-共轴理想光学系统的基点

1、 林 硕 E-mail: linshuo_ 2-5 共轴理想光学系统的基点共轴理想光学系统的基点 主平面和焦点主平面和焦点应用光学讲稿 近轴光学基本公式的缺点：物面位置改变时，需近轴光学基本公式的缺点：物面位置改变时，需重新计算，若要求知道整个空间的物像对应关系，势重新计算，若要求知道整个空间的物像对应关系，势必要计算许多不同的物平面。必要计算许多不同的物平面。 已知两对共轭面的位置和放大率，或者一对共轭已知两对共轭面的位置和放大率，或者一对共轭面的位置和放大率，以及轴上的两对共轭点的位置，面的位置和放大率，以及轴上的两对共轭点的位置，则其任意物点的像点就可以根据这些已知的共轭面和则其任意物点

2、的像点就可以根据这些已知的共轭面和共轭点来求得。共轭点来求得。 光学系统的成像性质可用这些基面和基点求得光学系统的成像性质可用这些基面和基点求得 最常用的是一对共轭面和轴上的两对共轭点。最常用的是一对共轭面和轴上的两对共轭点。应用光学讲稿 主平面性质：主平面性质： 任意一条入射光线与物方主平面的交点高度和出任意一条入射光线与物方主平面的交点高度和出射光线与像方主平面的交点高度相同射光线与像方主平面的交点高度相同 应用光学讲稿 二二 . .无限远轴上物点和它所对应的像点无限远轴上物点和它所对应的像点F像方焦点像方焦点 当轴上物点位于无限远时，它的像点位于当轴上物点位于无限远时，它的像点位于FF处

3、。处。 FF称为称为“像方焦点像方焦点”。 rnnlnln应用光学讲稿 像方焦平面和垂直于光轴的无限远的物平面共轭。像方焦平面和垂直于光轴的无限远的物平面共轭。像方焦点和像方焦平面性质：像方焦点和像方焦平面性质： 1 1、平行于光轴入射的任意一条光线，其共轭光线一、平行于光轴入射的任意一条光线，其共轭光线一定通过定通过FF点；点； 2 2、和光轴成一定夹角的光线通过光学系统后，必交、和光轴成一定夹角的光线通过光学系统后，必交于像方焦平面上同一点。于像方焦平面上同一点。通过像方焦点垂直于光轴的平面称作像方焦平面通过像方焦点垂直于光轴的平面称作像方焦平面应用光学讲稿 三三. .无限远的轴上像点和它

4、所对应的物点无限远的轴上像点和它所对应的物点FF物方焦点物方焦点 如果轴上某一物点如果轴上某一物点F F，和它共轭的像点位于轴上无限远，和它共轭的像点位于轴上无限远，则则F F称为物方焦点。称为物方焦点。 通过通过F F垂直于光轴的平面称为物方焦平面垂直于光轴的平面称为物方焦平面 它和无限远的垂直于光轴的像平面共轭。它和无限远的垂直于光轴的像平面共轭。rnnlnln应用光学讲稿 物方焦点和物方焦平面性质：物方焦点和物方焦平面性质： 1 1、过物方焦点入射的光线，通过光学系统后平、过物方焦点入射的光线，通过光学系统后平行于光轴出射行于光轴出射 2 2、由物方焦平面上轴外任意一点下发出的所有、由物

5、方焦平面上轴外任意一点下发出的所有光线，通过光学系统以后，对应一束和光轴成一定光线，通过光学系统以后，对应一束和光轴成一定夹角的平行光线。夹角的平行光线。应用光学讲稿 主平面和焦点之间的距离称为焦距。主平面和焦点之间的距离称为焦距。 由像方主点由像方主点H H到像方焦点到像方焦点FF的距离称为像方焦距，的距离称为像方焦距，用用f 表示表示. . 由物方主点由物方主点H H到物方焦点到物方焦点F F的距离称为物方焦距，的距离称为物方焦距，用用f f表示。表示。 f f、ff的符号规则的符号规则 ff以以HH为起点，计算到为起点，计算到FF，由左向右为正；，由左向右为正； f f 以以H H为起点

6、，计算到为起点，计算到F F，由左向右为正。，由左向右为正。应用光学讲稿 一对主平面，加上无限远轴上物点和像方焦点一对主平面，加上无限远轴上物点和像方焦点F ，以及物方焦点以及物方焦点F F和无限远轴上像点这两对共轭点，就和无限远轴上像点这两对共轭点，就是最常用的共轴系统的基点。根据它们能找出物空间是最常用的共轴系统的基点。根据它们能找出物空间任意物点的像。任意物点的像。 因此，如果已知一个共轴系统的一对主平面和两因此，如果已知一个共轴系统的一对主平面和两个焦点位置，它的成像性质就完全确定。所以，可用个焦点位置，它的成像性质就完全确定。所以，可用一对主平面和两个焦点位置来代表一个光学系统：一对

7、主平面和两个焦点位置来代表一个光学系统：应用光学讲稿 2-6 2-6 单个折射球面的主平面和焦点单个折射球面的主平面和焦点 一一. . 球面的主点位置球面的主点位置 主平面是垂轴放大率主平面是垂轴放大率=1=1的一对共轭面。的一对共轭面。 或者或者 同时，由于它是一对共轭面，主点位置应满足同时，由于它是一对共轭面，主点位置应满足 lnnlrnnlnln1lnnl应用光学讲稿 由此得到由此得到 球面的两个主点与球面顶点重合。其物方主球面的两个主点与球面顶点重合。其物方主平面和像方主平面即为过球面顶点的切平面。平面和像方主平面即为过球面顶点的切平面。00ll,0nnn lnlllr,20nn nl

8、rn应用光学讲稿 二二 球面焦距公式球面焦距公式 应用公式应用公式 令：令： 同样物方焦点为同样物方焦点为 nnrnfnnnrffllrnnnfnfllrnnlnln应用光学讲稿 二二 球面焦距公式球面焦距公式 球面反射的情形球面反射的情形 反射看作是反射看作是 的折射的折射 结论结论: :反射球面的焦点位于球心和顶点中间反射球面的焦点位于球心和顶点中间nn2rff应用光学讲稿irUIrLiiuuIIUUinniInnIsinsinsinsinru rl+P19 2-3 应用举例应用光学讲稿11111100 10( 0.0174)100.19lriur ,1110 .1 2 51 .5 2ii

9、第一球面,1111,0 .0 1 7 40 .1 90 .1 2 50 .0 4 7 6uuii+ +,1111,11 00 . 1 2 51 03 6 . 2 60 . 0 4 7 6r ilru+应用光学讲稿第二球面21,36.26531.26ldl,210 .0 4 7 6uu231.26500.0476500.077i+ 221 . 5 20 . 1 1 71ii，,22220.04760.0770.1170.08765.02uuii+，,25 0(0 .1 1 7 )5 00 .0 8 7 61 6 .7 8l 应用光学讲稿,nnnnllr,11 .5 210 .5 21 0 01 0l1,3 6 .1 9l第一球面应用光学