1.4成像汇总.ppt

OPTICS OPTICS 4 成像 成像是几何光学要研究的中心问题之一；本节介绍成像基本概念和规律。 发光点：理想的点光源 实发光点：实际发出光线的光源点 虚发光点：光线或其反向延长线的交点 理想点光源 实发光点 Q Q 虚发光点 说明： 类似于几何点，发光点只有几何位置，没有大小和形状 1 发光点 4.1 实像与虚像 实物与虚物 光束：空间一些具有一定关系的光线的集合 同心光束（单心光束）：光线本身或其延长线可以交于一点的光束 像散光束：空间彼此不能交于一点，但有一定关系的光线的集合 Q 同心光束 同心光束与像散光束 像散光束 P1 P2 说明： 均匀各向同性的透明介质中，同心光束对应有限远处发光点发出的球面波或无限远处发光点发出的平面波，像散光束对应着非球面的高次曲面波。 2 光束 光具组：由若干反射或折射面组成的光学系统 理想光具组：能够使通过系统的同心光束仍保持同心性的光学系统 Q Q 理想光具组 理想光具组 3 光具组 实物点：发散的入射光束的顶点。 物点：发光点，或入射同心光束的顶点 虚物点：会聚的入射光束的顶点，或入射光束延长线的交点 像点：光具组（光学系统）出射的同心光束之顶点 实像点：会聚的同心出射光束之顶点 虚像点：发散的同心出射光束之顶点 说明： ① 对于给定的光学系统，无论物与像是实是虚，均具有共轭特点，这是光路可逆性原理的必然结果。 ② 实物、实像的意义在于有光线实际发自或通过该点，而虚物、虚像仅仅是由光的直线传播性质给人眼造成的一种错觉，实际上并没有光线经过该点。 4 光学系统的物与像 物与像各种情况： 物与像 Q Q 光具组 实物成实像 实物成虚像 Q Q 光具组 虚物成实像 Q Q 光具组 虚物成虚像 Q Q 光 具 组 4.2 物方和像方 物与像的共轭性 物空间（物方）：包含入射光束及其延长线的空间 像空间（像方）：包含出射光束及其延长线的空间 任何情况下，物方包含所有的实、虚物点，像方包含所有的实、虚像点。物空间只与物点或入射光束发生关系，像空间只与像点或出射光束发生关系。 对一个具体的光具组，物方可能不仅包含位于光具组前面的空间，而且也包含其后面的空间。像方的概念也同样如此。 说明： 1 物空间与像空间 4.2 物方和像方 物与像的共轭性 2 所以区分物方和像方，不要看它是在光具组之前，还是之后，而看它是与入射光联系还是与出射光联系。 3 光路可逆性、共轭点。 4.3 物像之间的共轭性和等光程性 物点Q和像点Q’之间各光线的光程都相等。 1. 费马原理推论：物象之间的等光程性。 2. 虚(负)光程——将等光程性推广到虚物和虚像 例： 证明：利用实物和实像间的等光程性 表述1——同心性不变：由物点发出的同心光束通过光具组后应保持其同心性不变 表述2——等光程成像：由物点发出的所有光线通过光具组后均应以相等的光程到达像点 Q Q 光具组 光学系统理想成像的条件 4.4 等光程面 一般为四次曲面，加工困难，意义不大。 OPTICS OPTICS