第二章 球面和球面系统.ppt
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1、第二章第二章 球面和球面系统球面和球面系统 两个概念两个概念 共轴球面系统:组成光学系统的各球面球心共轴球面系统:组成光学系统的各球面球心位于同一直线,这种光学系统称为共轴球位于同一直线,这种光学系统称为共轴球面系统。面系统。光轴:连接各球心的直线称之为光轴。光轴:连接各球心的直线称之为光轴。子午面:包含光轴的平面(或称含轴面)。子午面:包含光轴的平面(或称含轴面)。第一节第一节 光线经单个折射球面的折射光线经单个折射球面的折射 U:物方孔径角物方孔径角 U:像方孔径角像方孔径角 L:物方截距物方截距 L:像方截距像方截距 一一.符号规则符号规则 1、沿轴线段:沿轴线段:L、L、r以折射球面(
2、或反射面)以折射球面(或反射面)顶点顶点O为原点,到光线与光轴交点或球心的方向为原点,到光线与光轴交点或球心的方向与光线的传播方向相同,其值为正,反之为负;与光线的传播方向相同,其值为正,反之为负;y-y2、垂轴线段:以光轴为基准,在光轴上为正,反之、垂轴线段:以光轴为基准,在光轴上为正,反之为负;为负;3、孔径角、孔径角U和和U :光轴以锐角方向转到光线,顺光轴以锐角方向转到光线,顺时针为正,逆时针为负;时针为正,逆时针为负;4、光线与法线的夹角:、光线与法线的夹角:I 和和I ,光线以锐角方向光线以锐角方向转到光轴,顺时针为正,逆时针为负;转到光轴,顺时针为正,逆时针为负;5、光轴与法线的
3、夹角、光轴与法线的夹角f f:光光轴轴以以锐锐角方向角方向转转向法向法线线,顺时针为顺时针为正,逆正,逆时针为负时针为负;6、折射面之间的间隔:在折射系统中,、折射面之间的间隔:在折射系统中,d恒为正。恒为正。二二二二.光线经折射球面的光路计算公式光线经折射球面的光路计算公式光线经折射球面的光路计算公式光线经折射球面的光路计算公式 使用上述公式为子午面内实际光线的光路计算公使用上述公式为子午面内实际光线的光路计算公式,用上式可由式,用上式可由L 和和 U求得求得L 和和 U。三三.单个折射球面成像的不完善性单个折射球面成像的不完善性 根据光线经折射球面的光路计算公式可知,同根据光线经折射球面的
4、光路计算公式可知,同心光束经过单个折射球面折射以后不再是同心光心光束经过单个折射球面折射以后不再是同心光束,因此轴上物点以有限孔径角经单个折射球面束,因此轴上物点以有限孔径角经单个折射球面成像时,这个像是不完善的。成像时,这个像是不完善的。第二节第二节 近轴光线光路的计算近轴光线光路的计算 光线很靠近光轴,称之为光线很靠近光轴,称之为“近轴光线近轴光线”;光轴附近的这个区域称为光轴附近的这个区域称为“近轴区近轴区”。近轴光路计算公式:近轴光路计算公式:对于近轴光线,对于近轴光线,l l 一定,不论一定,不论u为何值,为何值,l l 为定值,这表明由轴上点以细光束成为定值,这表明由轴上点以细光束
5、成像时,其像是完善的,常称为高斯像。像时,其像是完善的,常称为高斯像。高斯像的位置由高斯像的位置由l l 决定。决定。通过高斯像点而垂直于光轴的像面称为通过高斯像点而垂直于光轴的像面称为高斯像面。构成物像关系的一对点称为高斯像面。构成物像关系的一对点称为共轭点。共轭点。重要公式:重要公式:重要公式:重要公式:式中式中Q 称为阿贝不变量,对于一个折射面,物称为阿贝不变量,对于一个折射面,物空间和像空间的空间和像空间的Q值相等,其数值随共轭点的值相等,其数值随共轭点的位置而异。位置而异。第三节第三节第三节第三节 单个折射球面的成像放大率及拉赫不变量单个折射球面的成像放大率及拉赫不变量单个折射球面的
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