包裝印刷印刷光學(xué)之軸球面光學(xué)系統(tǒng)培訓(xùn)課件

第二章共軸球面光學(xué)系統(tǒng)符號規(guī)則單球面折射成像共軸球面系統(tǒng)成像球面光學(xué)系統(tǒng)：如果光學(xué)系統(tǒng)的所有界面均為球面，稱為球面光學(xué)系統(tǒng)。共軸球面光學(xué)系統(tǒng)：若光學(xué)系統(tǒng)由球面組成，它們的球心位于同一直線上，則稱為共軸球面系統(tǒng)，這條直線為該光學(xué)系統(tǒng)的光軸。實際上，光學(xué)系統(tǒng)的光軸是系統(tǒng)的對稱軸。完善像某一物點發(fā)出球面波，與之對應(yīng)的是一束以該物點為中心的同心光束，若經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)之后仍為球面波，那對應(yīng)的光束仍為同心光束，稱該同心光束的中心為該物點經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所成的完善像。物體可以看稱有無數(shù)物點組成，那么物體上每一個點經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)所成的完善像點的集合就是該物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后所成的完善像。第一節(jié)符號規(guī)則L物方截距，L′像方截距；U物方孔徑角，U′像方孔徑角。EL′-Lnn′rIhAO-UCA′U′I′符號規(guī)則1.光路方向：從左向右傳播為正（正光路），反之為負（反光路）；2.線量沿光軸方向：以界面頂點為原點，向右為正，向左為負；（r、L、L′）垂直光軸方向：以光軸為準，在光軸上方為正，下方為負；EL′-Lnn′rIhAO-UCA′U′I′3.角量角量一律以銳角衡量，由規(guī)定的起始邊由順時針旋轉(zhuǎn)為正，逆時針旋轉(zhuǎn)為負；光軸與光線的夾角（U、U′）以光軸為起始邊，轉(zhuǎn)向光線；光線與法線的夾角（I、I′）以光線為起始邊，轉(zhuǎn)向法線；法線與光軸的夾角（）以光軸為起始邊，轉(zhuǎn)向法線。EL′-Lnn′rIhAO-UCA′U′I′注：起始邊的規(guī)定：光軸—光線—法線；圖中標注的均為絕對值；以上規(guī)則適用于本書，不同的書會有不同的規(guī)則。第二節(jié)單球面折射成像一、物像位置計算

在給定單個折射球面結(jié)構(gòu)參量n、n′和r的情況下，由已知的L和U，計算折射后坐標L′、U′。EL′-Lnn′rIhAO-UCA′U′I′折射角像方孔徑角像方截距

單球面折射成像，不能成完善成像（像差）入射角

光在單球面上的近軸成像近軸光線：如果限制U在一個很小的范圍內(nèi)，A點發(fā)出的光線都離光軸很近，稱近軸光線。近軸近似：U很小，相應(yīng)的I、I′

、U′等都很小，這些角的正切、正弦都可用該角度的弧度值代替，表示為u

、i、u′

、i′

；同時，L用l，L′用l′表示，這個近似叫近軸近似。El′-lnn′rihAO-uCA′u′i′近軸光的光路計算公式入射角折射角像方孔徑角像方截距在近軸光路中，l′不隨u角改變而改變。物點發(fā)出的一束細光束，經(jīng)折射后交于一點，成完善像，稱為高斯像。高斯像的位置由l′決定，通過高斯像點垂直于光軸的相面，稱為高斯相面。構(gòu)成物像關(guān)系的這對點成為共軛點。高斯像近軸光學(xué)校對公式：El′-lnn′rihAO-uCA′u′i′推導(dǎo)式注：Q為阿貝不變量；l為物距、

l′為像距。光焦度折射球面的光焦度是由折射球面的曲率半徑和它兩邊介質(zhì)的折射率所決定的常量表示該球面的聚光本領(lǐng)。表示為：光焦度的單位為D，稱折光度。焦距和焦點像方焦點（后焦點）F′，像方焦距（后焦距）f′；物方焦點（前焦點）F，物方焦距（前焦距）f；SS′nn′FF′f′fO像方焦距物方焦距兩焦距注：f′>0,物方平行光束會聚成實焦點；f′<0,物方平行光束經(jīng)折射球面成發(fā)散光束，其左側(cè)延長線相交成虛焦點；f′與f符號相反，所以總是位于頂點兩側(cè)，同實或同虛。因為n≠n′,所以︱f︱≠︱f′︱二、物像大小關(guān)系式物平面在近軸區(qū)成完善像，仍為平面；物平面區(qū)域較大，其像面是彎曲的，像差理論中稱為像面彎曲。虛實正倒放大率垂軸放設(shè)大率（β）El′-lnn′rihAO-uCA′u′BB′y-y′i′像的大忘小與物鞋的大小營之比為垂軸放餓大率結(jié)論：垂軸放大賓率（橫向藏放大率）蒼決定于像距與物距。物平面和像平面上的各點放追大率相同。當(dāng)β>0時，由于y’和y同號，成正像。此時l’和l也同號，閑即物和像譽在球面的階同一側(cè)，蛛若物為實傲物，則像襖為虛像，挽物為虛物躬則像為實石像。當(dāng)β＜0時，物與像在主光獄軸的兩咬側(cè)，為藥倒立的像，實物成談實像，虛物碌成虛像。︱β︱>1，放大的像辯，︱β︱<1，為縮小肥的像。軸向放大榮率（勻）光軸上一顫對共軛點感沿軸移動刑量之間的囑關(guān)系。當(dāng)物體沿哄光軸有一解微小位移藏時，其像飲也將發(fā)生居變化：結(jié)論因為段，若男物體為立方體，像不恥再是立逆方體，層因此折嗎射球面不可能獲置得與物體窗相似的立報體像；軸向放大捎率總是正值，物體沿爛光軸移動些，其像也同方向移動。注：此式舞只有當(dāng)潑很小時才宣適用。因為饑上式可寫華為：角放大班率（番）在近軸沸區(qū)域，黃一對共須軛光線贏與光軸不的夾角u′和u的比值懼，稱為喊角放大軍率。El′-lnn′rihAO-uCA′u′BB′y-y′i′三個放大把率之間的害關(guān)系例1：在叉一直徑為30c費m的球形玻絕璃魚缸內(nèi)售盛滿水，慨魚缸中心帶處有一條臟小魚，求稅缸外觀察濃者看到魚井的位置及舅放大率。桿水的折射機率4/3。解：例2：一繩直徑為4殘厘米的長戶玻璃棒，狠折射率為企1.5，洞其一端磨毛成曲率半師徑為2厘懷米的半球崗形。棒外裳有一長為謠0.1厘榮米的物，研垂直置于倘棒軸上離湖棒的凸面臨頂點8厘丹米處。求榮像的位置懸及大小，并并作光路盛圖。解:受已知因l′是正的恒,故所豆成的像掃為實像壁,它在錦棒內(nèi)離蠢頂點1疼2厘米般處。由得橫向放大仇率：SS′nn′FF′拉亥不俗變量拉格朗落日—亥舊姆霍茲寬恒等式注：J拉亥不變沉量第三節(jié)議共軸球面鄰系統(tǒng)成像共軸球面平系統(tǒng)逐次女成像；應(yīng)用規(guī)則圾：第一面的謹像方空間行為第二面準物方空間怎。整個系施統(tǒng)的三虹個放大剖率系統(tǒng)總稀的垂軸耕（軸向服、角）病放大率做為各單荷球面的秀垂軸（踐軸向、巷角）放絡(luò)大率之愉乘積。整個系蹦統(tǒng)滿足患拉亥公推式謝謝觀看/歡迎下載BY賴FAI廈TH濃IM裹EAN蹲A蹦VIS棗ION落OF身GO付OD替ONE邀CH抹ERI細SHE簡SA脆ND倒THE性EN宵