2傍轴球面成像.ppt

Ø 成像的基本概念p 同心光束 实像和虚象1 光束光束(light beam)、、物像的共轭关系物像的共轭关系(conjugate relation) 光线光线（（light ray））和光束 物点物点 发出光束发出光束同心光束同心光束(concentric beam) 如经反射或折射后如经反射或折射后再次成为同心光束再次成为同心光束而交于一点而交于一点（理想成像）成像：几何光学研究的核心问题之一 像点像点（完善像点）（完善像点）2021/8/141光学成像系统光学成像系统(Optical imaging system) 物点物点P像点像点P’物点和像点一一对应物点和像点一一对应 共轭共轭 理想成像条件下：理想成像条件下：p 完善成像的条件 由物点发出的通过光学系统到达像点的任意光路的光程相等2021/8/1422 物、像的虚实物、像的虚实由实际光线相交所形成的点实物点实像点由实际光线的延长线相交所形成的点虚像点虚物点2021/8/143 实物实物(real object) 入射入射到光学系统时的光束为发散到光学系统时的光束为发散 (divergent)的同心光束；的同心光束；成像光学系统成像光学系统(Imaging optical system) 实物点实物点P发发散散入入射射光光束束2021/8/144虚物虚物(virtual object)入射到光学系统时的光束为会聚入射到光学系统时的光束为会聚(convergent)的同心光束的同心光束光学成像系统光学成像系统虚物点虚物点P会会聚聚入入射射光光束束2021/8/145实像实像(real image)出射光束为会聚同心光束出射光束为会聚同心光束光学成像系统光学成像系统实像点实像点会会聚聚出出射射光光束束P’2021/8/146虚像虚像(real image)出射光束为发散同心光束出射光束为发散同心光束光学成像系统光学成像系统虚像点虚像点发发散散出出射射光光束束P’2021/8/147AA'AA'AA'AA'（1）（2）（3）（4）虚像能够被人看到或被屏幕接收吗？？2021/8/148实物光线进入人眼实像光线进入人眼虚像光线进入人眼区别:1、物点向一切方向发光，人眼无论在何处均可看见它2、像点发光范围受仪器（透镜、面镜等）限制，人眼只能在其发光范围内可看见它3、实像点确有光线通过，虚像点根本没有光线通过人眼在像点发光范围内可见它2021/8/149p 物空间(object space)和像空间(image space) 入射光线(incident ray)所在空间-----物空间； 出射光线(emergent ray)所在空间-----像空间； 物空间并非物点所在空间； 像空间并非像点所在空间； 物空间与像空间可能重叠。

2021/8/1410p 正负号法则（符号法则）正负号法则（符号法则） I.光线的传播方向，规定为自左到右！II.线段： ⑴ 沿光轴的线段：以顶点为起始点，线段在顶点的右侧，其值为正；线 段在顶点的左侧，其值为负 ⑵ 垂直于光轴的线段：以线段和光轴的交点为起始点，在光轴上方的线段，其值为正；在光轴下方的线段，其值为负 ⑶ 和光轴成一定夹角与折射球面相交的线段：以和折射球面的交点为起始点，线段在交点的右则，其值为正；线段在交点的左则，其值为负III.角度： ⑴ 光线和光轴的夹角：以光轴为起始轴，顺时针转向光线所成的角，其值为正；逆时针转向光线所成的角，其值为负 ⑵ 光线和法线的夹角：以光线为起始轴，顺时针转向法线所成的角，其值为正；逆时针转向法线所成的角，其值为负 ⑶ 光轴和法线的夹角：以光轴为起始轴，顺时针转向法线所成的角，其值为正；逆时针转向法线所成的角，其值为负IV.折射面间隔：由前一面顶点到后一面顶点，顺光线传播方向其值为正，逆光线传播方向其值为负在折射型光学系统中，折射面间隔恒为正V.折射率 和 的顺序以实际入射光的行进方向为准。

注意：每种参考书的符注意：每种参考书的符号规则不一定相同！！）号规则不一定相同！！）2021/8/1411n 光在单个球面上的折射 注意：注意：图中各量均用绝对值表示，因此，图中各量均用绝对值表示，因此，凡是负值凡是负值的量，符号前均加负号的量，符号前均加负号！！！！！！EA-UIOhIUrL-L法线ABB入射光线折射光线光轴折射球面物空间 n像空间 n物像C2021/8/1412Ø 光在单个球面上的折射 p 推导成像公式(傍轴条件下) 光轴光轴2021/8/1413Ø物方焦距：物方焦距：Ø像方焦距像方焦距：：Ø物方焦点F： 轴上无穷远像点的共轭点轴上无穷远像点的共轭点 Ø像方焦点像方焦点F’：： 轴上无穷远物点的共轭点轴上无穷远物点的共轭点 ，有，有物像距公式的另一个表达式：物像距公式的另一个表达式：，有，有令 两者之比： 令 (焦距公式)（高斯公式）2021/8/1414此时此时 和和 两个焦点重合两个焦点重合 p 单球面反射的成像公式：单球面反射的成像公式：( )2021/8/1415u傍轴光线在平面上的折射成像公式：傍轴光线在平面上的折射成像公式： 像距像距l’通常称为平面折射面像的像似深度。

通常称为平面折射面像的像似深度 u平面反射面像公式：平面反射面像公式： 平面镜是唯一能够理想成像的光学系统平面镜是唯一能够理想成像的光学系统 p 光在单个平面上的折射和反射成像光在单个平面上的折射和反射成像2021/8/1416- - 2021/8/14172021/8/1418Ø 傍轴物点成像与横向放大率p 傍轴物点的傍轴光线成像轴外共轭点的傍轴条件为：轴外共轭点的傍轴条件为： 物平面像平面u 符号法则补充：光轴之上符号法则补充：光轴之上 ；； 光轴之下光轴之下 2021/8/1419p 横向放大率Ø定义：定义： Ø横向放大率公式的推导：横向放大率公式的推导：Ø用类似方法可以得到球面反射镜的横向放大率公式：用类似方法可以得到球面反射镜的横向放大率公式：若若 ，，则为放大像则为放大像 若若 ，，则为正立像，且物像虚实相反则为正立像，且物像虚实相反 若若 ，，则为缩小像则为缩小像 若若 ，，则为倒立像，且物像虚实相同则为倒立像，且物像虚实相同p 根据球面的横向放大率公式及正负号法则，实物所成的虚像一定是 ；实物所成的实像一定是 ；虚物所成的虚像一定是 ；虚物所成的实像一定是 。

正立”或“倒立”）；2021/8/1420n轴向放大率 ：它表示光轴上一对共轭点沿轴向移动量之间的关系p 轴向放大率2021/8/1421n角放大率 ：定义为折射光线的孔径角 和它对应的入射光线的孔径角 的比值p 角放大率三者之间的关系：拉赫不变量：表征光学系统性能的一个重要参数2021/8/1422u球面反射镜成像: 1）成像放大率： 2）拉赫不变式：2021/8/1423 2021/8/1424总结重难点：1、实像和虚像（联系与区别）2、物像距公式（及高斯形式）3、焦距公式（物像焦距的关系）4、符号法则5、横向、轴向、角放大率的计算2021/8/1425谢谢！记得及时做作业哟！作业：P14, 14. 17. 21.2021/8/1426个人观点供参考，欢迎讨论部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！。