2019-08-21

今天将应用光学第一章讲完,并且讲到了第二章的共线成像理论的图解法

今天主要讲了光路计算中有关近轴光路系统的问题。其中有符号法则问题:

顶点起算;

顺正逆负;

光轴→光线→法线

并且了解到无论多精密的球面光学仪器都会有球差的存在。

今天的重点是在透镜中已知知物体位置l,即可求出其共轭像的位置l_{1}

\frac{n_{1} }{l_{1} } -\frac{n}{l} =\frac{n_{1} -n}{r}  其中r为球面半径。

球面反射镜成像与上式类似:

\frac{1}{l_{1} } +\frac{1}{l} =\frac{2}{r}

球面透镜与球面反射镜的成像放大率都分为:垂轴放大率、轴向放大率、角放大率。

球面透镜垂轴放大率:\beta =\frac{y_{1} }{y} =\frac{l_{1} -r}{l-r} =\frac{nl_{1} }{n_{1} l}

\beta >0,即y_{1} y同号,表示成正像;反之,y_{1} y异号,表示成倒像。

\beta >0,即l_{1} l同号,物像虚实相反;反之,l_{1} l异号,表示物像虚实相同。

\vert \beta  \vert >1,则 \vert y_{1}  \vert >\vert y\vert ,成放大的像;反之,\vert y_{1}  \vert <\vert y \vert ,成缩小的像。

球面透镜轴向放大率:\alpha =\frac{n_{1} }{n} \beta ^2

折射面:\alpha >0时物点轴向移动时,像点同向移动;

\alpha \neq \beta :空间物体成像时要变形(比如,一个正方体成像后,将不再是正方体)。

球面透镜角放大率:\gamma =\frac{l}{l_{1} } =\frac{n}{n_{1}\beta  }

所以\alpha \gamma =\beta

球面透镜拉赫不变量:nuy=n_{1} u_{1} y_{1} =J

该式表明:实际系统在近轴区成像时,在物像共轭面内,物体大小y、成像光束的孔径角u和介质折射率n的乘积为一常数J,称为拉格朗日-赫姆霍兹不变量(拉赫不变量,表征系统性能的重要参数)。

球面反射镜垂轴放大率:\beta =\frac{y_{1} }{y} =-\frac{l_{1} }{l}

球面反射镜轴向放大率:\alpha =-\frac{l_{1} ^2}{l^2 } =-\beta ^2

球面角放大率:\gamma =\frac{u_{1} }{u} =-\frac{1}{\beta }

球面镜拉赫不变量:J=uy=-u_{1} y_{1}

第二章理想光学系统的物像关系:

第一种情况:轴外点B或轴外线段AB的成像

这种情况相对简单些,即直接任选三条特殊光线中的两条作图即可求解轴外B的的像。

显然:物体AB的像是倒立的实像。

第二种情况:轴上物点的成像

有限远轴上物点A发出的同心光束中,没有一条是上述三条特殊光线,因此,必要借助于特殊的辅助光线:

过焦点F平行于AM的光线;

过主点H平行于AM的光线;

焦面上P点平行于光轴的光线;

P点过主点H的光线;

第三种情况:负焦距系统

负焦距光学系统的作图求解与正焦距系统一样, 只是像方焦面与物方焦面容易搞混出错, 因此, 需要特别注意。

第四种情况:虚物成像

虚物是由入射同心光束向前的延长线的交点形成,而非实际存在的物体,一般是由前一个系统的实像被当前系统所截得到。这里光线并非由虚物实际发出的。

第五种情况:两个及两个以上系统的成像

解决了单个光学系统的成像问题,即解决了整个光学系统的成像问题。当物体经过两个及两个以上光学系统时,依次作出每条光线经过每个系统的成像即可。

今天主要学了计算解决放大倍率物距像距问题,主要在做题中应注意符号问题,熟练使用符号法则。

以上就是今天所学。

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