第3章单球面成像PPT讲稿.ppt
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1、第3章单球面成像第1页,共35页,编辑于2022年,星期一 目的要求:目的要求:掌握掌握-符号规则;单球面近轴区的成像性质。符号规则;单球面近轴区的成像性质。熟悉熟悉-共轴球面系统的光路计算方法;球面反共轴球面系统的光路计算方法;球面反 射镜的成像性质。射镜的成像性质。了解了解-共轴球面系统成像的一般规律。共轴球面系统成像的一般规律。第2页,共35页,编辑于2022年,星期一共轴球面系统共轴球面系统:如果两个或两个以上的折射球面的曲率中心在同一直线上,它们便组如果两个或两个以上的折射球面的曲率中心在同一直线上,它们便组成共轴球面系统。成共轴球面系统。光轴:光轴:连接各球心的直线连接各球心的直线
2、共轴球面系统成像的计算方法:共轴球面系统成像的计算方法:逐次成像法逐次成像法第3页,共35页,编辑于2022年,星期一光线经单球面的折射光线经单球面的折射为什么要先规定为什么要先规定符号规则符号规则?球面成像都有哪些规律性?球面成像都有哪些规律性?由物的位置和大小找出像的位置和大小?由物的位置和大小找出像的位置和大小?像的位置和大小与光学系统的结构之间有何种关像的位置和大小与光学系统的结构之间有何种关系?系?第4页,共35页,编辑于2022年,星期一单球面成像:I ABAOCr-LL EhBIU-UD第5页,共35页,编辑于2022年,星期一一、符号规则(1)线段线段 1.坐标方向:坐标方向:
3、横坐标自左向右为正,反之为负。横坐标自左向右为正,反之为负。纵坐标由下向上为正,反之为负纵坐标由下向上为正,反之为负2.计算起点:计算起点:L、L、r、d 以折射球面顶点为起点(也即以折射球面顶点为起点(也即 原点);原点);y、y 以光轴为界,以光轴为界,向上为正,向下为负。向上为正,向下为负。第6页,共35页,编辑于2022年,星期一一、符号规则(2)角度:角度:一律以锐角来度量,规定顺时针为正,一律以锐角来度量,规定顺时针为正,反之为负。反之为负。1.起始轴和转动方向:起始轴和转动方向:U、U 由光轴起转到光线;由光轴起转到光线;I、I 由光线起转到法线;由光线起转到法线;由光轴起转到法
4、线。由光轴起转到法线。上正 下负左负 右正顺正 逆负光轴 光线 法线线段角度第7页,共35页,编辑于2022年,星期一 光路中仅标记了线量或角量的光路中仅标记了线量或角量的绝对值绝对值,用字母标记时应冠以正负号。用字母标记时应冠以正负号。一、符号规则(3)第8页,共35页,编辑于2022年,星期一符号规则的意义:符号规则的意义:可使某种情况下推出的公式普遍使用于各种情况。可使某种情况下推出的公式普遍使用于各种情况。符号规则会直接影响公式的形式,而应用一定形符号规则会直接影响公式的形式,而应用一定形式的公式时就必须遵守一定的符号规则。否则,由于式的公式时就必须遵守一定的符号规则。否则,由于符号弄
5、错了,即使公式和运算都正确,而其所得的结符号弄错了,即使公式和运算都正确,而其所得的结果仍然是错误的。果仍然是错误的。第9页,共35页,编辑于2022年,星期一符号规则的应用意义符号规则的应用意义:20202020100100第10页,共35页,编辑于2022年,星期一符号规则的应用符号规则的应用:第11页,共35页,编辑于2022年,星期一符号规则的应用意义及注意点符号规则的应用意义及注意点:光路图中所有几何量一律以绝对值标注,负号则表示该几何光路图中所有几何量一律以绝对值标注,负号则表示该几何量的方位。量的方位。应用一定形式的公式可进行各种光路的正确计算。应用一定形式的公式可进行各种光路的
6、正确计算。推导公式时,也要使用符号规则,以便使导出的公式具推导公式时,也要使用符号规则,以便使导出的公式具有普遍性。有普遍性。第12页,共35页,编辑于2022年,星期一由图对由图对AEC应用正弦定理,得应用正弦定理,得由折射定律可得由折射定律可得 对对AEC 和和A EC应用外角定理,应用外角定理,得得OChIIUAAr-LL EBB-UD 对对A EC同样应用正弦定理得同样应用正弦定理得由此可求出像距由此可求出像距单球面的实际光路计算公式(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)第13页,共35页,编辑于2022年,星期一当已知:结构参数:当已知:结构参数:n n、r r、n n 初始条件:
7、初始条件:L L、U U 即可通过上述四式求出即可通过上述四式求出L L。由上述公式可知,当由上述公式可知,当L L为定值时,为定值时,L L 是是U U 的函数。的函数。第14页,共35页,编辑于2022年,星期一举例:已知一球面半径为10毫米,球面两边的折射率为n=1,n=1.5163,三条入射光线的坐标为:第一条光线:L=-100mm;U=-1第二条光线:L=-100mm;U=-2第三条光线:L=-100mm;U=-3 L=35.969;U=2.7945 L=34.591;U=5.9094 L=32.227;U=9.8350 第15页,共35页,编辑于2022年,星期一近轴成像近轴成像当
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