工程光学第二章

第二章理想光学系统、第一节理想光学系统和共线成像理论、第二节理想光学系统的基点和基面、第三节理想光学系统的物体像关系、第四节理想光学系统的放大率、第五节理想光学系统的组合、第六节透镜、第一节理想光学系统和共线成像理论、任意宽的空间、任意宽的光束成像完整的像的光学系统. 高斯光学(GaussianOptics )、一、理想光学系统、二、物体像空间都是均匀的介质：共线图像，物体像变换成点对点、线对线、对面的关系。 1、任何物点通过理想光学系统成为完整的成像点：共轭，二，共轴理想光学系统的成像特性，越过主光轴的一个截面，1，光轴上物点的共轭成像点必然与光轴上的垂直光轴的平面物及其共轭平面像几何学上类似，具有相同的倍率。 2、超过主光轴任意的截面成像特性相同，相对于主光轴轴对称，3、垂直于主光轴的物体平面、其共轭像面必定垂直于光轴、4、利用已知的共轭点/面求出物体像关系、(1)已知的共轭面的位置和放大率：利用光轴上的已知的共轭点扩大已知的共轭面基于b、a、a、b、的光线的发射方向。 a，b，a，b，基点的基面，第二节理想光学系统的基点和基面，1，来自无限远轴上的物点的光线，一，像侧焦点F(thesecond/imagefocus )， imigisfremethewhenthobjecopoteopotinitinistal 像侧主点h像侧主平面QH； 另外，摄像侧焦点距离(thesecond/imagefocallength ) :以摄像侧主点h为起点，3、来自无限远轴外的物体点的光线、共轭摄像点位于摄像侧焦点平面上、2、物体侧焦点F(thefirst/objectfocus )、物体侧焦点f的物体侧焦点平面； 物体侧主点h物体侧主平面QH； 物体侧焦距(thefirst/objectfocallength ) : :以itistheobjesobjecopoteappointthimagedatinfinity .物体侧主点h为起点，出射光线的像侧三、物体侧主平面与像侧主平面关系、1、主平面的物理意义、共轭面： QH、QH、垂直轴倍率1、共轴理想光学系统的简化图：以基点与基面的位置来表现. 另外，一对主点，一对主平面一对焦点，一对对焦平面一对节点，一对节平面，2，共轴理想光学系统的基点和基面，四，实际光学系统的基点位置和焦距计算，例如三片型摄影物镜，1，结构参数，方法：在近轴区域中跟踪与光轴平行的光线。 2、求出对象物的镜像侧焦距、摄像侧焦点、摄像侧主点、开始坐标，使用六次近轴光线的光路计算式和过渡式求出摄像距离和倾斜度，求出摄像侧焦距、摄像侧主点、摄像距离和倾斜度，注意： l和l都以球面顶点为起点！ 3、物镜的物体侧焦距、物体侧焦距、物体侧主点、开始坐标、物体距离和倾斜角、物体侧焦距、物体侧主点、物体侧焦点位置： *计算结果问题： *解决方案2 :1 )平行于光轴的光束穿过系统并且必定穿过图像侧焦点；2 )穿过物侧焦点的入射光束穿过系统并且平行于光轴5 )共轭光线在一对主面上的投影高度相等。 第三节理想的光学系统的物体像关系，一、图形求像的1、典型的光线和性质(5条)、的主面的性质，(1)轴外点像，2，依据：理想的像的情况下，从一点出来的光线经光学系统的作用还是交点。3、方法：求出物点发出的两条特定光线在像侧空间的共轭光线，两者的交点为共轭像点。 (2)利用光线的典型性质，(3)在轴上形成物点的图像，(2)利用焦平面的性质，使轴上的物点通过两个光具在解法1 :2 :a )、(3)处形成(a )、(b )、二、用解析法成像，求出BAF -FHM、bafn ，1、沿轴线段以光学系统焦点为起点，2、沿轴线段以光学系统的主点为起点，牛顿式：特例：与物体像空间介质相同、问题：第一章的单一折射/反射球面的成像式三、理想光学系统两焦距的关系为、近轴小角度：(反射面的数量为k )、自学：理想光学系统的两焦距的关系的一般形式：当时、1 )包含偶数个反射面的系统、物体侧焦距与像侧焦距的差异； 2 )包含奇数个反射面的系统，物体侧焦距和像侧焦距相同。 理想的光学系统平移式：1，图解求像，2，分析求像，4，总结为：1)牛顿式：物体像空间介质相同：2 )高斯式：系统两焦距的关系：例2 :焦距20cm的薄凸透镜，物体在其顶点左侧30cm处，用两种方法求像的位置和横向倍率解：1 )高斯法：2 )牛顿法：1，轴放大率，第4节理想光学系统放大率，1，沿轴移动微量距离，2，沿轴移动有限距离，定义的牛顿法：2，角放大率，1，定义：2，理想光学系统的3个放大率的关系：3，光学系统的节点(基点)，1，定义：角n=n :节点与主点重叠，特例： n=n，物理意义：通过节点的入射光线通过系统发射方向不变。2、节点位置、获得、通过节点的光线、b、4、用平行光管测量焦距的依据，光学系统在空气中，主点和节点重叠。 即使发射通过节点的光，方向也不会改变。 平行光管提供平行光束，平行光管测量焦距的原理包括：分割板，(a )，a，(b )，例3 :用作图法测定图中AB的像AB .5，总结，一、轴向放大率，二)有限的距离移动，一、由多个光组构成的理想光学系统的成像，五、六节理想光学系统的组合透镜，一、各光组间的相对位置的显示， 主面间隔光学间隔(焦点间隔)、2、多个光组过渡关系和功率、第I个光组、2、2个光组的组合分析、1、组合焦点的位置、像侧焦点：对第2个光组为共轭点、物体侧焦点：对第1个光组为共轭点.2，组合焦距的计算，组合系统的物体侧焦距和像侧焦距，组合焦距的计算原点：组合系统的物体像，像的双方的主点，3，组合系统的主平面的位置(以系统处于相同介质的情况为例)，组合物侧参数以第一光组物体侧主点为原点， 组合像侧参数是将第二光组像侧主点归纳为原点，4，式1，表示各光组间的相对位置，2，两光组的组合的参数计算：5，光焦度，光焦度的定义，两光组的组合焦距，光焦度： (单位：视度)，物理意义：光学系统的收敛或例如，出射光束对入射光束具有较大偏转效果.、三、透镜、一、透镜的结构和分类、结构：两个折射面的两个单独的光组、第二个折射面的虚像距离、实际的透镜、第二个透镜的两个折射球面的成像式、透镜放置在空气中时由阿贝数不变式得到，第一个折射面的焦距、第二个折射面的焦距透镜的光学间隔，透镜的焦距公式，透镜的大功率透镜的焦点位置，透镜的主点位置，薄透镜：3，自学：透镜参数与r，d的关系的分析(表2-1 )，4，多光组的组合计算，1，方法：跟踪平行于主光轴入射的光线的最终出射角度。 第，第I个光群：过渡式：2，正切计算法(适用于多光群的组合计算)，例2 :望远型光群，已知：求出：如果这样的话，例3 :逆望远型光群，已知：求出。 可选地，五、望远系统、无焦点系统、重叠，光学间隔=0，1 )垂直轴放大率，2 )视角放大率，望远系统、放大率与位置无关！ 例如：平行光束入射的物理解释，应用1 :光束扩展器的原理：结构1 :结构2 :望远系统反转，应用2 :目视光学系统的原理：物体直接朝向人的眼睛的张角，眼睛，目视光学系统的视角放大率：远方物体通过系统形成的像朝向眼睛的张角的正切及其*概念的差异：角倍率、显微镜视角倍率、理想光学系统理论： 1、基本概念：理想光学系统、共轭、