幾何光學(xué)基礎(chǔ)（眼鏡光學(xué)課件）

幾何光學(xué)基本概念教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目的思政元素專業(yè)—敬業(yè)、細(xì)心—耐心掌握幾何光學(xué)的基本概念幾何光學(xué)名詞術(shù)語掌握幾何光學(xué)基本概念和名詞術(shù)語幾何光學(xué)基本概念PART01

一、幾何光學(xué)基本概念

幾何光學(xué)是以光線為基礎(chǔ)，研究光的傳播和成像規(guī)律。在幾何光學(xué)中，把組成物體的物點(diǎn)看作是幾何點(diǎn)，把它所發(fā)出的光束看作是無數(shù)幾何光線的集合，光線的方向代表光能的傳播方向。

對于眼鏡矯正視力，物體在視網(wǎng)膜上成像，主要從幾何光學(xué)角度研究。

對于一些眼鏡產(chǎn)品特殊性能，如鍍膜鏡片、偏光鏡片、太陽鏡、有色鏡片等，主要從波動光學(xué)角度研究。幾何光學(xué)幾何光學(xué)基本概念PART02

二、相關(guān)名詞術(shù)語發(fā)光體、發(fā)光點(diǎn)、光路發(fā)光體在幾何光學(xué)中，一切自身發(fā)光（或被照亮）的物體均可視為發(fā)光體。發(fā)光點(diǎn)

只有幾何位置而不計(jì)大小的光源稱為發(fā)光點(diǎn)。任何被成像物體（發(fā)光體）均由無數(shù)個發(fā)光點(diǎn)組成。在研究光的傳播和物體的成像問題時，常用物體上某些特定的幾何發(fā)光點(diǎn)進(jìn)行討論。光路

光線走過的路徑。（規(guī)定：光線由左至右為正光路，反之為負(fù)）。二、相關(guān)名詞術(shù)語光線、光束光線

光線是無直徑、無體積、有一定方向、攜帶能量的幾何線，用來表示光的傳播方向。光線是波面的法線。光束

波面的法線束。由正負(fù)號規(guī)定傳播方向，順光路正，逆光路負(fù)同心光束、平行光束同心光束發(fā)自同一點(diǎn)或會聚于（包括反向延長線）同一點(diǎn)的光束。平行光束

彼此平行的光線構(gòu)成的光束。也是無限遠(yuǎn)處的同心光束。二、相關(guān)名詞術(shù)語像散光束

平行光束會聚后既不相交于一點(diǎn)，又不互相平行，而是產(chǎn)生前后兩條相互垂直且不相交的焦線。

散光眼或球柱鏡片會產(chǎn)生這種光束二、相關(guān)名詞術(shù)語物像共軛由物點(diǎn)A發(fā)出的一束發(fā)散光束，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，出射成為一像點(diǎn)A’的會聚光束。A和A’之間具有唯一對應(yīng)關(guān)系，稱之為物像共軛關(guān)系。即A發(fā)光成像于A'，A'發(fā)光成像于A。二、相關(guān)名詞術(shù)語物距、像距、焦距二、相關(guān)名詞術(shù)語物距

物體和透鏡之間的距離。（規(guī)定：由透鏡到物體，順光路為正，逆光路為負(fù)）。像距

像和透鏡之間的距離。（規(guī)定：由透鏡到像，順光路為正，逆光路為負(fù)）。焦距

焦點(diǎn)和透鏡之間的距離。（規(guī)定：由透鏡到焦點(diǎn)，順光路為正，逆光路為負(fù)）。有正負(fù)號規(guī)定方向物像空間、物像虛實(shí)二、相關(guān)名詞術(shù)語物或像在自己的空間是實(shí)的，在對方的空間是虛的。物空間和像空間

透鏡左側(cè)（光線來的方向）是物空間，透鏡右側(cè)（光線出射方向）是像空間。物像的虛實(shí)

由實(shí)際光線構(gòu)成的物或像是實(shí)物或?qū)嵪?；由?shí)際光線的延長線相交所構(gòu)成的物或像，稱為虛物或虛像。

實(shí)像可以直接被像屏、底片或光電器件等接收或記錄。虛像可以被眼睛觀看到，但不能被像屏接收。物像空間、物像虛實(shí)二、相關(guān)名詞術(shù)語物或像在自己的空間是實(shí)的，在對方的空間是虛的。實(shí)線相交是實(shí)的，虛線相交是虛的。光線在兩個介質(zhì)表面二、相關(guān)名詞術(shù)語法線

光線由一個介質(zhì)射入另一個介質(zhì)，過入射點(diǎn)處，垂直于介質(zhì)表面的線段是法線。入射角

入射光線和法線的夾角（由入射光線轉(zhuǎn)向法線為正，反之為負(fù)）。反射角

反射光線和法線的夾角（由反射光線轉(zhuǎn)向法線為正，反之為負(fù)）。折射角

折射光線與法線的夾角（由折射光線轉(zhuǎn)向法線為正，反之為負(fù)）?！S光折射率

——藍(lán)光折射率

——紅光折射率

阿貝數(shù)

同一介質(zhì)對不同波長的光折射率不同，白光是不同波長光的混合光，被介質(zhì)折射后，由于各色光折射率不同，會出現(xiàn)折射程度的不同，即色散現(xiàn)象。表征介質(zhì)色散能力的參數(shù)叫阿貝數(shù)。鏡片的阿貝數(shù)通常在30—60之間，鏡片折射率越小，阿貝數(shù)越大，色散越小。二、相關(guān)名詞術(shù)語阿貝數(shù)二、相關(guān)名詞術(shù)語人眼分辨物體的最小視角是1'人眼分辨顏色的最小視角是4'

高折射率鏡片有時會在邊緣出現(xiàn)彩虹現(xiàn)象，彩虹現(xiàn)象的的出現(xiàn)距光學(xué)中心的距離是：阿貝數(shù)二、相關(guān)名詞術(shù)語例：鏡片-6.00DS，阿貝數(shù)40，問在距鏡片光學(xué)中心多遠(yuǎn)處看物體會有彩色現(xiàn)象？這個答案提示我們：選擇鏡片和鏡架時要注意彩虹現(xiàn)象出現(xiàn)的位置。小結(jié)發(fā)光體（發(fā)光點(diǎn)）光路（光線）光束（同心光束、平行光束、像散光束)法線（入射光線、反射光線、折射光線）物像共軛（物像空間、物像虛實(shí)）物距（像距、焦距）阿貝數(shù)（色散、彩虹現(xiàn)象）以光的直線傳播為基礎(chǔ)研究成像規(guī)律幾何光學(xué)相關(guān)名詞術(shù)語幾何光學(xué)基本定律教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目的思政元素專業(yè)—敬業(yè)、細(xì)心—耐心掌握幾何光學(xué)的基本定律、原理幾何光學(xué)基本定律和原理會運(yùn)用幾何光學(xué)的基本定律和符號規(guī)定幾何光學(xué)基本定律PART01

一、幾何光學(xué)基本定律

各向同性的均勻介質(zhì)中，光是沿著直線傳播的。這一定律可以解釋很多自然現(xiàn)象。光的直線傳播定律一、幾何光學(xué)基本定律光的獨(dú)立傳播定律

來自不同方向的光線在傳播途中相遇時，彼此互不影響，各自獨(dú)立地傳播；在相交處，其相互作用是簡單地相加。一、幾何光學(xué)基本定律光的反射定律入射光線、反射光線和法線三者位于同一個平面入射光線和反射光線分別位于法線的兩側(cè)

入射角和反射角二者絕對值相等且符號相反nn’i-i”入射光線反射光線法線一、幾何光學(xué)基本定律光的折射定律入射光線、折射光線和法線三者位于同一平面內(nèi)入射角和折射角的正弦之比為一個常數(shù)，即為兩種介質(zhì)的折射率之比入射光線和折射光線分別位于法線的兩側(cè)或一、幾何光學(xué)基本定律光的折射定律

光線垂直入射介質(zhì)表面時，不改變方向，但速度減慢，波長減小。n=1n’=1.33由折射定律：i=0時，i’=0一、幾何光學(xué)基本定律光的折射定律

光線以一定角度入射介質(zhì)表面時，會產(chǎn)生偏折。n=1n’=1.33一、幾何光學(xué)基本定律例1當(dāng)光線以30°入射角從空氣射向水面，水的折射率為1.33，問其反射光線和折射光線的方向？解：已知代入反射定律公式，得反射角為：代入折射定律公式，可求得折射角為：n=1n’=1.33i=30°i’=?-i”=?一、幾何光學(xué)基本定律例1當(dāng)光線以30°入射角從水射向空氣，水的折射率為1.33，問其折射光線的方向是多少？解：已知代入折射定律公式，可求得折射角為：n’

=1i’=?i=30°n=1.33一、幾何光學(xué)基本定律光的折射定律由上面例子可以看出光從低折射率介質(zhì)射入高折射率介質(zhì)時，折射角減小光從高折射率介質(zhì)射入低折射率介質(zhì)時，折射角增大案例水面以下的物體看起來比實(shí)際高，是因?yàn)檠劬φJ(rèn)為光沿直線傳播魚在水中看水面物體時，視角增大，是因?yàn)樗姓凵浣切∷畮缀喂鈱W(xué)原理PART02

二、幾何光學(xué)原理光路可逆原理

一條光線沿著一定的路線，從空間的A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)。如果我們在B點(diǎn)，按照與B點(diǎn)出射光線相反的方向投射一條光線，則此反向光線必沿同一條路線通過A點(diǎn)，光線傳播的這種性質(zhì)稱為光路可逆原理。二、幾何光學(xué)原理全反射原理表示入射光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，當(dāng)入射角大于臨界角時，折射光線不再存在，入射光線全部反射回原介質(zhì)中。臨界角（全反射角）指折射角等于90°時對應(yīng)的入射角。二、幾何光學(xué)原理全反射原理例：光線由水中射向空氣，臨界角是多少？i’=90

n2=1imn1=1.33全反射由于光能量損失小，常用于遠(yuǎn)距光的傳輸（光導(dǎo)纖維0、醫(yī)用窺鏡等。幾何光學(xué)符號規(guī)定PART03

三、幾何光學(xué)符號規(guī)定光路方向規(guī)定光線傳播方向從左向右為正光路，反之為逆光路。沿軸線段：由計(jì)算起點(diǎn)（原點(diǎn)）到終點(diǎn)的方向與光線傳播方向相同者為正值，反之為負(fù)值規(guī)定：球面曲率半徑r、物距l(xiāng)和像距l(xiāng)’以折射面頂點(diǎn)為原點(diǎn)。垂軸線段：以光軸為界，光軸上方為正，光軸下方為負(fù)線段三、幾何光學(xué)符號規(guī)定角度一律以銳角度量，由起始邊到終邊，順時針為正，逆時針為負(fù)。

孔徑角u、u’（光線與光軸的夾角）是由光軸轉(zhuǎn)向光線入射角i、反射角i”和折射角i’（光線與法線的夾角）是由光線轉(zhuǎn)向法線球心角φ法線與光軸的夾角）是由光軸轉(zhuǎn)到法線

光路圖中的所有幾何量都以絕對值標(biāo)注。φ小結(jié)光路可逆原理全反射原理光的直線傳播定律光的獨(dú)立傳播定律光的反射定律光的折射定律幾何光學(xué)基本定律幾何光學(xué)符號規(guī)定幾何光學(xué)原理沿軸線段（順光路正，逆光路負(fù)）以球面頂點(diǎn)為原點(diǎn)垂軸線段（向上為正，向下為負(fù)）以光軸為原點(diǎn)角度（順時針正，逆時針負(fù)）入射角、反射角、折射角，以法線為起始邊孔徑角，以光線為起始邊認(rèn)識球鏡片教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目的思政元素專業(yè)—敬業(yè)、細(xì)心—耐心了解球鏡片的形式了解球鏡片的常用名詞會目測球鏡片、光心及其正負(fù)球鏡片球鏡片的形式球鏡片的名詞視覺像移法認(rèn)識球鏡片及其形式會目測球鏡片、光心及其正負(fù)一、球面透鏡概念指前后表面均為球面，或一面為球面、一面為平面透鏡。二、鏡片的形式球鏡片sphericallens凸鏡片convexlens凹鏡片concavelens雙凸biconvex平凸plane-convex凹凸concave-convex雙凹biconcave平凹plane-concave凸凹convex-concave新月形凸鏡片Meniscus-convex新月形凹鏡片Meniscus-concave新月形是鏡片的最佳形式三、球鏡片常用的名詞曲率：球面的彎曲程度曲率半徑：球面弧的曲率半徑（r1和r2）曲率中心：球面弧的球心（圖中C1和C2）光軸：通過球鏡前后兩個球面曲率中心的直線（C1和C2連線）前面：鏡片的遠(yuǎn)眼面后面：鏡片的近眼面前頂點(diǎn)：鏡片前面與光軸的交點(diǎn)（O1）

后頂點(diǎn)：鏡片后表面與光軸的交點(diǎn)（O2）光學(xué)中心：即前頂點(diǎn)（O1）四、球鏡片的分類及功能鏡片正鏡片——凸鏡片——會聚光線負(fù)鏡片——凹鏡片——發(fā)散光線矯正遠(yuǎn)視眼矯正近視眼五、目測法確定球鏡片光心及其正負(fù)

目測法確定球鏡片和光心，在實(shí)際工作中很重要，該方法可以快速地判斷鏡片的性質(zhì)，在驗(yàn)光、配鏡和售后崗位常會用到。確定球鏡片光心

垂直于鏡片表面，通過鏡片觀察十字目標(biāo)，當(dāng)鏡片上的十字與目標(biāo)十字重合時，十字交叉點(diǎn)就是鏡片的光學(xué)中心。準(zhǔn)備材料：十字目標(biāo)識別球鏡片

圍繞鏡片光學(xué)中心旋轉(zhuǎn)鏡片，如果鏡片內(nèi)的十字不動，則該鏡片是球鏡片。五、目測法確定球鏡片光心及其正負(fù)判斷球鏡片正負(fù)厚薄法判斷

正鏡片——中心厚、邊緣薄

負(fù)鏡片——中心薄、邊緣厚觀察成像大小

正鏡片——像放大

負(fù)鏡片——像縮小

目測法確定球鏡片和光心，在實(shí)際工作中很重要，該方法可以快速地判斷鏡片的性質(zhì)，在驗(yàn)光、配鏡和售后崗位常會用到。五、目測法確定球鏡片光心及其正負(fù)判斷球鏡片正負(fù)像移法

像移法（視覺像移）——通過移動鏡片來觀察像移動的方法。

順動——像移動的方向與鏡片移動的方向相同。

逆動——像移動的方向與鏡片移動的方向相反。

負(fù)球鏡片的視覺像移——順動正球鏡片的視覺像移——逆動小結(jié)球鏡片的概念鏡片的形式——新月形鏡片中的常用名詞球鏡片的分類及功能目測法確定球鏡片光心及其正負(fù)

球鏡片屈光力與視力矯正教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目的思政元素專業(yè)—敬業(yè)、細(xì)心—耐心鏡片屈光力與視力矯正單球面屈光力透鏡屈光力鏡片矯正屈光不正眼掌握鏡片屈光力及矯正視力原理一、單球面屈光力公式：n———折射面前面介質(zhì)折射率n’——折射面后面介質(zhì)折射率r———折射面曲率半徑F———屈光力

屈光力是一個表征折射球面對光束會聚或發(fā)散能力大小的量，當(dāng)r的單位用米來表示時，屈光力的單位為屈光度，用符號D表示。二、鏡片屈光力

設(shè)鏡片屈光力為F，折射率n，中心厚度t，空氣折射率是1。

鏡片的厚度與其焦距相比較，可以被忽略不計(jì)的鏡片是薄鏡片，通常將負(fù)鏡片看作是薄鏡片。薄鏡片的屈光力：(>0)(<0)第一面屈光力：第二面屈光力：鏡片的總屈光力：二、鏡片屈光力例題：一厚鏡片，前面屈光力F1=+10.00D，后面屈光力F2=-4.00D，折射率n=1.50，中心厚度t=9mm，求鏡片屈光力F。解：

f’——鏡片焦距l(xiāng)’——像距l(xiāng)——物距屈光力在空氣中是焦距（單位米）的倒數(shù)。二、鏡片屈光力高斯公式：聚散度：三、屈光不正眼眼的遠(yuǎn)點(diǎn)當(dāng)眼調(diào)節(jié)靜止時，所能看清最遠(yuǎn)處物體的位置。（眼的遠(yuǎn)點(diǎn)與視網(wǎng)膜共軛）正視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在無限遠(yuǎn)處近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在眼前有限遠(yuǎn)處遠(yuǎn)視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在眼后有限遠(yuǎn)處眼的屈光不正度等于遠(yuǎn)點(diǎn)距離的倒數(shù)。眼的近點(diǎn)當(dāng)眼調(diào)節(jié)最大時，所能看清最近處物體的位置?？辞暹h(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)之間的物體，由眼的調(diào)節(jié)來完成。四、鏡片矯正屈光不正眼

一個-3.00DS的近視眼，遠(yuǎn)點(diǎn)在眼前33cm處，眼睛看不清33cm以外的物體。

將負(fù)鏡片置于眼前，使平行光線發(fā)散，其反向延長線聚焦在眼的遠(yuǎn)點(diǎn)上，而遠(yuǎn)點(diǎn)與視網(wǎng)膜共軛，這樣遠(yuǎn)處物體便可到達(dá)視網(wǎng)膜上。

如果鏡片緊貼角膜，則該鏡片的焦距與遠(yuǎn)點(diǎn)距離相等，即鏡片屈光力為-3.00D。對于接觸鏡來講，鏡片的屈光力等于眼的屈光不正度。33cm眼睛遠(yuǎn)點(diǎn)鏡片焦點(diǎn)四、鏡片矯正屈光不正眼

同理，一個+3.00DS的遠(yuǎn)視眼，遠(yuǎn)點(diǎn)在眼后33cm處，眼睛如果不調(diào)節(jié)則看不清遠(yuǎn)物。

將正鏡片置于眼前，使平行光線聚焦在眼的遠(yuǎn)點(diǎn)上，眼的遠(yuǎn)點(diǎn)與視網(wǎng)膜共軛，而遠(yuǎn)點(diǎn)與視網(wǎng)膜共軛，這樣遠(yuǎn)處物體便可到達(dá)視網(wǎng)膜上。

如果鏡片緊貼角膜，則該鏡片的焦距與遠(yuǎn)點(diǎn)距離相等，即鏡片屈光力為+3.00D。對于接觸鏡來講，鏡片的屈光力等于眼的屈光不正度。33cm眼睛遠(yuǎn)點(diǎn)鏡片焦點(diǎn)四、鏡片矯正屈光不正眼鏡片矯正眼屈光不正原理：屈光不正眼與所戴矯正眼鏡聯(lián)合后，形成一個整體的屈光組合，使遠(yuǎn)方物體成像于視網(wǎng)膜上。鏡片的作用是將無限遠(yuǎn)物體成像在眼的遠(yuǎn)點(diǎn)，而看清遠(yuǎn)點(diǎn)到近點(diǎn)之間距離物體，則由眼的調(diào)節(jié)完成。對于框架眼鏡，由于鏡片與角膜之間有一定的距離，同樣需要鏡片的第二焦點(diǎn)與眼的遠(yuǎn)點(diǎn)重合。遠(yuǎn)點(diǎn)、焦點(diǎn)小結(jié)單球面屈光力屈光不正眼眼的遠(yuǎn)點(diǎn)、近點(diǎn)鏡片屈光力鏡片矯正屈光不正眼對于接觸鏡來講，鏡片的屈光力等于眼的屈光不正度。對于框架眼鏡來講，由于鏡眼距的影響，鏡片的屈光力不等于眼的屈光不正度。鏡片頂焦度、球鏡片聯(lián)合教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目的思政元素專業(yè)—敬業(yè)、細(xì)心—耐心掌握鏡片度數(shù)的概念鏡片聯(lián)合后的屈光力鏡片屈光力與頂焦度的關(guān)系鏡片聯(lián)合后的屈光力鏡片的形式轉(zhuǎn)換掌握鏡片屈光力與頂焦度的關(guān)系會進(jìn)行鏡片的形式轉(zhuǎn)換一、鏡片屈光力與頂焦度鏡片的屈光力是指鏡片焦距（單位m）的倒數(shù)，焦距是鏡片的主點(diǎn)到焦點(diǎn)之間的距離鏡片的頂焦度是指鏡片頂點(diǎn)到焦點(diǎn)距離（單位m）的倒數(shù)頂焦度又分為前頂焦度和后頂焦度

我們通常所說的鏡片的度數(shù)（或鏡片包裝袋上所示的度數(shù)）是鏡片的后頂焦度。前頂焦度F0：從鏡片前表面的頂點(diǎn)到鏡片的第一焦點(diǎn)距離的倒數(shù)叫做鏡片的前頂焦度。后頂焦度F0’：從鏡片后表面的頂點(diǎn)到透鏡的第二焦點(diǎn)距離的倒數(shù)叫做鏡片的后頂焦度。一、鏡片屈光力與頂焦度

透鏡后頂焦度和前頂焦度為對于新月形透鏡，由于所以一、鏡片屈光力與頂焦度二、球鏡片的聯(lián)合

當(dāng)兩球鏡片光學(xué)中心正對而密接聯(lián)合時，其屈光力為原先兩個鏡片屈光力的代數(shù)和。-2.00/+3.00=+1.00DS例：一個-2.00DS的球鏡片和一個+3.00DS的球鏡片同軸密接聯(lián)合，聯(lián)合后的屈光力為：密接聯(lián)合間距聯(lián)合

當(dāng)兩球鏡片光學(xué)中心正對而間距聯(lián)合時，其屈光力為：例：一鏡片+3.00DS，另一鏡片-1.00DS，兩鏡片間距5mm，求其聯(lián)合屈光力。二、球鏡片的聯(lián)合三、鏡片的形式轉(zhuǎn)換鏡片的形式也是鏡片的彎曲程度。

-2.00/-2.00=-4.00-1.50/-2.50=-4.000/-4.00=-4.00+1.25/-5.25=-4.00+6.00/-10.00=-4.00+3.00/-7.00=-4.00深新月形：例：一個-4.00D球面薄鏡片，可根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成下列任意一種形式：對稱雙凹：不對稱雙凹：平凹：

周視形：淺新月形：三、鏡片的形式轉(zhuǎn)換厚鏡片要受到厚度的影響，需滿足公式在眼鏡的配制過程中，需要根據(jù)鏡片和鏡架的具體情況，進(jìn)行鏡片形式的優(yōu)選組合，因而要設(shè)計(jì)合理的鏡片形式。通常先選定一面作為鏡片的基準(zhǔn)面（或稱基?。?，基弧一旦確定，鏡片的彎曲程度（形式）就確定了，這時鏡片的另一面度數(shù)要隨著基弧的變化而變化。正鏡片基弧在后面，負(fù)鏡片基弧在前面。薄鏡片，鏡片的兩個屈光力和鏡片屈光力只要滿足公式同一度數(shù)的鏡片，可以有不同的形式。例：一個厚鏡片+8.00DS，n=1.50，t=10mm，如果基弧做成-1.00D，問前面應(yīng)做成多少度？如果基弧做成-4.00D，前面又應(yīng)做成多少度？

解：根據(jù)厚鏡片屈光力計(jì)算公式當(dāng)F2=-1.00DS時

當(dāng)F2=-4.00DS時

三、鏡片的形式轉(zhuǎn)換鏡片形式的轉(zhuǎn)換：先確定基弧，另一面則隨之變化鏡片的密接聯(lián)合鏡片的間距聯(lián)合小結(jié)薄鏡片：厚鏡片：

鏡片屈光力與頂焦度的換算公式鏡片的屈光力理想光學(xué)系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目的思政元素專業(yè)、敬業(yè)、精益求精掌握理想光學(xué)系統(tǒng)的基本概念理解理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面掌握理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系三對基點(diǎn)和基面牛頓公式高斯公式運(yùn)用牛頓公式計(jì)算運(yùn)用高斯公式計(jì)算理想光學(xué)系統(tǒng)PART01

一、理想光學(xué)系統(tǒng)定義研究理想光學(xué)系統(tǒng)的意義

對于任意大范圍的物體以任意寬的光束成像都是完善的，這樣的光學(xué)系統(tǒng)就稱為理想光學(xué)系統(tǒng)。

實(shí)際上除了平面反射鏡，其它任何實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)都不能絕對完善成像，而研究理想光學(xué)系統(tǒng)的意義在于利用成像特性，比較可以評估實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。理想光學(xué)系統(tǒng)也稱高斯光學(xué)系統(tǒng)。理想光學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)物方一點(diǎn)對應(yīng)于像方唯一的一點(diǎn)，稱之為物方、像方的共軛點(diǎn)。物方一條直線對應(yīng)于像方唯一的一條直線，這一相對應(yīng)的直線稱為物方、像方的共軛線。如果物方一點(diǎn)位于一條直線上，其像方的共軛點(diǎn)必位于該直線的共軛線上。物方一平面對應(yīng)于像方唯一的一平面，稱之為物方、像方的共軛平面。一、理想光學(xué)系統(tǒng)理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面PART02

二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面物體QQ’DeFF’xxF

F’

HH’NN’——三對基點(diǎn)HH’NN’像二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面主點(diǎn)和主平面主點(diǎn)H和H’：

主平面與光軸的交點(diǎn)，一對共軛點(diǎn)。主平面——放大率

的一對共軛面。HH’QQ’節(jié)點(diǎn)和節(jié)平面角放大率為的共軛點(diǎn)，稱之為節(jié)點(diǎn)。（通過節(jié)點(diǎn)的光線方向不變）。過節(jié)點(diǎn)與光軸垂直的平面稱為節(jié)平面。光學(xué)系統(tǒng)在空氣中（即n=n’）時，節(jié)點(diǎn)和主點(diǎn)重合，節(jié)平面和主平面重合。

A’B’-y’AByHH’FF’NN’uu’二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面焦點(diǎn)和焦平面像方（第二）焦點(diǎn)：平行于光軸的光線經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)會聚于像方焦點(diǎn)F’。物方（第一）焦點(diǎn)：像方一條平行于光軸的光線，其所對應(yīng)的物方共軛光線與光軸交于F點(diǎn)，即為物方焦點(diǎn)。像方焦平面：過像方焦點(diǎn)F’且垂直于光軸的平面。物方焦平面：過物方焦點(diǎn)F且垂直于光軸的平面。1.焦點(diǎn)和焦平面二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面焦點(diǎn)和焦平面2.焦距物方焦距：自物方主點(diǎn)H到物方焦點(diǎn)F的距離，用f表示。像方焦距：自像方主點(diǎn)H’到像方焦點(diǎn)F’的距離，用f’表示。正光學(xué)系統(tǒng)：f’>0，對光線起會聚作用。負(fù)光學(xué)系統(tǒng)：f’<0，對光線起發(fā)散作用。二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面

如果光學(xué)系統(tǒng)兩邊的介質(zhì)相同，即n’=n，則前、后兩個焦距絕對值相等，但符號相反，即：2.焦距二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面焦點(diǎn)和焦平面

與主光軸不平行的平行光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后必然會聚于像方焦平面上一點(diǎn)。FF’3.焦平面成像特點(diǎn)二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面焦點(diǎn)和焦平面二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面物像QQ’FF