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1 * §1.3 光学系统成像的基本概念 1.光束 2. 光学系统　 3. 物象的定义 4. 物空间和像空间 5. 近轴条件 6 . 符号规则 下页 几何光学中，用有向直线表示光能量的传播方向，这有向直线称为光线． 有一定关系的光线的集合，称为光束．若光束相交于一点，这样的光束称为同心光束． S 发散的同心光束 光束的心在无穷远 会聚的同心光束 S 在各向同性均匀介质中，同心光束与球面波相对应；发光点在无穷远的同心光束，与平面波相对应． 1.光束 下页 上页 ２ . 光学系统 不相交于一点，有一定关系的一些光线的集合，称为象散光束．在各向同性的均匀介质中，象散光束与非球面高次曲面波相对应． 光学系统是指光在传播过程中遇到的折射或反射平面、球面以及由这样的几个界面组成的系统． 能严格地保持光束的同心性的光学系统，叫做理想光学系统. 平面镜能严格保持光束的同心性，是理想光学系统． 下页 上页 虚物实像 虚物 未经光学系统变换的会聚同心光束的心，称为虚物． 虚像 经光学系统变换后的发散同心光束的心，称为虚像． 实物实像 实物 未经光学系统变换的发散同心光束的心，称为实物． 实像 经光学系统变换后的会聚同心光束的心，称为实像． 3. 物象的定义 会聚同 心光束 发散同 心光束 会聚同 心光束 会聚同 心光束 下页 上页 虚物虚像 　　所有旨在对物体成像的光学系统，必须在按要求改变光束立体角的同时，保持光束的同心性，这是构造光学仪器的基本原则. 　　由几个折射球面组成的光学系统，前面光学系统的像，是后面光学系统的物，要确定某光束的心是像还是物，首先要确定光学系统． 此图有 错误 你能指出吗? 下页 上页 L1 L2 L3 ? S ? ? ? S?1是透镜L1的实像，是透镜L2的虚物物； S?2是透镜L2的虚像，是凹面镜L3的实物． 4 . 物空间和像空间 物空间 未经光学系统变换的光束所在的几何空间称为物空间．它包括所有的实物点．虚物点所在的几何空间也属于物空间，或称为延拓物空间．物空间折射律为未经系统变换的光束所在几何空间的折射律，称为物方折射率． S?3是最后实象像点. 下页 上页 像空间 经光学系统变换后的光束所在的几何空间称为像空间，它包括所有的实像点．虚像所在的几何空间也属于像空间，或称为延拓像空间．像空间折射律为未经系统变换的光线所在几何空间的折射律，称为像方折射率． 光线与光轴的夹角小于50时，有sin? ≈tan? ≈ ? 光学系统满足这样条件的区域，轴上发出的同心光束，经系统变换后，仍为同心光束，即点物可成点像．近轴条件限制了光线与光轴的夹角． ５. 近轴条件 下页 上页 6 . 符号规则 （迪卡尔坐标法） 横向线段 　以光轴为起点，向上为正向下为负. 纵向线段　以球面顶点O为原点，以入射光线进行的方向为正方向，建立物空间坐标 s 和像空间坐标 ，物点坐标为物距，像点坐标为像距. 以单球面折射系统为例． （１）线段 ? ? 下页 上页 图中只标记角度和线段的绝对值．标记点用大写字母,标记角度和线段用小写字母. 以光轴或法线为始边，沿小于? 的方向旋转，顺时针为正，逆时针为负． （2） 角度 （3）图中各量的表示方法 物与像 的一一对应关系称为共轭. 下页 上页 §1.4 单球面折射系统近轴成像 1. 单球面折射系统的成像公式 2. 单球面折射系统的焦点 3. 高斯公式 4. 成像规律图 5. 单球面折射系统的放大率 下页 上页 　　许多光学系统并不能保持光束的单心性，单球面折射系统也是如此，除了几对个别的共轭点外，一般说来，由同一点发出的光线，经球面折射后，不再相交于一点．这就是说，点物不能成点像． 　　在近轴条件下，单球面折射系统可视为理想光学系统，同心光束经其变换后，可认为仍具有单心性． 1.单球面折射系统的成像公式 下页 上页 由近轴条件得 由几何关系 　　自S发出的光线S M 是一条近轴光线，M为入射点，入射角和折射角都很小，由折射定律 （1-4-1） （2—1） ? ? h 下页 上页 即 在近轴条件下 (1-4-2) 代入（1-4-2）式整理得 （1-4-3） 令 上式为单球面折射系统的成像公式． 将上两式代入（1-4-1）式，得　 (1-4-4) 下页 上页 1 　 ?定义为 折射球面的光焦度, 它表征系统对光线的曲折本领. 　　光焦度的单位为屈光度，1屈光度=1米-1.例如，对于n=1.0,n=1.5, r =0.1m的球面，其光焦度等于５屈光度，记以５D. 　　由于球