幾何光學(xué)基礎(chǔ)-理想光學(xué)系統(tǒng)（眼鏡光學(xué)課件）

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)的基點和基面掌握理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系三對基點和基面牛頓公式高斯公式運(yùn)用牛頓公式計算運(yùn)用高斯公式計算理想光學(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)。

實際上除了平面反射鏡，其它任何實際光學(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)物方一點對應(yīng)于像方唯一的一點，稱之為物方、像方的共軛點。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。如果物方一點位于一條直線上，其像方的共軛點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)的基點和基面PART02

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

F’

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

主平面與光軸的交點，一對共軛點。主平面——放大率

的一對共軛面。HH’QQ’節(jié)點和節(jié)平面角放大率為的共軛點，稱之為節(jié)點。（通過節(jié)點的光線方向不變）。過節(jié)點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)點和主點重合，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)的基點和基面焦點和焦平面像方（第二）焦點：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F’。物方（第一）焦點：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，即為物方焦點。像方焦平面：過像方焦點F’且垂直于光軸的平面。物方焦平面：過物方焦點F且垂直于光軸的平面。1.焦點和焦平面二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點和基面焦點和焦平面2.焦距物方焦距：自物方主點H到物方焦點F的距離，用f表示。像方焦距：自像方主點H’到像方焦點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)的基點和基面焦點和焦平面

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。FF’3.焦平面成像特點二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點和基面焦點和焦平面二、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點和基面物像QQ’FF’HH’NN’-ff’H

N,H’

N’，f+f’

0n’=1.3333n=1-n/f=F=+n’/f’當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)兩邊折射率不等時牛頓公式PART03

三、牛頓公式物距x——以物方焦點F為原點到物點A的距離。像距x’——以像方焦點F’為原點到像點A’的距離。根據(jù)相似三角形對應(yīng)邊成比例的關(guān)系高斯公式PART04

四、高斯公式物距l(xiāng)——以物方主點H為原點到物點A的距離

。像距l(xiāng)’——以像方主點H’為原點到像點A’的距離。代入牛頓公式：展開化簡，得：透鏡放在空氣中

高斯公式物聚散度：像聚散度：鏡片屈光力：單球面透鏡放在空氣中聚散度例題：有一高度為10mm的物體位于焦距為-200mm的負(fù)薄透鏡的像方焦點處，求其像的位置和大小。（請用高斯公式和牛頓公式分別計算）解1：高斯公式得：HF’FH’例題：有一高度為10mm的物體位于焦距為-200mm的負(fù)薄透鏡的像方焦點處，求其像的位置和大小。（請用高斯公式和牛頓公式分別計算）解2：牛頓公式得：HF’FH’小結(jié)理想光學(xué)系統(tǒng)的三對基點、基面理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系主點、主平面（共軛）：節(jié)點、節(jié)平面（共軛）：焦點、焦平面：與平行光共軛的點（面）牛頓公式高斯公式理想光學(xué)系統(tǒng)作圖教學(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)的基點性質(zhì)掌握光學(xué)成像圖的畫法三對基點、基面特性會用三對基點、基面的特性作圖例1：實物成虛像（放大）ABHH’FF’B’A’例2：實物成虛像（縮?。〩H’FF’ABA’B’例3：虛物成實像HH’F’FABA’B’例4：虛物成虛像HH’FF’ABA’B’例5：HH’FF’ADBCC’D’矩形的像為直角梯形B’