工程光学课件第02章.ppt

1、满足工程光学、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像关系、第四节理想光学系统的倍率、第五节理想光学系统的组合、第六节透镜和薄透镜、第一节理想光学系统和共线成像理论、第一节理想光学系统和共线成像理论多方面的要求、近轴条件能否满足实用系统的要求？ 假设存在这样的理想的系统，如果有这样的理想的光学系统，由于近轴光学系统理想光学系统理论是1841年从高斯提出的，所以理想光学系统理论也被称为“高斯光学”。 在理想的光学系统中，从任一物点射出的光，全部的出射光线因系统而在一点交叉的状态。 各物点对应于唯一的像点，将该物像对应关系称为“

2、共轭”。 第1节理想光学系统和共线成像理论中，性质1在光轴上的物点所对应的共轭像点也必然在光轴上的位于透光轴的某断面内的物点所对应的共轭像点必然位于该平面的共轭像面内，而且，透光轴的任意的断面成像特性相同。 性质2垂直于光轴的平面物所成的共轭平面像的几何形状完全类似于物体，也就是说，在物体平面整体的任何部分，物体和像的大小的比例都相等于常数。 性质3只要知道一个共轭面的位置和倍率、或者一对共轭面的位置和倍率、轴上的两对共轭点的位置，其他所有物点的像点就可以通过这些个的已知的共轭面和共轭点来表示。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，一、无限远的轴上物点和与其对应的像

3、点f，时，f :像侧焦点，越过f与光轴垂直的平面是像侧焦点平面，该焦点平面是与无限远的光轴垂直的物面共轭的像面。 第2节理想光学系统的基点和基准面，h :像侧主点，超过h并与光轴垂直的平面为像侧主平面。 从像侧主点h到像侧焦点的距离为像侧焦距长度f，无限远轴外物点发出平行光线，并通过光学系统与像侧焦点平面上的一点相交。 第2节理想光学系统的基点和基准面、二、无限远的轴上像点和与其对应的物点f、f :物方焦点，f :将与光轴垂直的平面设为物方焦点平面h :物方主点，h :将与光轴垂直的平面设为物方主平面的从物方主点到物方焦点的距离设为物方焦距长度f。 注意： f和f不是共轭点，h和h是共轭点，物

4、像主平面是共轭平面，焦点、焦点平面的推论，1、平行于光轴的物方光线全部与(实或虚)系统的像方焦点相交，2 .通过物体侧焦点的全部光线，像侧光线与光轴平行焦点、焦点平面的推论、第二节理想光学系统的基点和基面、三、物体侧主平面和像侧主平面的关系，很明显，q、q是一对垂直轴倍率=1的一对共轭点，过q、q的两垂直轴平面是=1的一对共轭面，将被称为物(像)方主面的物体侧(像侧)主面和光轴的升交点作为物体从理想的系统的基本性质出发，在光路图中，朝向物体侧主面上的某一点的光线从像侧主面等高的点出射是重要的性质。第二节理想光学系统的基点和基准面，特别注意： 1、系统有f、f两个焦距长度2.2个焦距长度的起点和

5、终点留心3 .折射系统的两个焦距长度符号相反的4.2个焦距长度的绝对值不一定相等5，通常简称“焦距长度”都是指“像侧焦距长度”。6、功率、理想系统的一对焦点、一对主点确定后，焦距长度也确定，并且该理想系统的模型也完全确定，进而可以简单地建立理想光学系统科学的两种重要的基本方法解法和解析法。第2节理想光学系统基点与基面、两焦距长度的关系、n、n、第2节理想光学系统的基点与基面、第2节理想光学系统的基点与基面、四、实际光学系统的基点位置与焦距长度的校正计算、物镜的像侧焦距长度f、像侧焦点f的位置及像侧主点h，求出第2节理想光学系统的基点与基面， 跟踪与光轴平行的近轴光线初始残奥仪：使用近轴光线光路

6、校正公式进行校正的结果，系统像侧焦距长度说明在像侧主点h为第6面左侧14.5644mm的位置、第3节理想光学系统的物像关系；(2)通过物体侧的焦点的光线通过系统与光轴平行(3)当相对于光轴倾斜入射的平行光束通过系统时，与像侧聚焦面上的一点相交的(4)从物体侧的聚焦面上的一点出射的光束经过系统而成为相对于光轴倾斜的平行光束，第三节理想光学系统的物像关系、a、f、h、a、 物像主面左右、负力、物像主面左右、正力、物像主面左右、正力、物像主面左右、物像主面左右、正力、物像主面左右、物像主面左右、物像主面右、物像主面左右、物像主面左右、物像主面左右、物像主面右、物像主面左右、物像主面左右、物像主面左右

7、、物像主面左右物体的尺焦距长度在一倍以内、或者是一倍以内、或者是一倍以内、或者是一倍以内、或者是一倍以内、或者是一倍以内、或者是一倍以内。 求第三节理想光学系统的物像关系、第三节理想光学系统的物像关系、第三节理想光学系统的物像关系、第三节理想光学系统的物像关系、第三节理想光学系统的物像关系。 第三节理想光学系统的物像关系第三节理想光学系统的物像关系、作图法教室练习1、2 :已知的系统和物的残奥仪表求出：成像状况、第三节理想光学系统的物像关系、作为作图法求出以下的双光轴群等价系统的基点、基准面、第三节理想光学系统的物像关系、第二、(第三节理想光学系统的高斯式：以h、h为起点，物像距离： l、l，

8、第三节理想光学系统的物像关系，由三个、多个光学组构成的理想光学系统求出像，过渡式利用主点间隔d和光学间隔，求出四个，理想光学系统的两个焦距长度的关系，第三节理想光学系统的物像关系，是，关于小角度，求出近轴区域的在空气中，高斯式、两焦距长度关系、功率为正或负，表示系统相对于光线的功率的绝对值的大小表示系统会聚(发散)光线的能力的大小。 眼镜的度数=折射率100，定义放大率：单位：折光率(折光率)。 (焦距长度单位为米)，空气中：第三节理想光学系统的物像关系，比较，0，0，=0，第三节理想光学系统的物像关系，一方面，轴倍率像与物的轴迁移量之比从xx=f f得到xdx如果第四节理想光学系统的倍率、轴

9、上点移动有限距离x、像点移动距离x，则将第四节理想光学系统的倍率、第四节理想光学系统的倍率、三、光学系统的结节点、光学系统中的角倍率等于1的一对共轭点称为结节点。 的双曲馀弦值。 如果=1，则主点节点表示即使通过主点的光线通过系统，出射方向也不会改变。 光学系统在空气中的情况下，或者物体像介质相同的情况下，有第四节理想光学系统的倍率，光学系统物体像介质不同的情况下，结节点不与主点重叠，一对共轭点的位置是一对结节点、一对主点、一对焦点，是光学系统的基点的总称。 一对主面和一对对焦面称为光学系统的基面。 第四节理想光学系统的倍率、四、利用平行光管测量焦距长度的根据，说明了无限远轴外物点通过光学系统

10、成像的像高，在上式中，将相对光轴倾斜规定角度的平行光束提供给被测量系统，在焦点平面上测量聚光点的高度y即可计算焦距长度。 关于第四节理想光学系统放大率，已知平行光管物体侧焦距长度f1、轴外点b的主光线与光轴所成的角，被测量物体镜头焦距f2已知有、23、第五节理想光学系统的组合、一、两个光组的组合分析： f1、f1、H1、H1； F2、F2、H2、H2和d ()确定了等效光学组(总光学组)的f、f、h、h、f、f。 解： 1，解法，(注意：平行入射光线的延长线与出射光线的升交点q ) 2，解析法求出h、h、f、f的位置和f、f。 第五节理想光学系统的组合由图可知，F1和f是第二光组的一对共轭点，

11、f和F2是第一光组的一对共轭点。 根据牛顿公式，第五节的理想光学系统的组合如下：关于这些个的公式，从f :H F、f :H F lF :H1 F、lF:H2 F lH :H1 H、lH:H2 H 2组光组的主面间距离H1-H2代入焦距长度式，而与光组在空气或同一介质中的有木有无关， 关于第5节理想光学系统的组合，由于2组光群在同一介质中时f2=-f2，所以将焦距长度的倒数称为功率，在两光群紧贴时，d=0， 对于成为26的任意一个单独的光组，高斯式的两边乘以了共轭点的光线在其上的投影高度h都有(2-40 )、26、第5节理想光学系统的组合，利用过渡式(2-9)和tanUi-1=tanUi，修正算法的初始值U1=0、h1任意、第五节理想光学系统的组合、第五节理想光学系统的组合、三个，例如，例1望远型光组已知： f1=500mm、f2=-400mm，两光组的间隔d=300mm，求出组合焦距长度f的例2反望远型光组已知： f1=-35mm、f2=25mm 假设像侧焦点位置lf，解： h1=10mm，并且，透镜形状的分类，图2-30透镜的类型，第六节透镜，单折射球面的成像公式，如果设l(l )，则有lf、lf。 假定透镜放置在空气中，6节透镜、透镜的光学间隔，则由式(2-30 )得到的透镜的焦距长度式是将上式写为放大率的形式，