应用光学复习2文档资料.ppt

第四章第四章 平面系统平面系统§4-1 平面系统在光学仪器中的应用（了解）§4-2 平面镜的成像性质§4-4 棱镜和棱镜的展开§4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算§4-5 屋脊面和屋脊棱镜§4-3 平面镜的旋转及其应用§§4-7 4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 ( (重要重要) )§4-4 棱镜和棱镜的展开PQxyzy'x'z'OO’物空间方向采用右手坐标法则物空间方向采用右手坐标法则 中中指指代代表表Z轴轴大大拇拇指指代代表表X轴轴食食指指代代表表Y轴轴入射面入射面入射面入射面：：：：光线射入棱镜的平面光线射入棱镜的平面光线射入棱镜的平面光线射入棱镜的平面, , , ,如如如如ACACACAC折射面折射面折射面折射面 出射面出射面出射面出射面：：：：光线射出棱镜的平面光线射出棱镜的平面光线射出棱镜的平面光线射出棱镜的平面, , , ,如如如如BCBCBCBC折射面折射面折射面折射面 工作面工作面工作面工作面：入射面：入射面：入射面：入射面, , , ,出射面和反出射面和反出射面和反出射面和反射面射面射面射面, , , ,如如如如ACACACAC面面面面,BC,BC,BC,BC面面面面,AB,AB,AB,AB面面面面 楞楞楞楞：：：：工作面的交线工作面的交线工作面的交线工作面的交线主截面主截面主截面主截面( ( ( (光轴截面光轴截面光轴截面光轴截面) ) ) )：：：：由光轴由光轴由光轴由光轴所决定的平面所决定的平面所决定的平面所决定的平面,ABC,ABC,ABC,ABC面面面面BACa a．棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行。

．棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行b b．如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须．如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须 和棱镜的入射及出射表面相垂直和棱镜的入射及出射表面相垂直 为了使棱镜和共轴球面系统组合后，仍能保持 共轴球面系统的特性，必须对棱镜的结构提出 一定的要求要求：： ☆☆ ☆☆ ☆☆方法：利用棱镜反射面的性质，将转折的光路拉直方法：利用棱镜反射面的性质，将转折的光路拉直按入射光线的顺序，以反射面为镜面，求其对按入射光线的顺序，以反射面为镜面，求其对称像，并依次画出反射棱镜的展开图称像，并依次画出反射棱镜的展开图B A'CAB'D' 密特棱镜(三次反射棱镜)45°§4-5 屋脊面和屋脊棱镜屋脊面的作用：屋脊面的作用： 在不改变光轴方向和主截面内成在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下，像方向的条件下，增加一次反射增加一次反射，使系，使系统总的反射次数由统总的反射次数由奇数变成偶数奇数变成偶数，从而，从而达到物像相似的要求，即得达到物像相似的要求，即得一致像一致像xyzx’y’z’§4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算1.透过厚度d折射率n的水层看水底，水底上升的距离是什么？ 2.垂直下望池塘水底之物时，若其视见深度为1m， 求实际水深(水的折射率n＝4/3)。

§4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 (重要)1 反弹转折法反弹转折法2 法则法法则法1 同一主截面系统，同一主截面系统，反弹转折法反弹转折法可简单判断可简单判断2 对两个以上的主截面系统，须用对两个以上的主截面系统，须用法则法法则法两种方法比较：两种方法比较：x, x’与光轴同向与光轴同向z, z’奇数屋脊面奇数屋脊面无或偶数屋脊面无或偶数屋脊面z，，z’反向反向z，，z’同向同向y, y’x，，x’同向同向x，，x’反向反向偶次反射偶次反射奇次反射奇次反射偶次反射偶次反射奇次反射奇次反射y, y’同向同向 y, y’反向反向 y, y’反向反向 y, y’同向同向二、法则法二、法则法Ø同向：光轴偏转角小于等于90ºØ反向：大于90º小于等于180º123o1o2o3o4yxzy’z’x’Ø对主截面对主截面1和和3：： 光轴旋转光轴旋转 180°, x x相反，相反， 反射两次反射两次, y y’方向相反方向相反Ø对主截面对主截面2：： 光轴旋转光轴旋转 180°, x x相反，相反， 反射两次反射两次, y y’相反相反第五章 成像光束的选择（重要）Ø光阑及其作用光阑及其作用Ø望远系统中成像光束的选择望远系统中成像光束的选择Ø远心光路远心光路Ø场镜及其作用场镜及其作用Ø景深景深§5-1 光阑及其作用 光阑在光学系统中的作用：光阑在光学系统中的作用：n n决定像面的照度。

决定像面的照度n决定系统的视场决定系统的视场n限制光束中偏离理想位置的一些光线，限制光束中偏离理想位置的一些光线， 用以改善系统的成像质量用以改善系统的成像质量n拦截系统中有害的杂散光拦截系统中有害的杂散光孔径光阑视场光阑消杂光光阑渐晕光阑§5-2 望远系统中成像光束的选择Ø孔径光阑、入瞳、出瞳孔径光阑、入瞳、出瞳Ø视场光阑、入窗、出窗视场光阑、入窗、出窗Ø出瞳距、出瞳直径、入瞳直径出瞳距、出瞳直径、入瞳直径n将系统中所有光阑（包括透镜边框）经其将系统中所有光阑（包括透镜边框）经其前方前方的系统的系统成像到整个系统的成像到整个系统的物空间物空间；然后从物点分别向物空间；然后从物点分别向物空间所有的光阑像的边缘做连线，所有的光阑像的边缘做连线，张角最小者即为入瞳张角最小者即为入瞳，，与其共轭的实际光阑即为与其共轭的实际光阑即为孔径光阑孔径光阑n n从从从从入瞳入瞳入瞳入瞳中心分别向物空间所有的光阑像的边缘做连中心分别向物空间所有的光阑像的边缘做连中心分别向物空间所有的光阑像的边缘做连中心分别向物空间所有的光阑像的边缘做连 线，其中线，其中线，其中线，其中张角最小者即为入射窗张角最小者即为入射窗张角最小者即为入射窗张角最小者即为入射窗，与其共轭的实际光，与其共轭的实际光，与其共轭的实际光，与其共轭的实际光阑即为阑即为阑即为阑即为视场光阑。

视场光阑视场光阑视场光阑1.一个20倍的望远镜，视场角2W＝3.2度，物镜的焦距500mm，直径62.5mm，为系统的 入瞳；在物镜与目镜的公共焦面上设有视场光阑，目镜为单个正薄透镜组，求(1)整个 系统的出瞳位置和大小；(2)视阑的直径；(3)望远镜的像方视场角2W’ 2.有一焦距为50mm的放大镜，直径D＝40mm，人眼瞳孔离放大镜20mm来观看位于物方 焦平面上的物体瞳孔直径为4mm问此系统中，何者为孔阑、何者为渐晕光阑，并 求入瞳、出瞳和渐晕光阑的像的位置和大小；并求能看到半渐晕时的视场范围 §5-3 显微镜中的光路限制和远心光路显微镜中的光路限制和远心光路显微和投影系统显微和投影系统望远系统和摄影系统望远系统和摄影系统照相机照相机孔径光阑(aperture stop) 的设置原则4Ø入瞳和光学零件重合时，零件口径最小入瞳和光学零件重合时，零件口径最小Ø光学系统的出射光瞳和人眼的光瞳在位置光学系统的出射光瞳和人眼的光瞳在位置 上必须重合，大小也应匹配合适上必须重合，大小也应匹配合适Ø物方远心系统，光阑设置在物镜的像方焦点上物方远心系统，光阑设置在物镜的像方焦点上Ø像方远心系统，光阑设置在物方焦点位置像方远心系统，光阑设置在物方焦点位置5.4 Field Lens(场镜)HH’Field lens场镜的特点和作用：场镜的特点和作用：Ø不改变像的大小和方向不改变像的大小和方向Ø可以压缩光束发散角，减小透镜尺寸可以压缩光束发散角，减小透镜尺寸Ø衔接光路或光学系统衔接光路或光学系统5.5 depth of field（景深）Ø景深、焦深定义景深、焦深定义Ø近景、远景、对准平面近景、远景、对准平面Ø景深范围景深范围第六章 辐射度学和光度学基础§6-4 光度学中的基本量§6-8 像平面的光照度§6-9 照相物镜像平面的光照度和光圈数§6-4 光度学中的基本量名称单位 定义光通量 流明lm单位时间内通过某一面积的光能量称为光通量 发光强度 cd坎德拉lm/sr点光源在单位立体角内发出的光通量 光出射度 勒克斯 lm/m2光源单位发光面积上发出的光通量 光照度 勒克斯 lm/m2单位受照面积上接收的光通量 光亮度 尼特cd/m2 lm/sr.m2光源在给定方向上的单位投影面积上、单位立体角内发出的光通量称为光亮度 发光效率 流明/瓦Lm/W每瓦辐射的光通量例：一个60瓦的白炽灯产生830流明，发光效率为830/60 6.8 像平面上的光照度轴上点的光照度公式：轴上点和轴外点的光照度关系：光圈和快门的最佳组合第八章 光学系统成像质量的评价§8-1 概述§8-2 光学系统的色差§8-3 轴上像点的单色像差——球差§8-4 轴外像点的单色像差§8-5 几何像差的曲线表示§8-6 用波像差评价光学系统的成像质量§8-10 用光学传递函数评价系统的像质几何像差七种（设计时主要考虑的）è单色光像差有五种：单色光像差有五种：è球差球差è彗差彗差( (正弦差正弦差) )è像散像散è场曲场曲è畸变畸变Ø复色光像差有两种：复色光像差有两种：Ø轴向像差轴向像差(位置色差位置色差)Ø垂轴像差垂轴像差(倍率色差倍率色差)考试时间：2010年1月10号晚7：00~10：00。