 焦点及焦距 -f f’ r n n’ O C 第二主焦距 (像方主焦距）: F’ 第一主焦距（物方主焦距）： （以O点为参照点） F A. 单球面折射成像系统的基点的确定 Jianping Ding * 2）主点 --- 线放大率 = + 1的一对 共轭点 线放大率 b =+1 的一对物像共轭点（在光轴上） 主点相对于焦点的位置 xH 和 x’H ’ 和 和 Jianping Ding * n n’ F F’ O r C -f f ’ 和 H H’ 图示：主点H和H’ 重合于球面顶点O点 主点H和H’与O点重合 H’相对于F’的坐标：-f ’ F’相对于O的坐标：f ’ F相对于O的坐标：f H相对于F的坐标：-f Jianping Ding * 3）节点— 角放大率g =+1的 一对共轭点 角放大率 g = +1 的一对共轭点（在光轴上） 节点相对于焦点的位置 xN 和 x’N ’ 和 Jianping Ding * N点相对于H点的位置： 并且 N’点相对于H’点的位置： 节点N和N’ 重合于球面的球心C点 H 和 H’在 O 点 Jianping Ding * O H H’ r C n n’ 节点 N 和 N’ 重合于球面的球心 C 点 N N’ 入射光线 图示：节点N和N’ 重合于球面球心C点 出射光线 Jianping Ding * B. 由两个子系统构成的组合系统的基点 两个子系统构成最简单的组合系统。 例如一只透镜就是一个双球面构成的成像系统。 子系统1 子系统2 子系统3 组合 新的子系统 新组合 这种组合系统研究清楚了，其规律可以推广到一般 的共轴系统。 Jianping Ding * 系统 I的主点、焦点、节点及焦距 系统 II的主点、焦点、节点及焦距 O O’ F1 H1 H1’ F1’ F2 H2 H2’ F2’ 子系统 I 子系统 II 各系统的参数： F2 相对于F’1 的坐标：D（光学间隔） H2相对于H’1的坐标：d d D 两系统间的参数： -f1 f1’ -f2 f2’ 实际计算中常用的表达式： Jianping Ding * F1 H1 H1’ F1’ F2 H2’ d D I I I F2’ f1’ -f2 H2 f2’ -f1 和 和 主点H, H’的位置: F’ -f ’ F f 从H, H’量出的焦距: 从F, F’量出的节点坐标: 和 H’ H -LH H 1 LH’ H’ 2 H 相对于H1的坐标 LH H 1 H’ 相对于H2’ 的坐标 LH’ H’ 2 Jianping Ding * C. 第一主焦距与第二主焦距的比值 单球面折射系统中的焦距比 n n’ nL n n’ 两个单球面构成的组合系统:(如透镜） n n’ n” I I I 物像空间折射率分别为 n, n’ 的共轴系统： 物像空间的折射率相同时： 并且节点与主点和重合 * 第三次成像时，光线从右向左入射到透镜，坐标方向也应改为向左为正。 Jianping Ding * 2-3-4 球面折射成像的放大率(magnification) 线放大率 b（横向放大率lateral magnification） 轴向放大率a（纵向放大率longitudinal magnification） 角放大率 g (angular magnification) Jianping Ding * A. 线放大率