幾何光學(xué)基礎(chǔ)（眼鏡光學(xué)技術(shù)課件）

光的波動(dòng)性教學(xué)目標(biāo)知識(shí)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—耐心了解光的波動(dòng)性及其概念了解光的波動(dòng)性概念、名詞術(shù)語掌握光的波動(dòng)性和名詞術(shù)語目錄CONTENTS1光的電磁波概念2光在介質(zhì)中傳播3折射率光的電磁波概念PART01

一、光的電磁波概念光是電磁波，是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的組合電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直同時(shí)垂直于傳播方向由光源發(fā)出并射向空間一、光的電磁波概念由所有可能的電磁輻射頻率組成，按波長(zhǎng)由短到長(zhǎng)排列可見光只是電磁波譜的一小部分光譜的所有組成部分以3×108米/秒的恒定速度“c”通過真空（或空氣）光譜一、光的電磁波概念光譜一、光的電磁波概念可見光人眼可見的電磁輻射波長(zhǎng)范圍約380-780nm這種光線被視網(wǎng)膜的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞吸收，并在視覺通路中產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)一、光的電磁波概念光具有波粒二象性通過實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，光可以顯示出波動(dòng)和粒子的特性

什么是波？一、光的電磁波概念光作為波的特性波是在介質(zhì)中周期性振動(dòng)把能量從一點(diǎn)帶到另一點(diǎn)當(dāng)波到達(dá)傳播媒介的末端時(shí)，它不會(huì)停止遇到新介質(zhì)，可能會(huì)產(chǎn)生反射折射繞射散射這些行為是波的特征，如果把光看成粒子，就無法解釋一、光的電磁波概念振動(dòng)與傳播振動(dòng)波在時(shí)間上的重復(fù)變化傳播波的傳播方向這個(gè)波上下振動(dòng)，并從左向右傳播一、光的電磁波概念縱波與橫波縱波傳遞能量和振動(dòng)與在介質(zhì)中的傳播方向相同振動(dòng)與傳播平行如彈簧、聲波橫波在垂直于介質(zhì)中擾動(dòng)方向的方向上傳遞能量振動(dòng)垂直于傳播如電磁波、光波、水波一、光的電磁波概念波陣面與光線波陣面是一系列同心圓，從產(chǎn)生它的波源出發(fā)波陣面從波源向各個(gè)方向均勻傳播波陣面是彎曲的曲率在離波源最近的地方最陡當(dāng)波前離開波源時(shí)，曲率會(huì)變平如果想關(guān)注沿特定方向傳播的波陣面，我們不畫同心圓，而是畫射線來表示波陣面?zhèn)鞑サ姆较颉饩€把波陣面中走在最前面的那個(gè)波陣面稱為波前光線總是垂直于波前一、光的電磁波概念光波波峰波谷速度一、光的電磁波概念振幅振幅振幅（A）——從參考線起的最大位移波的強(qiáng)度如，越響越亮=振幅越大一、光的電磁波概念頻率頻率（f）——每秒振動(dòng)次數(shù)3次/秒時(shí)間1秒一、光的電磁波概念周期周期（T）——一次振動(dòng)需要多少時(shí)間頻率的倒數(shù)，頻率=3次/秒，周期=1/3秒振動(dòng)一次時(shí)間?秒一、光的電磁波概念波長(zhǎng)波長(zhǎng)（λ）——波峰或波谷之間的距離一次全振動(dòng)距離(nm)距離?nm一、光的電磁波概念光波速度=波長(zhǎng)x頻率

v=lf速度=波長(zhǎng)周期

v=lTnm/秒頻率=1周期

f=1T次數(shù)/秒orHz一、光的電磁波概念光波

例：光波在空氣中波長(zhǎng)l=550nm，問其頻率是多少？速度=波長(zhǎng)

x頻率v=λxff=v/λ=(3x108m/s)/(555x10-9m)f=5.45x1014Hz或s-1光在介質(zhì)中傳播PART02

二、光在介質(zhì)中傳播光在真空中的傳播速度是個(gè)常數(shù)c=3x108（m/s）速度=波長(zhǎng)x頻率當(dāng)光在其它介質(zhì)中傳播時(shí)速度下降波長(zhǎng)減小頻率保持不變二、光在介質(zhì)中傳播空氣空氣玻璃水f=3周1秒2秒3秒1秒注:l

和v減小,f(和T)保持不變!折射率PART03

三、折射率折射率是介質(zhì)固有的特性，與密度有關(guān)高折射率材料“密度更大”光在高折射率材料中的傳播速度比在低折射率材料中的傳播速度更慢不同的材料有不同的折射率空氣=1水=1.333玻璃=1.52樹脂=1.54高折射率樹脂=1.6,1.67,1.74三、折射率當(dāng)光由空氣進(jìn)入一種不同折射率的新介質(zhì)時(shí)，速度和波長(zhǎng)都會(huì)降低所以我們可以把折射率看成是空氣中光的波長(zhǎng)或速度與新介質(zhì)中的比率空氣中速度介質(zhì)中速度

=折射率(n介質(zhì))=cv介質(zhì)空氣中波長(zhǎng)介質(zhì)中波長(zhǎng)=折射率(n介質(zhì))=λ空氣λ介質(zhì)三、折射率例1：已知水的折射率是1.333，問光在水中的速度是多少？n水=c/v水v水=c/nv水=(3x108m/s)/1.333v水=2.25x108m/s

這個(gè)答案的意義在于：我們計(jì)算出的在水中的速度比在空氣中的速度要慢三、折射率例2：已知空氣中某一特定光波的波長(zhǎng)是550nm，這種光波在水中的波長(zhǎng)是多少?n水=λ空氣/λ水λ水=λ空氣/n水λ水

=550nm/1.333λ水

=413nm

這個(gè)答案的意義在于：我們計(jì)算的在水中的波長(zhǎng)比在空氣中的波長(zhǎng)短。三、折射率如果知道光在空氣中的速度或波長(zhǎng)，則只要知道這種介質(zhì)的折射率，就可以確定光在另一種介質(zhì)中的波長(zhǎng)和速度在解決任何問題時(shí)，我們應(yīng)該預(yù)料到，當(dāng)光進(jìn)入更高折射率的材料時(shí)，速度會(huì)減慢，波長(zhǎng)會(huì)縮短復(fù)習(xí)幾個(gè)公式

小結(jié)光在其它介質(zhì)中傳播時(shí)速度下降波長(zhǎng)減小頻率保持不變光是電場(chǎng)和磁場(chǎng)的組合光譜可見光波長(zhǎng)范圍380-780nm光速30萬千米/秒縱波與橫波波陣面與光線振幅、頻率、周期、波長(zhǎng)光的電磁波概念光在介質(zhì)中傳播折射率

幾何光學(xué)基本概念教學(xué)目標(biāo)知識(shí)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)語目錄CONTENTS1幾何光學(xué)基本概念2相關(guān)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(duì)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(duì)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(dòng)光學(xué)角度研究。幾何光學(xué)幾何光學(xué)基本概念PART02

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(gè)發(fā)光點(diǎn)組成。在研究光的傳播和物體的成像問題時(shí)，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)）。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(hào)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(huì)聚于（包括反向延長(zhǎng)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。像散光束

平行光束會(huì)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(huì)產(chǎn)生這種光束物像共軛由物點(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(huì)聚光束。A和A’之間具有唯一對(duì)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。物距、像距、焦距物距

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(hào)規(guī)定方向物像空間、物像虛實(shí)物或像在自己的空間是實(shí)的，在對(duì)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(zhǎng)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)物或像在自己的空間是實(shí)的，在對(duì)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(gè)介質(zhì)表面法線

光線由一個(gè)介質(zhì)射入另一個(gè)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)）。——黃光折射率

——藍(lán)光折射率

——紅光折射率

阿貝數(shù)

同一介質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光折射率不同，白光是不同波長(zhǎng)光的混合光，被介質(zhì)折射后，由于各色光折射率不同，會(huì)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。阿貝數(shù)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(shí)會(huì)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)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(huì)有彩色現(xiàn)象？這個(gè)答案提示我們：選擇鏡片和鏡架時(shí)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(shí)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(huì)運(yùn)用幾何光學(xué)的基本定律和符號(hào)規(guī)定

1幾何光學(xué)基本定律2幾何光學(xué)原理幾何光學(xué)符號(hào)規(guī)定3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(shí)，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(jiǎn)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(gè)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(duì)值相等且符號(hào)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(gè)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(shí)，不改變方向，但速度減慢，波長(zhǎng)減小。n=1n’=1.33由折射定律：i=0時(shí)，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(shí)，會(huì)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(shí)，折射角減小光從高折射率介質(zhì)射入低折射率介質(zhì)時(shí)，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(shí)，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?cè)贐點(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(shí)，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(shí)對(duì)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(hào)規(guī)定PART03

三、幾何光學(xué)符號(hào)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(hào)規(guī)定角度一律以銳角度量，由起始邊到終邊，順時(shí)針為正，逆時(shí)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(duì)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(hào)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(shí)針正，逆時(shí)針負(fù)）入射角、反射角、折射角，以法線為起始邊孔徑角，以光線為起始邊共軸球面系統(tǒng)、人眼結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目的思政元素專業(yè)—敬業(yè)、精益求精掌握共軸球面系統(tǒng)兩折射面之間的轉(zhuǎn)面公式會(huì)進(jìn)行人眼結(jié)構(gòu)成像計(jì)算共軸球面系統(tǒng)兩折射面之間的轉(zhuǎn)面公式人眼光學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)進(jìn)行單球面成像計(jì)算會(huì)對(duì)共軸球面系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算會(huì)計(jì)算眼軸長(zhǎng)度目錄CONTENTS1共軸球面系統(tǒng)2轉(zhuǎn)面公式3眼軸長(zhǎng)度計(jì)算共軸球面系統(tǒng)PART01

一、共軸球面系統(tǒng)

球心在一條直線上的幾個(gè)折射球面組成的系統(tǒng)叫做共軸球面系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱共軸系統(tǒng)(coaxialsystem)。球心所在的直線叫做共軸系統(tǒng)的主光軸principalopticalaxis。二、光線追跡法

在共軸系統(tǒng)中可采用光線追跡法（或稱逐次成像法）求物體的像，即先求出物經(jīng)第一折射面所成的像，再把第一折射面的成像作為第二折射面的物，求它經(jīng)第二折射面后所成的像，依次類推，直到求出最后一面的像為止。轉(zhuǎn)面公式PART02

二、轉(zhuǎn)面公式第一折射面的成像第一折射面A1A’1n1n’1-u1u’1-l1l’1二、轉(zhuǎn)面公式第二折射面的成像第二折射面A1A’1(A2)n1n’1(A’2)n’2-u1u’1-l1l’1u2d1u’2l2l’2n2轉(zhuǎn)面公式眼軸長(zhǎng)度計(jì)算PART03

一、眼睛光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)角膜房水晶體玻璃體曲率半徑前后前后7.86.810.0-6.0折射率1.3761.3361.4061.336厚度0.53.13.0二、眼軸長(zhǎng)度計(jì)算角膜前表面成像角膜后表面成像晶狀體前面成像晶狀體后面成像眼軸長(zhǎng)18.14+3.0+3.1+0.5=24.29mm小結(jié)單折射球面成像共軸球面系統(tǒng)轉(zhuǎn)面公式眼軸長(zhǎng)計(jì)算轉(zhuǎn)面公式利用轉(zhuǎn)面公式，求出第一面到最后像面之間的距離球面透鏡成像放大率教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)教學(xué)目的思政元素專業(yè)、敬業(yè)、精益求精掌握單球面放大率的計(jì)算方法掌握共軸球面系統(tǒng)放大率的計(jì)算方法單球面放大率的計(jì)算方法共軸球面系統(tǒng)放大率的計(jì)算方法會(huì)進(jìn)行單球面成像放大率的計(jì)算會(huì)對(duì)共軸球面系統(tǒng)放大率進(jìn)行計(jì)算目錄CONTENTS1單球面成像放大率2共軸球面系統(tǒng)成像放大率單球面成像放大率PART01

一、單球面成像放大率由三角形相似的比例關(guān)系可得：

橫向放大率當(dāng)

時(shí)，表示成放大像；當(dāng)

時(shí)，表示成縮小像。當(dāng)

β<0時(shí)，l與l’異號(hào)，即物、像分居折射面兩側(cè)；此時(shí)表示成倒像，像的虛實(shí)與物一致，即實(shí)物成實(shí)像或虛物成虛像。當(dāng)β>0時(shí)，l與l’同號(hào)，即物、像分居折射面同側(cè)；此時(shí)表示成正像，像的虛實(shí)與物相反，即實(shí)物成虛像或虛物成實(shí)像。一、單球面成像放大率軸向放大率指光軸上一對(duì)共軛點(diǎn)沿軸移動(dòng)量之間的關(guān)系。如果物體沿光軸移動(dòng)微小距離dl，相應(yīng)的像點(diǎn)移動(dòng)dl'。如果物體沿光軸移動(dòng)有限距離，由表示為。一、單球面成像放大率角放大率指一對(duì)共軛點(diǎn)的像方孔徑角與物方孔徑角的比值。三個(gè)放大率之間的關(guān)系為：拉赫不變量y——物高y'——像高一、單球面成像放大率例1：一個(gè)單球面，前面是空氣，后面是水（n'=1.33），f'=266cm，當(dāng)物體在球面前150cm和300cm處時(shí)，兩種情況的放大率如何？根據(jù)高斯公式，l=-150cm時(shí)，由計(jì)算值看出：物像同側(cè)，放大，正立，虛像一、單球面成像放大率例1：一個(gè)單球面，前面是空氣，后面是水（n'=1.33），f'=266cm，當(dāng)物體在球面前150cm和300cm處時(shí)，兩種情況的放大率如何？根據(jù)高斯公式，l=-300cm時(shí)，一、單球面成像放大率由計(jì)算值看出：物像異側(cè)，放大，倒立，實(shí)像共軸球面系統(tǒng)成像放大率PART02

二、共軸球面系統(tǒng)成像放大率三個(gè)放大率之間的關(guān)系為：橫向放大率

軸向放大率角放大率二、共軸球面系統(tǒng)成像放大率例2：一個(gè)鏡片，前表面r1=+400cm，后表面r2=+200cm，n=1，n’=1.50，物體在前面10米遠(yuǎn)處，問成像后橫向放大率如何？解：由計(jì)算值看出：物像同側(cè)，縮小，正立，虛像對(duì)于薄鏡片，小結(jié)

單折射球面成像物像關(guān)系式單球面焦距單球面屈光力共軸球面系統(tǒng)轉(zhuǎn)面公式單球面透鏡放大率共軸球面系統(tǒng)放大率理想光學(xué)系統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)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(duì)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)算目錄CONTENTS1理想光學(xué)系統(tǒng)2理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面3牛頓公式4高斯公式5聚散度理想光學(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(duì)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(duì)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(píng)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(duì)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(duì)應(yīng)于像方唯一的一條直線，這一相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)共軛點(diǎn)。主平面——放大率

的一對(duì)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(shí)，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(huì)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(duì)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