L03-C2-2 共轴球面系统(2)理想系统基本概念

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,Applied optics,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,Applied optics,应用光学,Applied Optics,光信息,0701-02,2009-2010,第一学期,C2,.,共轴球面系统,(II),理想光学系统,2,前节内容回顾与补充,光线坐标及符号规则,两种坐标,:(,u,l,)(,u,h,),关系：,h=u l,2.,球面近轴光路计算公式,角度的起始边的优先级,光轴,光线,法线,3,3.,球面近轴光路成像基本公式,（,1,）三个,基本,的重要公式,-,与系统结构参数有关,阿贝不变量,光线角度关系,物像关系,（,2,）焦距与光焦度,4,（,3,）高斯公式和牛顿公式,物像关系变形,与结构参数无关,a),物距和像距以折射球面顶点为原点：,l,l,b),物距和像距分别以物方焦点,F,和像方焦点,F,为原点：,x,x,O,F,F,A,B,f,l,x,l,f,x,高斯公式,牛顿公式,5,（,4,）放大率,（,5,）拉亥不变量,J-,物像空间不变量,6,本节内容,特殊的折射球面,-,球面反射镜,2.,共轴球面系统,3.,理想光学系统（,1,）：基本概念及图解,7,2.5,反射球面,-,球面镜,反射可等效看作特殊的折射，即,n=-n,O,C,P,A,B,折射定律,反射情况：,代入折射定律，可得,n=-n,1.,对反射情况的处理,8,2.,球面反射成像基本公式,1,）,.,物像公式,发散,会聚,2,）,.,焦距,3,）,.,放大率,4,）,.,高斯公式,5,）,.,拉亥不变量,9,例题,1,凹面反射镜半径为,-400mm,，物体放在何处成放大两倍的实像？放在何处成放大两倍的虚像？,球面反射镜,实物,实像，物像距同号，垂轴放大率,0,折射情况,?,10,例题,2,有一放映机，使用一个凹面反光镜进行聚光照明，光源经过反光镜反射以后成像在投影物平面上。光源长,10mm,，投影物高为,40mm,，要求光源像等于投影物高；反光镜离投影物平面距离为,600mm,，求，该反光镜的曲率半径应为多少？,11,2.6,共轴球面系统,1.,多个球面组成的共轴系统，如何计算？,12,13,前一面的像即为后一个面的物,，故，折射率、倾斜角和物高有如下关系：,可得,转面公式：,14,2.,共轴球面系统的,J,不变量,对每个球面：,转面：前一面像为后一面的物,J,不变量对光学系统的每个面每个空间都是不变量。,15,3.,共轴球面系统的放大率,a,）,垂轴放大率,16,3.,共轴球面系统的放大率,b,）,轴向放大率,17,3.,共轴球面系统的放大率,c,）,角放大率,注：,1.,系统的总放大率等于各球面放大率之积；,2.,三者间关系 或 两两间关系,-,与单球面是形式相同,18,4.,近轴光学系统的作用,第一，作为衡量实际光学系统成像质量的标准。用近轴光学公式计算的像，称为实际光学系统的理想像。,第二，用它近以地表示实际光学系统所成像的位置和大小。,近轴光学公式只适于近轴区域，有什么用？,今后把近轴光学公式扩大应用到任意空间,-,理想光学系统,19,2.7,理想光学系统（,1,）：基本概念及图解,理想光学系统：全空间均可理想成像。,U,共轴球面系统，仅在近轴区可（近似）成理想像。,u,一、主平面与焦点,20,21,理想系统焦距定义,22,计算举例,:,共轴球面系统焦距,选择一条平行光轴入射的光线（蓝色）,(,u,1,=0,h,1,),；,其延长线与最后出射光线（或延长线）的交点确定像方主平面位置；,出射光线与光轴的交点即为像方焦点。,F,-f,O,1,O,2,u,1,=,0,h,1,-h,2,u,1,=,u,2,-u,2,H,H,F,f,同理，选择红色（与蓝色线同一高度）可获得相应的物方主平面和焦点。,23,单个折射球面的主点位置：两个主点与球面顶点重合,理想系统中（高斯公式）焦距、物距、像距等都以相应主点为起点。,故，单个折射球面的基本公式形式适用于理想光学系统。,（理想光学系统成像基本公式见教材,2-9 2-12,）,24,二、节平面：角放大率等于,1,的一对共轭面,节点的位置可以通过定义和物像关系求得。但,一般对位于空气中的光学系统，其节点和主点重合，即,J=H,J=H,。,25,三、作图法求理想像,26,thanks,27,