第二讲 理想光学系统07.ppt

第二章 理想光学系统 实际光学系统只在近轴区成完善像。 如果某光学系统在任意大的空间中以任意宽的光束都成完善像, 则该系统为理想光学系统。 第二节 理想光学系统的基点与基面 1、理想光学系统与共线成像理论 2、理想光学系统的基点与基面 3、理想光学系统的物像关系 4、理想光学系统的放大率 5、理想光学系统的组合 6、透镜 物方焦距和像方焦距之间的关系式： 说明： 光学系统两焦距之比等于相应空间介质折射率之比。绝大多数光学系统都在同一介质(一般是空气)中使用, 即 ??? ???,故两焦距是绝对值相同, 符号相反, 即 ??????? 。 若光学系统中包括反射面, 则两焦距之间的关系由反射面个数决定, 设反射面的数目为k, 则可写成如下更一般的形式: ?????????????????????????? 四、理想光学系统两焦距之间的关系（图2-20） A l’ U’ -f -x -l A’ F’ H’ H M -U F h f’ x’ M’ （2-13） （2-14） （2-15） - 图2-20 两焦距的关系 第四节 理想光学系统的放大率 二、角放大率（图2-21 ） 三、光学系统的节点 1、定义： 光学系统中角放大率等于＋1×的一对共轭点称为节点。 2、说明： 若光学系统位于空气中, 则公式可简为 ????? ，在这种情况下, 当 ???? 时, ??? ?, 即主点即为节点。 物理意义：过主点的入射光线经过系统后出射方向不变。 ②若光学系统物方空间折射率与像方空间折射率不相同时, 角放大率 ???? 的物像共轭点(即节点)不再与主点重合。可求得这对共轭点的位置是： ③光学系统的基点：一对节点、一对主点和一对焦点。 1、准备知识（图2-14） 一束与光轴成ω角入射的平行光束经系统以后, 会聚于焦平面上的B点, 这就是无限远轴外物点B的像。B点的高度, 即像高y是由这束平行光束中过节点的光线决定的。 四、实验：用平行光管测定焦距 2、检测原理:（图2-25） 如果被测系统放在空气中, 则主点与节点重合,由图可得：???????????? 被测物镜的焦距 ??为??????????????? 已知平行光管物镜的焦距f1，tgω=-y/f1 第五节 理想光学系统的组合 一、 两个光组组合分析（图2-26） 1、焦点位置和焦距（牛顿公式） 2、光焦度 3、焦点位置和主点位置（高斯公式） 通用公式： 密接薄镜组光焦度公式： 1、求像方焦点F’的位置，根据焦点的性质，平行于光轴入射的光线，通过第一个系统后，一定通过F’1，然后再通过第二个光学系统，其出射光线与光轴的交点就是组合系统像方焦点F’。 2、求物方焦点F的位置，据定义过F点的光线通过整个系统后一定平行于光轴，所以它通过第一个系统后一定经过F2点。 [例2-4] 一组合系统如图所示，薄正透镜的焦距为20mm，薄负透镜的焦距为-20mm，两单透镜之间的间隔为10mm，当一物体位于正透镜前方100mm处，求组合系统的垂轴放大率和像的位置。 100mm 10mm [例2-5] 由已知f1’=50mm，f2’=-150mm的两个薄透镜组成的光学系统，对一实物成放大4倍的实像，并且第一透镜的放大率β1=-2，试求： （1）两透镜的间隔； （2）物像之间的距离； （3）保持物面位置不变，移动第一透镜至何处时， 仍能在原像面位置得到物体的清晰像？与此相 应的垂轴放大率为多大？ （2-43） （2-41） （2-42） 1、远摄型光组 2、反远距型光组 结构特点：第一个光组的像方焦点F1’与第二个光组的物方焦点F2重合，（无焦系统） 3 、望远系统 ?f1’＞ f2’ 垂轴放大率 望远系统的垂轴放大率与物体所处位置无关 则出射光束 , , : . 2 1 : f f tg tg - = ω ω ω ω 且 的平行光束 是与光轴夹角为 的方向入射 夹角为 若一平行光束以与光轴 物理意义 角放大率： 2 1 1 f f - = = b g ’ ’ 视角放大率 ω ω ω ω tg tg : . : = G G 来表示 以 的正切之比 物体直接对眼睛张角 的正切与该 眼睛张角 物体经系统所成的像对 视角放大率 目视光学仪器是帮助人眼扩大视觉功能的，它的作用大小用视角放大率来描述。 对目视光学仪器的共同要求： 放大视角，即视角放大率|Γ|应大于1； 通过仪器后出射光束应为平行光束，即成像在无限远，使人眼相当观察无限远物体，处于自然放松无调节状态 * * 理想光学系统与共线成像理论 理想光学系统的基点与基面 理想光学系统的物像关系 理想光学系统的放大率 理想光学系统