理想光学系统的基本特性基点和基面.ppt

本章的主要内容 本章主要介绍理想光学系统的相关知识,内容包括： 引言 由第七章的内容可知，当物体通过折射球面成像时，除 位于近轴区内的物体外，均不能成完善像。但近轴区的成像 范围和光束宽度均很小，实用意义不大。 如果能把近轴光学系统成完善像的范围扩大到任意空间， 即空间任意大的物体以任意宽的光束通过光学系统时均能成 完善像，则这样的光学系统成为理想光学系统。 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.1 理想光学系统的基本特性 理想光学系统具有以下基本特性： 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.1 理想光学系统的基本特性 推广： 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.1 理想光学系统的基本特性 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.2 理想光学系统的基点和基面 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.2 理想光学系统的基点和基面 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.2 理想光学系统的基点和基面 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.2 理想光学系统的基点和基面 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.2 理想光学系统的基点和基面 8.1 基本特性、基点和基面 8.1.2 理想光学系统的基点和基面 * 《工程光学》 ——几何光学 机械与汽车工程学院光机电一体化研究所 （第八章 理想光学系统) 8.1 理想光学系统的基本特性、基点和基面 8.2 理想光学系统的物像关系 8.3 节点和节平面 8.4 理想光学系统的组合 8.5 透镜 8.6 光学系统中的光束限制 8.7 像差概念 ① 点成点像 物空间的每一点，在像空间必有一个点与之对应，且只有一 点与之对应，这两个对应点称为物像空间的共轭点。 ② 线成线像 物空间的每一条直线在像空间必有一条直线与之对应，且只有 一条直线与之对应，这两条对应直线称为物像空间的共轭线。 ③ 平面成平面像 物空间的每一个平面，在像空间必有一个平面与之对应，且只 有一个平面与之对应，这两个对应平面称为物像空间的共轭面。 ④ 对称轴共轭 物空间和像空间存在着唯一一对共轭对称轴。当物点A绕物 空间的对称轴旋转一个任意角α时，它的共轭像点A也绕像空间 的对称轴旋转同样的角度α，这样的一对共轭轴称为光轴。 ① 物空间的任一个同心光束必对应于像空间中的一个同心光束。 ② 若物空间中的两点与像空间中的两点共轭，则物空间两点的 连线与像空间两点的连线也一定共轭。 ③ 若物空间任意一点位于一直线上，则该点在像空间的共轭点 必位于该直线的共轭线上。 上述定义只是理想光学系统的基本假设。在均匀透明介质中， 除平面反射镜具有上述理想光学系统的性质外，任何实际的光学 系统都不能绝对完善成像。 研究理想光学系统成像规律的实际意义是用它作为衡量实际光 学系统成像质量的标准。通常把理想光学系统计算公式（近轴光 学公式）计算出来的像，称为实际光学系统的理想像。 在设计实际光学系统时，用它近似表示实际光学系统所成像的 位置和大小，即实际光学系统设计的初始计算。 理想光学系统的基本特性很重要，它是推导几何光学许多重 要定律的基础。在今后学习中注意领会其思想。 理想光学系统的基点和基面是指表征理想光学系统特性的 焦点、焦平面、主点、主平面。利用这些特殊的点和面来讨论 光学系统的成像特性，可使讨论的问题大为简化。 理想光学系统 光轴 如图，平行光线AE1和FO1 的交点与像方共轭光线 和 的交点F共轭，所以 F是物方无穷远轴上点的像， F点称为理想光学系统像方焦 点。由此，任一条平行光轴 的入射线经理想光学系统后， 出射线必过F点。 同理，有一物方焦点F，它与像方无穷远轴上点共轭。任一条 过F点的入射线经理想光学系统后，出射线必平行于光轴。 F A E1 F O1 像方焦点 物方焦点 Gk Ok 物方焦平面 通过物方焦点F且垂直于光轴的平面。 光轴 物方焦平面 像方焦平面 像方焦平面 通过像方焦点F且垂直于光轴的平面。 物方焦平面的共轭像面在无穷远处，物方焦平面上任何一点发出 的光束，经理想光学系统后必为一平行光束。同样，像方焦平面的 共轭面也在无穷远处，任何一束入射的平行光，经理想光学系统后 必会聚于像方焦平面的某一点。 注意：焦点和焦平面是理想光学系统的一对特殊的点和面。 焦点F和F彼此之间不共轭，两焦平面彼此之