幾何光學(xué)的基本原理4

1、一、幾何光學(xué)的基本原理一、幾何光學(xué)的基本原理二、二、Fermat原理原理三、成像的基本概念三、成像的基本概念 四、光經(jīng)平面后的反射和折射四、光經(jīng)平面后的反射和折射五、光在單球面上的折射和反射五、光在單球面上的折射和反射六、近軸物近軸光線條件下的物象六、近軸物近軸光線條件下的物象 公式公式七、共軸球面系統(tǒng)成像七、共軸球面系統(tǒng)成像八、基點(diǎn)法整體成像法八、基點(diǎn)法整體成像法九、總復(fù)習(xí)九、總復(fù)習(xí)1. 1. .“光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播” i1ri2n1n2n2n1ABAB一、一、光程光程: : 如圖光在介質(zhì)如圖光在介質(zhì)n n中中, ,通過路程通過路程s s所需的時(shí)間為所需的時(shí)間為

2、 t t 在此時(shí)間內(nèi)在此時(shí)間內(nèi), ,光如果在真空中光如果在真空中, ,則它將能走的距離為則它將能走的距離為: : 稱為光程稱為光程 光在介質(zhì)中傳播所需的時(shí)間內(nèi)在真空中所能通過的路程光在介質(zhì)中傳播所需的時(shí)間內(nèi)在真空中所能通過的路程 Snn1n2n3n4L=nisiL=nds vst nssvcvscctLn二二 FermatFermat原理原理 光在指定的兩點(diǎn)間沿光程為極值的路徑傳播。光在指定的兩點(diǎn)間沿光程為極值的路徑傳播。L=L=a ab bnds=nds=極值極值t=ct=c-1-1a ab b nds nds =極值極值三、由原理得出的幾個(gè)基本定律三、由原理得出的幾個(gè)基本定律 1光的直線傳

3、播定律：光的直線傳播定律： 2光的反射定律光的反射定律 3光的折射定律光的折射定律 i1i212AOCB如圖如圖:從從A點(diǎn)發(fā)射的光線按照反射點(diǎn)發(fā)射的光線按照反射 定律經(jīng)過反射后到達(dá)定律經(jīng)過反射后到達(dá)B點(diǎn)點(diǎn),過過 O點(diǎn)做點(diǎn)做AO的延長線與過的延長線與過B點(diǎn)點(diǎn) 作垂直界面的垂線相交與作垂直界面的垂線相交與C 點(diǎn)根據(jù)簡單的幾何關(guān)系可以點(diǎn)根據(jù)簡單的幾何關(guān)系可以 證明證明:OB=OC, 所以從所以從A到到B, 等于從等于從A 到到C,顯然顯然AC最短最短.,A(x1,y1)B(x2,y2)C(x,0)Cyxn1n2i1r2n=c/v四四 討論討論 1 1 極值包含極大值極值包含極大值極小值和恒量極小值和

4、恒量, ,但在絕大但在絕大多數(shù)為極小值。多數(shù)為極小值。 2 2 原理本身就包含著光路可逆理。原理本身就包含著光路可逆理。 3 3 原理反映了光在傳播過程中所遵循的基本原原理反映了光在傳播過程中所遵循的基本原理理, ,但是在實(shí)際問題中為方便起見但是在實(shí)際問題中為方便起見, ,我們常用由它導(dǎo)我們常用由它導(dǎo)出的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。出的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。12一一單心光束：我們把具有這樣單個(gè)頂點(diǎn)或能相交于一點(diǎn)的光單心光束：我們把具有這樣單個(gè)頂點(diǎn)或能相交于一點(diǎn)的光束稱之束稱之像散像散(Astigmatism)最小彌散圓主光線子午焦線弧矢焦線軸外物點(diǎn)發(fā)出的同心軸外物點(diǎn)發(fā)出的同心光束，水平方向和豎光束，水平方向和豎直方

5、向的光線的聚焦直方向的光線的聚焦點(diǎn)在不同平面上點(diǎn)在不同平面上二二 P三、實(shí)象三、實(shí)象 pPPp 若單心光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后發(fā)散但這些發(fā)散光束的反向延長線仍若單心光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后發(fā)散但這些發(fā)散光束的反向延長線仍能交于一點(diǎn)則此點(diǎn)稱為原頂點(diǎn)的虛象。能交于一點(diǎn)則此點(diǎn)稱為原頂點(diǎn)的虛象。pPpPpP實(shí)物成虛象實(shí)物成虛象PPp虛物成虛物虛物成虛物虛物成實(shí)象虛物成實(shí)象ppP實(shí)物成實(shí)象實(shí)物成實(shí)象一、一、反射反射 根據(jù)反射定律可知：根據(jù)反射定律可知： 任一發(fā)光點(diǎn)任一發(fā)光點(diǎn)P P經(jīng)平面經(jīng)平面 鏡反射后的光束都鏡反射后的光束都 能反向延長交于一點(diǎn)能反向延長交于一點(diǎn) P,P,由此可見平面鏡由此可見平面鏡 是一個(gè)最簡單的不改

6、是一個(gè)最簡單的不改 變光束單心性的變光束單心性的, ,能夠能夠 成完善像的光學(xué)系統(tǒng)成完善像的光學(xué)系統(tǒng). . PPp2 p1pQpi1i1+i1i2+i2i2A1A2On2n1如圖所示各點(diǎn)坐標(biāo)為：如圖所示各點(diǎn)坐標(biāo)為： p(0,y) p1(0,y1) p2(0,y2) p(x,y) A1(0,x1) A2(0,x2)經(jīng)過幾何和三角函數(shù)計(jì)算得經(jīng)過幾何和三角函數(shù)計(jì)算得:222221212221222121212312222112132221)1()1()1(1)1(xnnynnyxnnynnyitgnnnnyyitgnnyx1 在在xoy平面內(nèi)平面內(nèi),從從P點(diǎn)發(fā)出的在點(diǎn)發(fā)出的在A1A2兩點(diǎn)內(nèi)所兩點(diǎn)內(nèi)所

7、有的折射光線的反向延長線都將交于有的折射光線的反向延長線都將交于P2 在在xoy平面內(nèi)平面內(nèi),從從P點(diǎn)發(fā)出的在點(diǎn)發(fā)出的在A1A2兩點(diǎn)內(nèi)所兩點(diǎn)內(nèi)所有的折射光線的反向延長線都將交于有的折射光線的反向延長線都將交于P1P23 對(duì)于從對(duì)于從P點(diǎn)發(fā)出的立體光束點(diǎn)發(fā)出的立體光束,經(jīng)折射后的反向經(jīng)折射后的反向延長線交于延長線交于P1P2和垂直于和垂直于xoy平面的線段平面的線段PP上上. P1P2稱為弧矢焦線稱為弧矢焦線,PP稱為子午焦稱為子午焦線線. 單心光束經(jīng)平面折射后成為象散光束破壞了光束的單心性即單心光束經(jīng)平面折射后成為象散光束破壞了光束的單心性即不能成像不能成像 在特殊情況下：在特殊情況下：i=0

8、 i=0 既垂直入射既垂直入射 此時(shí)此時(shí) x=0 x=0 y=yy=y1 1=y=y2 2=n=n2 2/n/n1 1* *y y 即三點(diǎn)合為一點(diǎn)這樣光束單心性仍然能夠保持即可成像此像點(diǎn)為即三點(diǎn)合為一點(diǎn)這樣光束單心性仍然能夠保持即可成像此像點(diǎn)為（0,y)0,y) n n1 1nn2 2 yy ynn2 2 時(shí)時(shí), i, i2 2ii1 1, ,隨著入射角的增加隨著入射角的增加, ,折射角的折射角的增加更快增加更快, ,當(dāng)入射角當(dāng)入射角i i1 1= = ic時(shí)時(shí), ,折射角折射角=90,=90,當(dāng)入射角當(dāng)入射角 9090時(shí)光線全部時(shí)光線全部折回原介質(zhì)中折回原介質(zhì)中, ,這就是全反射現(xiàn)象這就是全

9、反射現(xiàn)象. .此時(shí)此時(shí)稱為臨界角.sinarg12nnicic四四 全反射現(xiàn)象的應(yīng)用全反射現(xiàn)象的應(yīng)用1 改變光路的方向改變光路的方向2 測量介質(zhì)的折射率測量介質(zhì)的折射率(實(shí)驗(yàn)已做實(shí)驗(yàn)已做)3 光學(xué)纖維光學(xué)纖維4 海市蜃樓現(xiàn)象海市蜃樓現(xiàn)象 (3) 全反射的應(yīng)用全反射棱鏡和光纖（optical fiber） 21nn n半徑包裹層 n1n2 設(shè)Ic為臨界角,則i1等于90- ic,根據(jù)折射定律有:i0i1n1n2i022212121211110)(1sin1cos)90sin(sinsinnnnnnininininiccc四、棱鏡四、棱鏡 1 1定義：由兩個(gè)或兩個(gè)以上不平行折射面制成定義：由兩個(gè)或

10、兩個(gè)以上不平行折射面制成的透明介質(zhì)的透明介質(zhì) 2 2作用：使通過它的光線進(jìn)行方向相對(duì)于原來作用：使通過它的光線進(jìn)行方向相對(duì)于原來的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)ai1i2i1等腰三角形截面棱鏡的偏向角: 界面上的 折射定律： 幾何關(guān)系： 在EGF -) () () ()(22112121iiiiiiii22ii 21sinsinini sinsin21ini 四邊形AEDF - D EDF -Dii22) (11ii22ii 隨入射角i1的變化而變化, 在某個(gè)入射角， 最小 最小偏向角 min利用關(guān)系式 和 及折射定律，可求出最小偏向角。 ) (11ii極值的必要條件： 01111dididid1

11、11didi22ii 122didicoscoscoscos22221111diindiindiidii由折射定律:21sinsinini sinsin21ini coscoscoscos2211iiii推得最小偏向角必須滿足的關(guān)系：sinsin1sinsin11221212212iniinisin1sin1sin1sin122221212iiiisin11sin11sin1sin11221221212ininii上述關(guān)系成立的解： 11ii - 對(duì)稱入射和出射 )1(.2sin2sinminminminnnn所以很小時(shí)特別是當(dāng)222 ii2min11 ii和11ii ) (11ii22ii

12、和時(shí)，min一符號(hào)規(guī)則一符號(hào)規(guī)則(sign convention)1 1 幾個(gè)概念幾個(gè)概念頂點(diǎn)頂點(diǎn): :我們所需要的那部分球面我們所需要的那部分球面(AB)(AB)的中心的中心O O曲率中心曲率中心: :球面的球心球面的球心C C主軸主軸: :連接頂點(diǎn)和曲率中心的直線連接頂點(diǎn)和曲率中心的直線COCO主截面主截面: :通過主軸的平面通過主軸的平面, ,既幻燈片平面既幻燈片平面ABOciv. 在圖上在圖上,所有量用絕對(duì)值表示所有量用絕對(duì)值表示-全正全正表示。表示。 i. 假設(shè)光線從假設(shè)光線從左側(cè)進(jìn)入左側(cè)進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)；光學(xué)系統(tǒng)；ii. 線段量以頂點(diǎn)線段量以頂點(diǎn)(光軸與介質(zhì)分界面的交點(diǎn)光軸與介質(zhì)分界面

13、的交點(diǎn))為參照點(diǎn)，為參照點(diǎn)，左方負(fù)，右方正；在光軸上方為正，下方為負(fù)；左方負(fù)，右方正；在光軸上方為正，下方為負(fù)；iii. 角度量以介質(zhì)分界面法線或光軸為基準(zhǔn)線，按小于角度量以介質(zhì)分界面法線或光軸為基準(zhǔn)線，按小于 90o的方向旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針為正的方向旋轉(zhuǎn)，順時(shí)針為正,逆時(shí)針為負(fù)；逆時(shí)針為負(fù)； C O nn 二二 光經(jīng)單球面上的折射光經(jīng)單球面上的折射 A-i-i ）h-u） u ） s -sr PP 設(shè)入射光從左向右進(jìn)行設(shè)入射光從左向右進(jìn)行,因?yàn)閳D上只標(biāo)絕對(duì)值因?yàn)閳D上只標(biāo)絕對(duì)值,所以有所以有)1.()sin()sin()sin()(sin(urirsuACiPC)2.() sin()sin() si

14、n() sin(2urirsuACiCP)3.().sin()sin(inin(1)式比式比(2)式得式得: C O nn PP Mi）i ）s srh-u）u ） )4.()sin(sin)sin() sin(uuiirsrs將將(3)(3)式帶入式帶入(4)(4)得得: :)sin(sinuunnrsrs整理得整理得: :)5).(sin)sin(srununrs由由(5)(5)式可知式可知: :從主軸上一點(diǎn)光源所發(fā)出的單心光束從主軸上一點(diǎn)光源所發(fā)出的單心光束, ,經(jīng)球面折經(jīng)球面折射后不能成一完善的像點(diǎn)射后不能成一完善的像點(diǎn). .但是如果在一級(jí)近似條件下但是如果在一級(jí)近似條件下: :既既

15、我們把滿足上述近似條件的光線成為近軸光線我們把滿足上述近似條件的光線成為近軸光線, ,在近軸下在近軸下, ,帶入帶入(5)(5)式得式得, ,整理得整理得: : 所以在近軸條件下所以在近軸條件下, ,主軸上的物點(diǎn)經(jīng)單球面系統(tǒng)后能主軸上的物點(diǎn)經(jīng)單球面系統(tǒng)后能 成完善的像點(diǎn)成完善的像點(diǎn). .xtgxxsin) sin(.)sin(shushu)(srhsnnhsrs)6.(rnnsnsn三三 討論討論(6)(6)式是我們整個(gè)幾何光學(xué)的核心公式式是我們整個(gè)幾何光學(xué)的核心公式, ,對(duì)它討論如下對(duì)它討論如下1 1 定義定義 為光焦度為光焦度. .單位為單位為m m-1-1記為記為 D (Diopter)

16、 D (Diopter)， 稱為稱為 屈光度屈光度 2 2 如圖如圖,P,P點(diǎn)成像于點(diǎn)成像于PP點(diǎn)點(diǎn), ,根據(jù)光路可逆原理根據(jù)光路可逆原理,P,P點(diǎn)也一定能成點(diǎn)也一定能成像與像與P P點(diǎn)點(diǎn), ,這樣的一對(duì)點(diǎn)稱為共軛點(diǎn)這樣的一對(duì)點(diǎn)稱為共軛點(diǎn), ,相應(yīng)的光線稱為共軛光線相應(yīng)的光線稱為共軛光線3 3 我們規(guī)定我們規(guī)定, ,入射光束所在的空間為物空間入射光束所在的空間為物空間, ,折射光束所在的空折射光束所在的空間為像空間間為像空間, ,對(duì)于此種情況對(duì)于此種情況( )( )來說來說, ,物空間一定在物空間一定在頂點(diǎn)左方頂點(diǎn)左方( (折射率為折射率為n),n),像空間在右方像空間在右方( (折射率為折射

17、率為n),n),而且物而且物是實(shí)物是實(shí)物, ,像是實(shí)像像是實(shí)像rnnsnsnrnn pPnn-sSPPnnPPnnpnnP, ,4 4 ,)7.(limrnnnsfs rnnnsf lims pnnFnnFffPrnnsnsn1)()(snnrnsnnrn1sfsfrnnnfrnnnfnnff)10.(211rssrsnns -f-x-fPO-xs-SFPF1sfsfOPCP-s-r-s-ui-i-u例例1:1:有一玻璃球有一玻璃球, ,其半徑其半徑R=15R=15毫米毫米, ,折射率為折射率為1.5.1.5.若若在球心左側(cè)在球心左側(cè)1010毫米處置一點(diǎn)源毫米處置一點(diǎn)源, ,求像的情況求像的情

18、況方法方法1 1 P PPo-sS=?虛像.5 .37.155 . 11255 . 1111mmssrnsnsP PPo-fFFf455 .0)15(5 .11.305 .0)15(1nnrfnrfmmfssfssfsf5 .37302530251S=?P PPoFF455 .0)15(5 .11.305 .0)15(1nnrfnrfS=?xX=?mmfxsmmxffxffxx5 .37305 .675 .672030)45(由 第五節(jié)第五節(jié) 近軸物近軸光線條件下的物象公式近軸物近軸光線條件下的物象公式 本節(jié)主要學(xué)習(xí)的是一個(gè)近軸的平面物體經(jīng)球面折射后的物象關(guān)系。本節(jié)主要學(xué)習(xí)的是一個(gè)近軸的平面物

19、體經(jīng)球面折射后的物象關(guān)系。思路是：將此平面物看成是無數(shù)點(diǎn)光源所組成的，可以證明在近軸思路是：將此平面物看成是無數(shù)點(diǎn)光源所組成的，可以證明在近軸條件下，該平面上所有點(diǎn)光源都可在象空間平面上成一完善的象點(diǎn)，條件下，該平面上所有點(diǎn)光源都可在象空間平面上成一完善的象點(diǎn)，此象點(diǎn)集合便為物平面的象此象點(diǎn)集合便為物平面的象-ssnnPPOFF-ffsnnsyyiisinsinininy-ysyii tansintansinsyiisynsynysnnsyyy.(1)三三 橫向放大率橫向放大率)2.()1 ()1 ()() (fxxfxxfffxffxffxsffssnns)3.(ssyy.討論：討論： 11

20、1放大像放大像 縮小像 物像等大 (1)snnsxffxyys、s異號(hào)異號(hào)物和像在球物和像在球面兩側(cè)面兩側(cè)(2)(3) 倒立像倒立像(實(shí)像實(shí)像)s、s同號(hào)同號(hào)物和像在球物和像在球面同側(cè)面同側(cè)正立像正立像(虛像虛像) 3611srnssn例例1 一直徑為一直徑為10cm的玻璃棒，折射率為的玻璃棒，折射率為1。5，其一端磨成半徑為，其一端磨成半徑為4cm的半球形，長為的半球形，長為0。4cm的物垂直置于棒軸上方離頂點(diǎn)的物垂直置于棒軸上方離頂點(diǎn)12cm處，處，求象的情況求象的情況方法方法1: y-yPPn8 .04 .0)2(.2)12(5 .1361yysnns方法方法2:8 . 04 . 0)2

21、(2)12(5 . 136136)8()12()12(12112415 . 15 . 1.8415 . 11yysnnsfssfssfsfrnnnfrnnnf由FFnyy四四 討論討論如圖如圖, ,在近軸條件下在近軸條件下-uuh稱為角放大率令同理).4.(.)()sin(ssuushushushuutgu拉氏不變式又)6.()5.(ynuunyunnusnnsyynn一、逐次成像一、逐次成像 其基本思想是其基本思想是:將物經(jīng)前一個(gè)單球面系統(tǒng)所成的像，看將物經(jīng)前一個(gè)單球面系統(tǒng)所成的像，看成是后一光學(xué)系統(tǒng)的物，利用單球面系統(tǒng)的物象公式，成是后一光學(xué)系統(tǒng)的物，利用單球面系統(tǒng)的物象公式，逐次求出物經(jīng)

22、每一個(gè)單球面系統(tǒng)所成的像。逐次求出物經(jīng)每一個(gè)單球面系統(tǒng)所成的像。 要求要求：所有的光學(xué)系統(tǒng)必須共軸：所有的光學(xué)系統(tǒng)必須共軸,稱為共軸球面系統(tǒng)稱為共軸球面系統(tǒng)P1n1n2n3n4o1o2o3p4p3p2如圖如圖:一直徑為一直徑為10厘米厘米,長長24厘米的玻璃棒厘米的玻璃棒,折射率為折射率為1.5,其左右兩端分別磨其左右兩端分別磨成成4厘米和厘米和6厘米的半球形厘米的半球形,高為高為4厘米的物置于厘米的物置于O1頂點(diǎn)左側(cè)頂點(diǎn)左側(cè)12厘米處厘米處,求像的位置和大小求像的位置和大小?y yyyF18 .04 .0)2(2)12(5 .136136)8(12)12(121111111111111111

23、yysnsnfssfssfsf由F112415 . 15 . 1.8415 . 111111111111rnnnfrnnnfn1 n1=n2=n n2o1o248. 04 . 0) 2(6 . 0 6 . 01218 . 45 . 18 . 4)18(121212112) 6(5 . 111.18) 6(5 . 115 . 112222222222222222222222222yyysnsnfssfssfsfrnnnfrnnnf由逐次成像小結(jié)逐次成像小結(jié)1 利用單球面系統(tǒng)的成像公式利用單球面系統(tǒng)的成像公式,求出物與主光軸的交點(diǎn)經(jīng)每一求出物與主光軸的交點(diǎn)經(jīng)每一個(gè)系統(tǒng)所成的像點(diǎn)個(gè)系統(tǒng)所成的像點(diǎn),并

24、且求出每一次成像的橫向放大率并且求出每一次成像的橫向放大率,注意注意.2 過最后的像點(diǎn)過最后的像點(diǎn),作垂直主光軸的垂線作垂直主光軸的垂線,并且截得并且截得, yynn.21凸透鏡：凸透鏡：凹透鏡：凹透鏡：r1r2r1r2r1r1r2r1r1r2雙凸雙凸平凸平凸彎凸彎凸雙凹雙凹平凹平凹彎凹彎凹PPPn1nn2to1o2222111 .rnntsnsnrnnsnsn聯(lián)立上兩式聯(lián)立上兩式, ,就可以求出最后像的位置了就可以求出最后像的位置了( (提問提問s,s,)s,s,)第六節(jié)第六節(jié) 薄透鏡薄透鏡222111 .rnnsnsnrnnsnsnn1n2) 1.( 221112rnnrnnsnsn上兩式

25、相加得PP-SSr1r(1)式就是薄透鏡的成像公式式就是薄透鏡的成像公式, )5.()4(.11)3.(,)2.(,11212nnffsfsfnfssnfss同時(shí)薄透鏡的高斯公式）得將上式代入（同理，當(dāng)）式，當(dāng)由（同樣我們可以導(dǎo)出牛頓公式為同樣我們可以導(dǎo)出牛頓公式為 xx=ff.(6)7.()( ) ()6.( 212121fxxffxffxfsnsnsnnsnssn對(duì)于薄透鏡的成像過程的小結(jié)對(duì)于薄透鏡的成像過程的小結(jié):(1) 利用利用(1)、(4)和和(6)求出像點(diǎn)求出像點(diǎn)P, (2)過像點(diǎn)作垂直光軸的線段過像點(diǎn)作垂直光軸的線段,并在其上并在其上截得截得yyy21四四 對(duì)薄透鏡的成像公式討論

26、：對(duì)薄透鏡的成像公式討論：1 光心光心:此時(shí)此時(shí)O1O2重合與重合與O,若透鏡的兩邊折射率若透鏡的兩邊折射率相等相等,則通過此點(diǎn)的光線不改變方向則通過此點(diǎn)的光線不改變方向,稱為光心稱為光心.注意注意:如果兩邊的折射率不同如果兩邊的折射率不同,則則12nnffFF?FFf0f0光線會(huì)聚用光線會(huì)聚用 表示此透鏡表示此透鏡為會(huì)為會(huì)聚透鏡（正透鏡）聚透鏡（正透鏡）其實(shí)是凸透鏡其實(shí)是凸透鏡f0f0 0 s0 實(shí)象實(shí)象凹凹 0 s0 虛象虛象 FFFF二：二：平面物成象平面物成象FFFFFFFF-x f=-f/xx=ff/xFF-xfFFF-x2 -f-x1=- f/xx=ff/xF -fx2x1=-f/

27、xF x=ff/x物經(jīng)薄透鏡成象規(guī)律透鏡透鏡 實(shí)物在焦點(diǎn)右側(cè)實(shí)物在焦點(diǎn)右側(cè) 在焦點(diǎn)左側(cè)在焦點(diǎn)左側(cè)凸凸 正立正立 虛象虛象 放大放大 倒立倒立 實(shí)象實(shí)象 凹凹 正立正立 虛象虛象 縮小縮小 |x|f| 縮小縮小FFFPFp一一 高斯理論：高斯理論：“理想光具組可以保持光束單心性以及象和物在幾理想光具組可以保持光束單心性以及象和物在幾何上的相似，在理想光具組里，物方的任一點(diǎn)都何上的相似，在理想光具組里，物方的任一點(diǎn)都和象方的一點(diǎn)共軛，同樣對(duì)應(yīng)于物方的每一條直和象方的一點(diǎn)共軛，同樣對(duì)應(yīng)于物方的每一條直線或每一個(gè)平面，在象方都應(yīng)有一條共軛直線或線或每一個(gè)平面，在象方都應(yīng)有一條共軛直線或一個(gè)共軛平面一個(gè)

28、共軛平面” FFFFHH-u-uKFHHK3 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) 節(jié)平面節(jié)平面節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)K、K是一對(duì)共軛點(diǎn)且是一對(duì)共軛點(diǎn)且 =u/u=1FFHHK K-ffM M這里這里: : 1 1 自自H H到到F F的距離的距離 f=HF f=HF 稱為系統(tǒng)的第一焦距稱為系統(tǒng)的第一焦距 2 2自自HH到到FF的距離的距離 f=HFf=HF稱為系統(tǒng)的第二焦距稱為系統(tǒng)的第二焦距 3 M3 M于于MM為一對(duì)共軛點(diǎn)，其面為一對(duì)共軛面為一對(duì)共軛點(diǎn)，其面為一對(duì)共軛面, ,且其橫向且其橫向放大率放大率=1=1 4 4 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)K K、K K是一對(duì)共軛點(diǎn)且是一對(duì)共軛點(diǎn)且 = =u/u=1u/u=1 5 5 符號(hào)法則照舊符號(hào)法則照舊

29、二：物象公式二：物象公式FKFKM MN NsHQPHQP-s- ff)2.()1.(.MNMHsfMHFNMQNMNHsfFNHQMNsyy)4.(.)3.(121ffxxNMMHNHsfsf同樣可以導(dǎo)出）得：（）（1 焦點(diǎn)和焦平面焦點(diǎn)和焦平面用用F和和F表示表示FFHHK K2 主點(diǎn)和主平面主點(diǎn)和主平面用用H和和H表示表示3 節(jié)點(diǎn)和節(jié)平面節(jié)點(diǎn)和節(jié)平面 用用K和和K表示表示FFHHHHFFHHFF單球面折射系統(tǒng)單球面折射系統(tǒng)單球面鏡反射系統(tǒng)單球面鏡反射系統(tǒng)薄透鏡系統(tǒng)薄透鏡系統(tǒng)OOOFFHHHHFFHHFF單球面折射系統(tǒng)單球面折射系統(tǒng)單球面鏡反射系統(tǒng)單球面鏡反射系統(tǒng)薄透鏡系統(tǒng)薄透鏡系統(tǒng)OOOO

30、 nn1n1 n2 n3.122111112rnnrnnsnsn12111snsn1111nssn11111rnnsnsn n2212222rnnsnsn2222snsn.243322223rnnrnnsnsn23222snsnFF第九節(jié)第九節(jié) 復(fù)合光具組的基點(diǎn)、基面復(fù)合光具組的基點(diǎn)、基面基本思想基本思想:先將兩個(gè)光具組復(fù)合成一個(gè)光具組，然后再先將兩個(gè)光具組復(fù)合成一個(gè)光具組，然后再與第三個(gè)復(fù)合，依次將所有的單光具組復(fù)合成一個(gè)光具組。與第三個(gè)復(fù)合，依次將所有的單光具組復(fù)合成一個(gè)光具組。 F1 F2 F2 h F1 FH1H1H2H2 -hu1u2-u2-uH-fd F1 F2 F2 h F1 F

31、H1H1H2H2 -hu1u2-u2-uH-fd)()()()(.) )() 1 (2222222221112222222uxfufhuxfufufufufufufhffxffxx) 3.(.)()1 ()2.(22122122122222122122212222122212221dfffffffffffffxfHHPfffffffffffffxfffxffffHF為合成系統(tǒng)的像方焦距為合成系統(tǒng)的像方焦距H2-H 確定了合成系統(tǒng)的像方主平面確定了合成系統(tǒng)的像方主平面H1H 確定了合成系統(tǒng)的物方主平面確定了合成系統(tǒng)的物方主平面HF 為合成系統(tǒng)的物方焦距為合成系統(tǒng)的物方焦距)3(11fdPHH)2

32、(22fdPHH)4(21fff)1(21fff)6.(111111).5.(.2121212121ffdffffdfffffd）。得代入（由圖知1. 1. OOOnnn1 n2. 221112rnnrnnsnsnsnsn21snnsrnnsnsnrss211ssFFHHHHFFHHFF單球面折射系統(tǒng)單球面折射系統(tǒng)單球面鏡反射系統(tǒng)單球面鏡反射系統(tǒng)薄透鏡系統(tǒng)薄透鏡系統(tǒng)OOO或利用或利用 和和 ) 1 (.1sfsf)2.()1 ()1 ()() (fxxfxxfffxffxffxsffsnnnrfnnrnf.用公式進(jìn)行計(jì)算用公式進(jìn)行計(jì)算,這里這里:.12nfnf2rff5 光經(jīng)多個(gè)單球面系統(tǒng)的成像光經(jīng)多個(gè)單球面系統(tǒng)的成像(逐次成像逐次成像)光經(jīng)多個(gè)單球面系統(tǒng)的成像光經(jīng)多個(gè)單球面系統(tǒng)的成像(整體成像整體成像)一直徑為一直徑為10cm的玻璃棒，折射率為的玻璃棒，折射率為1。5，其一端磨成半徑為，其一端磨成半徑