《应用光学 刘晨第2章 共轴球面光学系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应用光学 刘晨第2章 共轴球面光学系统（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、应用光学,第2章 共轴球面光学系统,2.1 实际光线的光路计算 2.2 近轴光线的光路计算和近轴光学的基本公式 2.3 共轴球面系统的成像 2.4 球面反射镜,2.1 实际光线的光路计算,2.1.1 光线的坐标和符号规则 2.1.2 实际光线的光路计算公式,2.1 实际光线的光路计算,图2-1 光线经单一球面折射示意图,2.1.1 光线的坐标和符号规则,(1)沿轴线段 通常规定光线的传播方向自左向右，而沿轴线段的方向顺光线方向为正，逆光线方向为负。 (2)垂轴线段 以光轴为准，在光轴之上为正，在光轴之下为负。 (3)角度 以锐角度量，顺时针为正，逆时针为负。,2.1.2 实际光线的光路计算公式
2、,2.1.2 实际光线的光路计算公式,2.1.2 实际光线的光路计算公式,图2-2 光线转面情况示意图,2.2 近轴光线的光路计算和近轴光学的基本公式,2.2.1 近轴光线和近轴光学 2.2.2 近轴光线的光路计算公式 2.2.3 近轴光学的基本公式 2.2.4 近轴光学的研究意义,2.2 近轴光线的光路计算和近轴光学的基本公式,图2-3 实际光线非理想成像示意图,2.2.1 近轴光线和近轴光学,若物点A发出的光线与光轴的夹角U非常小，则其对应的角度I、I和U都非常小。这些角度的正弦值可以用弧度来代替，此时的相应角度以小写字母u、i、i和u表示。这种光线靠近光轴，故称之为近轴光线。光轴附近的这
3、个区域称为近轴区。观察图2-3不难发现，近轴区内，孔径角很小，而相应的像距变化也非常小。也就是说，越靠近光轴的光线，聚焦情况越好。对于这一部分特殊光线下面将进一步研究，这就是近轴光学的内容。所谓近轴光学就是研究近轴区域物像关系的光学。,2.2.2 近轴光线的光路计算公式,2.2.3 近轴光学的基本公式,图2-4 近轴光线物像位置关系示意图,2.2.4 近轴光学的研究意义,1)可作为衡量实际光学系统成像质量的标准。 2)可近似地表示实际光学系统像的性质。,2.3 共轴球面系统的成像,2.3.1 单个折射球面的放大率和拉赫不变量 2.3.2 共轴球面系统的放大率和拉赫不变量,2.3.1 单个折射球
4、面的放大率和拉赫不变量,1.垂轴放大率 2.轴向放大率 3.角放大率 4.拉格朗日-赫姆霍兹不变量,1.垂轴放大率,图2-5 近轴光线物像大小关系示意图,2.轴向放大率,3.角放大率,4.拉格朗日-赫姆霍兹不变量,2.3.2 共轴球面系统的放大率和拉赫不变量,1.共轴球面系统的放大率 2.共轴球面系统的拉赫不变量,1.共轴球面系统的放大率,2.共轴球面系统的拉赫不变量,2.4 球面反射镜,2.4.1 球面反射镜的物像位置关系 2.4.2 球面反射镜的放大率 2.4.3 球面反射镜的拉赫不变量,2.4.1 球面反射镜的物像位置关系,2.4.2 球面反射镜的放大率,2.4.3 球面反射镜的拉赫不变量,【重点内容】,1)对于任意实际光线，可以根据式(2-1)式(2-5)求出其通过光学系统后的出射光线的坐标。 2)对于近轴区域的光线，可以根据式(2-6)式(2-10)求出出射光线的坐标；也可以直接采用式(2-12)求解。 3)光学系统有垂轴放大率、轴向放大率和角放大率。 4)共轴球面系统的物像空间不变量为nuy。 5)由于反射可以看作是n=-n的特殊的折射，因此，只要在折射公式中使得n=，就可以直接得到反射公式。,【例题】,表2-1 例2-1的解题数据,【例题】,【例题】,
