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第二章 理想光学系统 为了揭示物、像、成像系统三者之间的内在联系，可暂时抛开成像系统的具体结构，将一般仅在光学系统近轴区存在的完善像拓展成在任意大的空间以任意宽光束都能完善成像的理想模型，即称为理想光学系统，又称为高斯光学系统（1841年由高斯提出）。 由理想光组所抽象出来的光学特征公式进行光组的初始计算，也就是以理想光组理论为基础，根据要求，寻找和确定一个能满足要求的光学系统的整体方案。 理想光组可有任意多个折、反射球面或多个光组组成。寻找理想光组的特征点、面就可以代表整个光组的光学特性，用以讨论成像规律。 理想光学系统，物像关系具有以下性质： ※ 把这种点对应点，直线对应直线，平面对应平面的成像变换称为共线成像，上述定义称为共线成像理论。 第二节 理想光学系统的基点与基面 理想光组有一些特殊的点和平面，利用它们来讨论光组的成像特性，可以使问题大大的简化。 （一）无限远轴上物点发出的光线 （二）像方焦点、像方焦平面；像方主点、主平面；像方焦距 （三）无限远轴外物点发出的光线 （四）物方焦点、物方焦平面；物方主点、  主平面；物方焦距 （五）物方主平面与像方主平面之间的关系 单个折射球面的主平面和焦点 一、球面的主点位置 二、球面焦距公式 三、球面节点 小结： 第三节 理想光学系统的物像关系 可供选择的典型光线和可供利用的性质有： （3）倾斜于光轴的平行光线，经过系统后交于像方焦平面上某一点。 （4）自物方焦平面上一点发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平行光束。 （6）光轴上的物点其像必在光轴上。 已知F 和F ’，求轴上点A的像 方法３： 过A作垂直于光轴的辅助物AB，按照前面的方法求出B’，由B’作光轴的垂线，则交点A’就是A的像。 方法4： 利用过主点光线方向不变，作过主点的辅助光线。利用像方焦平面上发出的光线过光组后平行射出的性质。然后作平行辅助光线的出射光线。 （二）负光组轴上点作图★ 方法2： 方法3： （三）正光组，实物成像 (b) 物在二倍焦距上 实物成等大倒立实像，位于二倍像方焦点上。分立两侧 （c）物在二倍焦距之内，一倍焦距之外 成放大倒立实像，像在二倍焦距外两侧 （d）物在焦平面上 成像于像方无限远, 两侧 (e) 物在一倍焦距内 实物成放大正立虚像，同侧 （四）正光组、虚物成像 (a )虚物在一倍焦距内 (b)虚物在一倍焦距之外，二倍焦距之内 (c)虚物在二倍焦距之外 （五）负光组，实物成像 （a）物在二倍焦距外 （b）物在一倍焦距外，二倍焦距内 （c）物在一倍焦距内 （六）负光组，虚物成像 （a）虚物，右侧，一倍焦距内 （b）虚物，右侧，一倍焦距以外，二倍焦距以内 （c）虚物，右侧，二倍焦距以外 求物的位置 ※ 若 f ’ 0，为正光组（会聚光组） 若 f ’ 0，为负光组（发散光组） 记住喽，做题时先判断光组的正负！ F F ’ H H ’ 正光组 F ’ F H H ’ 负光组 ※ 已知一个理想光学系统的主点和焦点的位置，利用光线通过它们后的性质，对物空间给定的点、线、面通过画图追踪典型光线求像，称为图解法求像。 这可是重点呦！ （1）平行于光轴入射的光线，经过系统后过像方焦点。 F ’ H H’ （2）过物方焦点的光线，经过系统后平行于光轴。 F H’ H -w F H’ H （5）共轭光线在主平面上的投射高度相等，即一对主平面的横向放大率为＋1。 F H’ H （7）过主点光线方向不变。 H H’ 再次强调：作图时先注意光组的正负，看物方焦点F和像方焦点F ’的位置。 A A’ F F ’ 方法1：过F作物方焦平面，与A点发出的光线交于N，以N为辅助物，从N点作平行与光轴的直线，经过光组后交于像方焦点F ’，则AN光线过光组后与辅助光线平行，与光轴的交点既是A’。 N （一）正光组轴上点作图 H H’ 方法2：过F 作辅助线，过光组后与光轴平行， 交像方焦平面于N ’，则A点射出的与 辅助光线平行的光线过光组后过 N ’点， 与光轴交点即是A’。 A A’ F F ’ N’ H H’ A A’ F F ’ H H’ B B’ A A’ F F ’ N H H’ 也可以利用像方焦平面。作和入射光线平行的辅助光线，利用与光轴成一定角度的光束过光组后交于像方焦平面。 A A’ F F ’ N’ H H’ Q’ F F’ H H’ A’ A N 方法1： （1）AQ Q （4）NR （3）延长AQ到N R （2）辅助焦平面 （5）RR’（主面上投射高度相等） R’ （6）R’F ’