第二章共轴球面系统的物像关系思维导图

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2024-04-11

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共轴球面

物像关系

球面系统

基面，基点，主点，焦点等内容讲解

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思维导图大纲

2-5 共轴理想光学系统的基面和基点

一、主平面与主点

1.主平面

定义：垂轴放大率为＋1的一对共轭面

物平面称为物方主平面，对应的像平面称为像方主平面

主平面的性质：

假定物空间的任意一条光线和物方主平面的交点为B，它的共轭光线和像方主平面交于B'点，则B和B'距光轴的距离相等。

2. 主点

定义：主平面和光轴的交点

物方主点（第一主点）---物方主平面和光轴的交点像方主点（第二主点）---像方主平面和光轴的交点

二、焦点与焦平面

1.像方焦点与像方焦平面

像方焦点：无限远的轴上物点所对应的像点，又称为第二主焦点或后主焦点（F'）

像方焦平面：过像方焦点F'且垂直于系统主光轴的平面。又称为第二焦平面或后焦面

像方焦点和像方焦平面的性质：

①平行于光轴入射的任一条光线，其共轭光线一定通过F '点

②和光轴成一定夹角(小角度)的平行光束，通过光学系统后，必相交于像方焦平面上同一点。

2.物方焦点与物方焦平面

物方焦点：无限远的轴上像点所对应的物点，又称为第一主焦点或前主焦点（F）

物方焦平面：过物方焦点且垂直于系统主光轴的平面。又称为第一焦平面或前焦面

物方焦点和物方焦平面的性质：

①过物方焦点入射的任意光线，通过光学系统后平行于光轴

②由物方焦平面上轴外任意一点发出的所有光线，通过光学系统后，对应一束和光轴成一定夹角(小角度)的平行光线

三、焦距与光焦度

1.焦距：主点和焦点之间的距离

物方焦距（前焦距）：物方主点到物方焦点的距离

物方焦距f——以H为起点计算到F，由左向右为正

像方焦距（后焦距）：像方主点到像方焦点的距离

像方焦距f' ——以H'为起点计算到F'，由左向右为正

2. 光学系统的光焦度

光焦度:又称焦度。像空间折射率与系统像方焦距（以米为单位）的比值

置于空气中的光学系统，其光焦度为该光学系统像方焦距（以米为单位）的倒数

光焦度绝对值越大或焦距绝对值越短，则出射光束相对入射光束的偏折越大

光焦度的单位：屈光度，用D表示

屈光度又称折光度。空气中，像方焦距为+1米的光学系统的光焦度为一个屈光度，即1D

光焦度是光学系统会聚（φ>0）或发散（φ<0）本领的量度。

2-6 单个折射球面的主点和焦点

一、单球面的主点位置

垂轴放大率为＋1，且主点H、H'为共轭点

物距l：顶点起算,从物点到球面顶点的距离

像距l'：顶点起算,从像点到球面顶点的距离

单球面的两个主点（H和H'）与球面的顶点重合；其物方主平面和像方主平面即为过球面顶点的切平面

二、单球面焦距公式

1. 单折射球面

2. 单反射球面

反射球面的焦点位于球心和顶点的中间,且物方焦距等于像方焦距,物方焦点与像方焦点重合

空气中

①单反射球面的光焦度表达式

②单凸面镜、凹面镜对光的作用

单凸面镜：r>0,Ф<0, 对光发散作用

单凹面镜: r<0,Ф>0, 对光会聚作用

2-7 共轴球面系统的主点和焦点

一、像方焦点的确定方法

利用近轴光路计算公式和像方焦点的定义，计算任意一条(h1≠0)平行于光轴入射的近轴光线，它通过光学系统以后和光轴的交点即为像方焦点。

二、像方主平面的确定方法

延长入射的平行光线和其共轭的出射光线，使之相交于一点B'，该交点一定位于像方主平面上，过该交点作垂直于光轴的平面，即为像方主平面。该平面与和光轴的交点H'即为像方主点

一、像方焦点的确定方法思维导图模板大纲

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