工程光学2.ppt

2008-3-8 ※ 物点A在光轴上，其到顶点O的距离OA为物方截距，用 L 表示。 像方参数与对应的物方参数所用的字母相同，并加以“ ’ ” 相区别。 （二）、线段 （2）物方截距L 和像方截距L’ 也以顶点O为原点，到光线与光轴交点，向右为正，向左为负。 2. 垂轴线段：以光轴为界，上方为正，下方为负。 ※ 起始边规定如下： （2） 光线与法线的夹角，如I, I’, 以光线 为起始边。 练习：试用符号规则标出下列光组及光线的位置 例1：已知一折射球面其r =36.48mm，n =1， n’ =1.5163。轴上点A的截距 L=-240mm，由它发出一同心光束，今取U为-1°、-2 °、 -3 °的三条光线，分别求它们经折射球面后的光路。（即求像方截距L’和像方倾斜角U ’ ） U= -1°: U’= 1.596415° L’=150.7065mm （二）轴向放大率 （三）角放大率 例3：已知一个光学系统的结构参数，r = 36.48mm, n=1, n’=1.5163 l = - 240mm, y=20mm 已求出：l’=151.838mm，现求β, y’ （横向放大率与像的大小） （二）、放大率公式 为了揭示物、像、成像系统三者之间的内在联系，可暂时抛开成像系统的具体结构，将一般仅在光学系统近轴区存在的完善像拓展成在任意大的空间以任意宽光束都能完善成像的理想模型，即称为理想光学系统，又称为高斯光学系统（1841年由高斯提出）。 由理想光组所抽象出来的光学特征公式进行光组的初始计算，也就是以理想光组理论为基础，根据要求，寻找和确定一个能满足要求的光学系统的整体方案。称为光学系统的外形尺寸计算，也称轮廓计算 理想光学系统，物像关系具有以下性质： ※ 把这种点对应点，直线对应直线，平面对应平面的成像变换称为共线成像，也称“理想像”，上述定义称为共线成像理论。 1、已知：M为理想光学系统，物平面O1与共轭面O1’，其对应的垂轴放大率为β1，物平面O2与对应的共轭面O2’，其对应的垂轴放大率为β2，求物空间任意一点O的共轭点O’。 5、两条出射光线的交点即为O’点。 2、已知：M为理想光学系统，物平面O1与共轭面O1’，其对应的垂轴放大率为β，光轴上现有两物点O2，O3与其共轭点O2’，O3’，求物空间任意一点O的共轭点O’。 5、两条出射光线的交点即为O’点。 2.2.2理想光学系统的基点和基面 理想光组有一些特殊的点和平面，利用它们来讨论光组的成像特性，可以使问题大大的简化。 无限远轴外物点发出的光线 二、无限远轴上像点与物方焦点、物方焦平面；物方主点、 主平面；物方焦距 三、物方主平面与像方主平面之间的关系 小结： 四、 节平面和节点 性质：通过物方节点 J 的入射光线，经光组后其出射光线必经过像方节点 J ’，且方向不变。 一、 用作图法求理想光学系统的物像关系 可供选择的典型光线和可供利用的性质有： （5）倾斜于光轴的平行光线，经过系统后交于像方焦平面上某一点。 1、已知F 和F ’，求轴外点B或垂轴物体AB的像 2、已知F 和F ’，求轴上点A的像 方法３： 过A作垂直于光轴的辅助物AB，按照前面的方法求出B’，由B’作光轴的垂线，则交点A’就是A的像。 方法4： 利用过主点光线方向不变，作过主点的辅助光线。利用像方焦平面上发出的光线过光组后平行射出的性质。然后作平行辅助光线的出射光线。 （二）负光组轴上点作图★ 方法2： 方法3： （三）正光组，实物成像 (b) 物在二倍焦距上 实物成等大倒立实像，位于二倍像方焦点上。分立两侧 （c）物在二倍焦距之内，一倍焦距之外 成放大倒立实像，像在二倍焦距外两侧 （d）物在焦平面上 成像于像方无限远, 两侧 (e) 物在一倍焦距内 实物成放大正立虚像，同侧 （四）正光组、虚物成像 (a )虚物在一倍焦距内 (b)虚物在一倍焦距之外，二倍焦距之内 (c)虚物在二倍焦距之外 （五）负光组，实物成像 （a）物在二倍焦距外 （b）物在一倍焦距外，二倍焦距内 （c）物在一倍焦距内 （六）负光组，虚物成像 （a）虚物，右侧，一倍焦距内 （b）虚物，右侧，一倍焦距以外，二倍焦距以内 （c）虚物，右侧，二倍焦距以外 1、求物的位置 (一)、牛顿公式 (二)、高斯公式 三、物方焦距与像方焦距的关系及拉赫公式 四、理想 光学系统的放大率 2、轴向放大率 角放大率与横向放大率之间的关系： 4、三种放大率之间的关系 5、 节平面和节点 性质：通过物方节点 J 的入射光线，经光组后其出射光线必经过像方节点 J ’，且方向不变。 排成弧形 五、光学系统的光焦度 讨论： 2.2.4 理想光学系统