《应用光学》课程教学课件 第二章 共轴球面系统的物像关系(152P).ppt

对于焦点和焦距，计算一条平行于光轴的光线，有 终结公式 像距为 1.求组合系统的主平面，焦点位置 理想光学系统光路计算公式应用 2.求像平面的位置和放大率 3.计算光学零件的通光口径 单透镜是组成复杂光学系统的基本元件，经常需要计算单透镜的主平面和焦点位置。 本节是理想光学系统的组合一节的具体应用 §2-17单透镜的主平面和焦点位置的计算公式 已知： 求：主平面位置，焦点位置 表示主平面位置，焦点位置： 物方主平面： 以O1为起点到H 像方主平面： 以O2为起点到H’ 对于单透镜每个面，有 代入组合系统的焦距公式 有 由图有 即 对于单透镜每个面，有 全部代入有 我们用a表示两个主平面之间的距离，a从H到H’，有 代入并简化，有 绝大多数实际应用的透镜的厚度和两半径之差相比要小的多，可以将公式简化为 左图的误差小，右图的误差大 近似公式的误差 各种透镜的形状及他们的主平面位置 作业：应用光学教材第48页第18题 作图法求像 应用题 习题课 2. 有一放映机，使用一个凹面反光镜进行聚光照明，光源经过反光镜反射以后成像在投影 物平面上。光源长为10mm，投影物高为40mm，要求光源像等于投影物高；反光镜离投影物平面距离为600mm，求该反光镜的曲率半径等于多少? 3. 试用作图法求位于凹的反光镜前的物体所成的像。物体分别位于球心之外，球心和焦点之间，焦点和球面顶点之间三个不同的位置。 6. 已知照相物镜的焦距f′=75mm，被摄景物位于距离x=-∞,-10,-8,-6,-4,-2m处，试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远的地方? 7. 设一物体对正透镜成像，其垂轴放大率等于-1，试求物平面与像平面的位置，并用作图法验证。 8. 已知显微物镜物平面和像平面之间的距离为180mm，垂轴放大率等于-5，该物镜组的焦 距和离开物平面的距离(不考虑物镜组二主面之间的距离)。 9. 已知航空照相机物镜的焦距f′=500mm，飞机飞行高度为6000m，相机的幅面为300×300mm2，问每幅照片拍摄的地面面积。 10. 由一个正透镜组和一个负透镜组构成的摄远系统，前组正透镜的焦距f1′=100，后 组负透镜的焦距f2 ′=-50，要求由第一组透镜到组合系统像方焦点的距离与系统的组合焦距 之比为1∶1.5，求二透镜组之间的间隔d应为多少?组合焦距等于多少? 11. 如果将上述系统用来对10m远的物平面成像，用移动第二组透镜的方法，使像平面位于移动前组合系统的像方焦平面上，问透镜组移动的方向和移动距离。 12. 由两个透镜组成的一个倒像系统，设第一组透镜的焦距为f1′，第二组透镜的焦距 为f2′，物平面位于第一组透镜的物方焦面上，求该倒像系统的垂轴放大率。 13. 由两个同心的反射球面(二球面球心重合)构成的光学系统，按照光线反射的顺序第一个反射球面是凹的，第二个反射球面是凸的，要求系统的像方焦恰好位于第一个反射球面的顶点，求两个球面的半径r1，r2和二者之间的间隔d之间的关系。 14. 假定显微镜物镜由相隔20mm的两个薄透镜组构成，物平面和像平面之间的距离为180mm，放大率β=-10×，要求近轴光线通过二透镜组时的偏角Δu1和Δu2相等，求二透镜 组的焦距。 15. 电影放映机镜头的焦距f′=120mm，影片画面的尺寸为22×16mm2，银幕大小为6.6 ×4.8m2，问电影机应放在离银幕多远的地方?如果把放映机移到离银幕50m远处，要改用多大焦距的镜头? 16. 一个投影仪用5×的投影物镜，当像平面与投影屏不重合而外伸10mm时，则须移动物镜使其重合，试问物镜此时应向物平面移动还是向像平面移动?移动距离多少? 17. 一照明聚光灯使用直径为200mm的一个聚光镜，焦距为f′=400mm，要求照明距离5m远的一个3m直径的圆，问灯泡应安置在什么位置? 18. 已知一个同心透镜r1=50mm，厚度d=10mm，n=1.5163，求它的主平面和焦点位置。 * * 然后考察整个系统的情形 由物像空间不变式得 根据理想光学系统的垂轴放大率公式 将以上二式比较，得到： 由图看到： 或者 将以上关系代入上式简化后得到： 一个光学系统的像方焦距和物方焦距之比等于像空间和物空间介质的折射率之比，但符号相反。 位在空气中的光学系统，因n1=nk=1，则上式变为： 位于空气中的光学