應(yīng)用光學(xué)(第六章)像差

1、2021-11-1中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院12021-11-1中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-13單色光像差有五種：單色光像差有五種：球差球差彗差彗差( (正弦差正弦差) )像散像散場曲場曲畸變畸變復(fù)色光像差有兩種：復(fù)色光像差有兩種：軸向像差軸向像差(位置色差位置色差)垂軸像差垂軸像差(倍率色差倍率色差)中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-141、球差：球面像差的簡稱球面像差的簡稱中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工

2、程學(xué)院2021-11-15A-Umax-UhmaxhALLyl對應(yīng)孔徑角對應(yīng)孔徑角Umax入射光線的高度入射光線的高度hmax被稱為被稱為全孔徑（全孔徑（邊邊光球差光球差）若若h/hmax=0.7，則稱為，則稱為0.7孔徑孔徑或或0.7帶光帶光（帶光球差）（帶光球差）對應(yīng)孔徑角對應(yīng)孔徑角U入射光線的高度入射光線的高度h中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-16可在沿軸方向和垂軸方向來度量分別稱為可在沿軸方向和垂軸方向來度量分別稱為軸向球軸向球差差和和垂軸球差垂軸球差。軸向球差又稱為軸向球差又稱為縱向球差縱向球差它是沿光軸方向度量的球差，用符號它是沿光軸方向度量

3、的球差，用符號LL 表表示示垂軸球差垂軸球差是過近軸光線像點(diǎn)是過近軸光線像點(diǎn)A的垂軸平面內(nèi)度的垂軸平面內(nèi)度量的球差。用符號量的球差。用符號T 表示表示它表示由軸向球差引起的它表示由軸向球差引起的彌散圓的半徑彌散圓的半徑T= L tanU中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-17如果將正負(fù)透鏡組合起來，能否使球差得到校正？如果將正負(fù)透鏡組合起來，能否使球差得到校正？這種組合光組被稱為這種組合光組被稱為消球差光組消球差光組中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-18h/hmaxL00.20.30.50.70.85單透鏡的球差與焦距、

4、相單透鏡的球差與焦距、相對孔徑、透鏡的形狀及折對孔徑、透鏡的形狀及折射率有關(guān)。射率有關(guān)。對于給定孔徑焦距和折射率對于給定孔徑焦距和折射率的透鏡，通過改變其形狀可的透鏡，通過改變其形狀可使球差達(dá)到最小。使球差達(dá)到最小。中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-19中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-110中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-111中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-112由軸外物點(diǎn)和光軸所確定的平面稱為由軸外物點(diǎn)和光軸所確定的平面稱為子午平面子

5、午平面子午平面內(nèi)的光束稱子午平面內(nèi)的光束稱子午光束子午光束過過主光線主光線且與子午平面垂直的平面稱為且與子午平面垂直的平面稱為弧矢平面弧矢平面弧矢平面內(nèi)的光束稱弧矢平面內(nèi)的光束稱弧矢光束弧矢光束中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-113子午彗差指對子午光線度量的彗差子午彗差指對子午光線度量的彗差子午光線對交點(diǎn)離開主光線的垂直距離子午光線對交點(diǎn)離開主光線的垂直距離KT用用來表示此光線對交點(diǎn)偏離主光線的程度來表示此光線對交點(diǎn)偏離主光線的程度中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-114入瞳入瞳像面像面KT中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)

6、院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-115ABECODFAyBy在折射前主光線是光束的軸線，在折射前主光線是光束的軸線，折射后主光線就不再是光束軸線折射后主光線就不再是光束軸線不同孔徑的光線在像平面上形不同孔徑的光線在像平面上形成半徑不同的相互錯(cuò)開的圓斑成半徑不同的相互錯(cuò)開的圓斑中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-116ABECODFAyBy這些圓斑相互疊加的結(jié)果就形成這些圓斑相互疊加的結(jié)果就形成了帶有彗星形狀的光斑了帶有彗星形狀的光斑光斑的頭部（尖端）較亮，至光斑的頭部（尖端）較亮，至尾部亮度逐漸減弱，稱為尾部亮度逐漸減弱，稱為彗星彗星像差像差，

7、簡稱，簡稱彗差彗差中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-117彗星像斑的尖端指向視場邊緣的稱為彗星像斑的尖端指向視場邊緣的稱為負(fù)彗差負(fù)彗差彗差對成像的影響：彗差對成像的影響：像的清晰度，使成像的質(zhì)量降低像的清晰度，使成像的質(zhì)量降低中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-118正弦差等于彗差與像高的比值，用符號正弦差等于彗差與像高的比值，用符號SC表示表示 y/ KslimSCy中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-119中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-12

8、0軸外物點(diǎn)用光束成像時(shí)形成兩條相互垂直且相軸外物點(diǎn)用光束成像時(shí)形成兩條相互垂直且相隔一定距離的短線像的一種非對稱性像差被稱隔一定距離的短線像的一種非對稱性像差被稱為為像散像散ts中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-121ts由子午光束所形成的像是一條垂直子午面的短線由子午光束所形成的像是一條垂直子午面的短線t稱為稱為子午焦線子午焦線由弧矢光束所形成的像是一條垂直弧矢面的短線由弧矢光束所形成的像是一條垂直弧矢面的短線s稱為稱為弧矢焦線弧矢焦線中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-122ts這兩條短線不相交但相互垂直且隔一定距離

9、這兩條短線不相交但相互垂直且隔一定距離兩條短線間沿光軸方向的距離即表示像散的大小兩條短線間沿光軸方向的距離即表示像散的大小中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-123入瞳入瞳光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)光屏光屏中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-1244、場曲、場曲場曲是場曲是像場彎曲像場彎曲的簡稱。的簡稱。場曲是物平面形成場曲是物平面形成曲面像曲面像的一種像差的一種像差中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-125（1）子午場曲）子午場曲用用細(xì)光束細(xì)光束子午場曲和子午場曲和寬光束寬光束子午場曲子午場曲來

10、度量來度量中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-126主光線主光線 Z理想像平面理想像平面tlt-xtl l lxtt中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-127 lLXTT中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-128用用細(xì)光束細(xì)光束弧矢場曲和弧矢場曲和寬光束寬光束弧矢場曲弧矢場曲來度量來度量中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-129主光線主光線 Z理想像平面理想像平面tslt-xtls-xsl llxss中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程

11、學(xué)院2021-11-130 lLXSS中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-131中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-132中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-133中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-134%q100理想放大率實(shí)際放大率% y yyqz100中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-135% y yyqz100 yyyzz中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-136中國計(jì)量

12、學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-137中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-138中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-139白光是由各種不同波長的單色光所組成的白光是由各種不同波長的單色光所組成的中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-14012211rrnrr f中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-141CFFC l l l中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-1420FC l0FC l若若AF和和AC重合，則重合，則0FC l稱為光學(xué)系統(tǒng)對稱為光學(xué)系統(tǒng)對F光（蘭）和光（蘭）和C光（紅）光（紅）消色差消色差中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-143中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量測試工程學(xué)院2021-11-1440707070C.F.FC. l l l隨著隨著接收器