几何光学光学系统的近轴成像.ppt

二.傍轴条件下薄透镜成像公式 因为薄透镜： 薄透镜的物距像距均从光心算起 即物距是 像距是 逐次成像 薄 薄透镜的焦距： 物方焦点焦距 像方焦点焦距 成像公式的其它表达形式 ① 高斯公式 ②牛顿公式 在某介质中使用透镜 高斯公式 可写成 或 在空气中使用 磨镜者公式 横向放大率 三.薄透镜的光焦度 P 的单位称为 屈光度，记为 D (Diopter) r的单位是米 所以量纲是 眼镜的度数是屈光度的100倍 * §1.3 光学系统的近轴成像 成像概念 1. 物点 像点 若一个以A点为中心的同心光束经光具组的反射或折射后转化为另一以A’点为中心的同心光束，则称光具组使A成像于A’ 。 A叫物点 A’称为像点 从物点A 发出的同心光束经平面镜变成了从A，点发出的同心光束 A A, 平面镜反射成像 一个物的像就是许多点的像 镜像 A A 光具组 实物成实像 A A 光具组 实物成虚像 2.实物 实像 虚物 虚像 虚物成实像 光具组 A A 虚物成虚像 光具组 A A 虚物成实像 实物成虚像 物方（物空间）： 像方（像空间）： 物方 像方 A A’ 共轭点 物的光线所在的空间 像的光线所在的空间 3. 物方像方 能达到理想成像的光学系统 即 使任何同心光束保持同心性的光具组 5.理想光学系统（光具组）： 4.理想成像： 对任何一个物点成像后仍是一个点 即同心光束到同心光束 只有平面镜可做到理想成像 其他系统在一定限制下可接近理想成像 6.像差：如果同心光束的像不成一点， 这种情况就称系统有像差。 消像差是光学成像过程中的艰巨任务 我们主要介绍理想（或近理想）成像 轴上物点A经单个折射面宽光束成像， 对整个光束而言，失去了同心性。 细光束成像(傍轴条件) 除了个别特殊共轭点外，球面折射与反射 不能成像 s s A 共轭点 共轭光束 7.共轴球面光具组 光轴 由球心在同一直线上的一系列折射或反射球面组成的光学系统叫共轴光具组 各球心的联线---光轴 细光束成像(傍轴条件) 靠近光轴的区域叫近轴区 s s A 研究近轴成像的（理想成像）光学称为 高斯光学 二.单个球面傍轴成像 从物点追踪一条光线到像点 基本任务：物点、像点的几何关系 ①与折射面的曲率②物像折射率的关系 1. 本教材的符号规定（学习期间应记住） 轴上线段正负规则：建坐标 所有的线段均从折射球面的顶点o算起 物光 习惯从左向右 o 正向 正向 现在折射球面顶点是P 比如量得线段 使用公式时，应代入 而 比如 图示射球面曲率半径 比如 角度规则正负：从标准线算起转锐角到光线 顺时转的角度为正 逆时转的角度为负 轴上的角标准线是光轴 入射角 反（折）射角 的标准线是界面法线 习惯上在图上标绝对值 2.轴上物点近轴成像 ① 折射定律（斯涅耳定律） ② 具体装置的几何关系 ① ② 近轴 整理后得 单个折射球面的物像距公式 1）物距 像距 讨论 2）物方焦点 物方焦距 物方焦点 物方焦距 3）像方焦点 像方焦距 像方焦点 像方焦距 单个折射球面的物像距公式 4）成像公式的其它表达形式 ① 高斯公式 ②牛顿公式 从焦点算起的像距，引入 和 得 5）反射球面傍轴成像公式 C ? ? ? P -s -s ? -f －r ? A B y ? A ? B ? F 由 傍轴物点B成像到B,点， 横向放大率 3. 轴外物点成像 物高、像高分别是 结果为正（正立像） 负 （倒立像） 4.作图法 三条特殊光线 ①从物点发出平行于光轴的光线 过像方焦点（后） 光轴 ②从物点过球心方向不变 ③从物点发出的过前焦点的光线 平行于光轴 单透镜：由两个折射球面构成的光具组 透镜厚度d：两个球面顶点间距 P1P2 透镜的光轴：两球面曲率中心C1，C2的连线 形状：双凸、平凸、弯凸和双凹、平凹、弯凹 光束的折射特性：会聚（正）、发散（负） 球面顶点间距： 厚透镜、薄透镜 三.薄透镜成像 薄透镜 d = d21 ? 0 经共轴球面系统成像的问题，可依次重复利用单球面成像公式而得出结果。要注意各次的物距像距等有不同的起算顶点 P1、P2、P3、…。 1.逐次成像 追踪光线是基本方法 薄透镜的图示 光心 光轴 凸透镜 光轴 凹透镜 两球面顶点 *