1、第二章第二章 共軸球面系統(tǒng)的物像關(guān)系共軸球面系統(tǒng)的物像關(guān)系Chapter 2: Object-image relations of coaxial spheric system2-1 共軸球面系統(tǒng)中的光路計(jì)算公式共軸球面系統(tǒng)中的光路計(jì)算公式12 345 6789 101n2n3n4n5n6n7n8n9n10n11n?2-1 共軸球面系統(tǒng)中的光路計(jì)算公式共軸球面系統(tǒng)中的光路計(jì)算公式n Optical path calculation formulaAPCUrIrLsinsinUrrLIsinsin2. Snell law1.InnIsinsin3. UIUIIUIUCAP4.sinsinUrIr

2、LsinsinUIrrLOptical path calculation formulaUrrLIsinsin. 1InnIsinsin. 2. 3IUIUsinsin. 4UIrrLn Known:ULrnn， 光路計(jì)算公式光路計(jì)算公式n We obtain at last:UL， LUImaging locationImaging directionOptical path calculation formulan Transfer surface formula:12nn 12UU 112 dLL121n12nn 2n1L2La ab b1dULrnn， 2-2 Symbol rules

3、n Why do we need symbol rules?LLLL2-2 Symbol rulesn line segmentLet: 從左向右為正，從下向上為正。從左向右為正，從下向上為正。 L, L：由球面頂點(diǎn)算起到物像距，在左為負(fù)，在右為正。：由球面頂點(diǎn)算起到物像距，在左為負(fù)，在右為正。 r：由球面頂點(diǎn)算起到球心，球心在頂點(diǎn)左為負(fù)，在右為正。：由球面頂點(diǎn)算起到球心，球心在頂點(diǎn)左為負(fù)，在右為正。 d：由前一面頂點(diǎn)算起到下一面頂點(diǎn)，向左為負(fù)，向右為正。：由前一面頂點(diǎn)算起到下一面頂點(diǎn)，向左為負(fù)，向右為正。2-2 Symbol rulesn Angle parametersLet:以銳角來(lái)度量

4、，順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。以銳角來(lái)度量，順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。 U, U：由光軸轉(zhuǎn)向光線。：由光軸轉(zhuǎn)向光線。 ：由光軸轉(zhuǎn)向法線。：由光軸轉(zhuǎn)向法線。 I, I：由光線轉(zhuǎn)向法線。：由光線轉(zhuǎn)向法線。2-2 Symbol rulesn For examples:2-2 Symbol rulesn For examples:-U-U2-2 Symbol rulesn Reflective state:IIn Snell law:sinsinInInnnUrrLIsinsin. 1InnIsinsin. 2. 3IUIUsinsin. 4UIrrLnn適用于反射面適用于反射面2-3 球面近軸范圍內(nèi)的成像

5、性質(zhì)和近軸光路計(jì)算公式球面近軸范圍內(nèi)的成像性質(zhì)和近軸光路計(jì)算公式n A substantial example:空氣K9空氣101r502r51d0 . 11n5163. 12n0 . 11nUrrLIsinsin. 1InnIsinsin. 2. 3IUIUsinsin. 4UIrrL12AA1001L1001L1001L 11U 21U 31U969.351L591.341L227.321L2-3 球面近軸范圍內(nèi)的成像性質(zhì)和近軸光路計(jì)算公式球面近軸范圍內(nèi)的成像性質(zhì)和近軸光路計(jì)算公式n A substantial example:空氣K9空氣101r502r51d0 . 11n5163. 1

6、2n0 . 11nUrrLIsinsin. 1InnIsinsin. 2. 3IUIUsinsin. 4UIrrL191976. 0)1sin(1010100sin. 11I126608. 0sin5163. 11sin. 211II7945. 22736. 710681.11. 31U968578.35sin126608. 01010. 411UL1. First surface1001L 11U3. Second surface083826. 0)7945. 2sin(5050968578.30sin. 12I127105. 0sin15163. 1sin. 222II2884. 5302

7、4. 77945. 28085. 4. 32U952148.18sin127105. 05050. 422UL2. Transfer surface7945. 212UU968578.3012dLL2-3 球面近軸范圍內(nèi)的成像性質(zhì)和近軸光路計(jì)算公式球面近軸范圍內(nèi)的成像性質(zhì)和近軸光路計(jì)算公式Why?753! 71! 51! 31sinIIIIIIFII sinLetiI sinsiniI uU sinsinuU Paraxial rays 5, ,uuii2-3 球面近軸范圍內(nèi)的成像性質(zhì)和近軸光路計(jì)算公式球面近軸范圍內(nèi)的成像性質(zhì)和近軸光路計(jì)算公式n Paraxial optical path c

8、alculation formulaurrli. 1inni. 2. 3iuiu. 4uirrln Transfer surface formula. 112uu 112. 2dllWhen are constants.,nnrluu2ii 2 i2i u2uconstui/ lis unchanged.近軸區(qū)域成像符合點(diǎn)成像點(diǎn)近軸區(qū)域成像符合點(diǎn)成像點(diǎn)作業(yè)作業(yè)n開(kāi)始作題要寫：解或者答開(kāi)始作題要寫：解或者答 n圖中的參數(shù)或者公式要說(shuō)明或者指明圖中的參數(shù)或者公式要說(shuō)明或者指明n畫圖要美觀畫圖要美觀n得出的公式要最終求出結(jié)果得出的公式要最終求出結(jié)果4050302-4 近軸光學(xué)的基本公式和它的實(shí)際意義

9、近軸光學(xué)的基本公式和它的實(shí)際意義n Paraxial rays image perfectly.urrli. 1inni. 2. 3iuiu. 4uirrli i u ln Known:ulrnn， ul ，?), ,(ulrnnful，1. Positional relations of object and imagen Definition: Projective height h光線與球面的交點(diǎn)到光軸的距離，以光軸為計(jì)算起點(diǎn)，投射點(diǎn)光線與球面的交點(diǎn)到光軸的距離，以光軸為計(jì)算起點(diǎn)，投射點(diǎn)在光軸上為正，在光軸下為負(fù)。在光軸上為正，在光軸下為負(fù)。h1. Positional relation

10、s of object and imageulluhurrlirluiurnhninurhninun inni )(nnrhnuun1. Positional relations of object and image121n12nn 2n1d1u12uu 1h2h)(nnrhnuunn Another optical path calculation formulan Transfer surface formula12nn 12uu 1112udhh/222uhl 1. Positional relations of object and image)(nnrhnuunlhulhu , r

11、nnlnlnrlnrln1111近軸光學(xué)基本公式近軸光學(xué)基本公式n Directions: Object y and image y位于光軸上方的物和像為正，下方的物和像為負(fù)。位于光軸上方的物和像為正，下方的物和像為負(fù)?；颍夯颍阂?guī)定正方向，與正方向相同的為正，反之為負(fù)規(guī)定正方向，與正方向相同的為正，反之為負(fù)2. The relative expression of object-image size2. The relative expression of object-image sizen Definition: 放大率（放大率（Magnification）yy放大像1|縮小像1|物與像同

12、方向0物與像倒方向02. The relative expression of object-image sizen MagnificationCBAABCrlrlyyrlrlyyrlnrln1111lnnlrlrllnnlyy2. The relative expression of object-image size112222111121lnlnlnlnlnlnlnlnnnnnnnnn For thin-lens systemn When object index equals image indexlln Sometimes, for improving magnification,

13、we can improve object index, like microscope.2. The relative expression of object-image sizen Whats the use of paraxial optics1. As a criterion to scale the factual optical system.Paraxial optics is a perfect optical system so it images perfectly.AA A A AParaxial OpticsNon-paraxial OpticsAberrations

14、2. The relative expression of object-image sizen Whats the use of paraxial optics2. As a pre-design tool.Paraxial optics can solve the image position and size of factual optical system.3. As a qualitative analyses method.n 已知：一對(duì)共軛面的位置和放大率已知：一對(duì)共軛面的位置和放大率+軸上兩對(duì)共軛點(diǎn)位置軸上兩對(duì)共軛點(diǎn)位置n 則：光學(xué)系統(tǒng)成像性質(zhì)可以確定則：光學(xué)系統(tǒng)成像性質(zhì)可以

15、確定一對(duì)共軛面：橫向放大率一對(duì)共軛面：橫向放大率=1的主面；的主面；一對(duì)共軛點(diǎn)：無(wú)限遠(yuǎn)軸上物點(diǎn)和像方焦點(diǎn)；一對(duì)共軛點(diǎn)：無(wú)限遠(yuǎn)軸上物點(diǎn)和像方焦點(diǎn)；一對(duì)共軛點(diǎn)：物方焦點(diǎn)和無(wú)限遠(yuǎn)軸上像點(diǎn)。一對(duì)共軛點(diǎn)：物方焦點(diǎn)和無(wú)限遠(yuǎn)軸上像點(diǎn)。2-5 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)-主平面和焦點(diǎn)主平面和焦點(diǎn)HHFFn 一、放大率一、放大率=1的一對(duì)共軛面的一對(duì)共軛面-主平面主平面放大率放大率=1的一對(duì)共軛面稱為主平面的一對(duì)共軛面稱為主平面;物平面稱為物方主平面物平面稱為物方主平面;像平面稱為像方主平面像平面稱為像方主平面;物方主平面與光軸的交點(diǎn)物方主平面與光軸的交點(diǎn)H 稱物方主點(diǎn)稱物方主點(diǎn);像方主平面與

16、光軸的像方主平面與光軸的交點(diǎn)交點(diǎn)H稱像方主點(diǎn)稱像方主點(diǎn);物方主點(diǎn)物方主點(diǎn)H和像方主點(diǎn)和像方主點(diǎn)H是一對(duì)共軛點(diǎn)是一對(duì)共軛點(diǎn);性質(zhì)性質(zhì):光線射在物方主平面上會(huì)等高的從像方主平面射出光線射在物方主平面上會(huì)等高的從像方主平面射出.2-5 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)-主平面和焦點(diǎn)主平面和焦點(diǎn)n 二、二、Focal point of image F: 無(wú)限遠(yuǎn)軸上物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)無(wú)限遠(yuǎn)軸上物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn) 2-5 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)-主平面和焦點(diǎn)主平面和焦點(diǎn)AFFocal plane of imagen The properties of image focal po

17、int F2-5 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)-主平面和焦點(diǎn)主平面和焦點(diǎn)1. 平行于光軸的任意一條入射光線，它的出射光線一定通過(guò)平行于光軸的任意一條入射光線，它的出射光線一定通過(guò)F點(diǎn)。點(diǎn)。AFFocal plane of imagen The properties of image focal point F2-5 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)-主平面和焦點(diǎn)主平面和焦點(diǎn)2. 和光軸成一定夾角的平行光束，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，必然相交于焦和光軸成一定夾角的平行光束，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，必然相交于焦平面上一點(diǎn)。平面上一點(diǎn)。A AFocal plane of imagen 三、

18、三、Focal point of object F: 無(wú)限遠(yuǎn)軸上像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物點(diǎn)無(wú)限遠(yuǎn)軸上像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物點(diǎn) 2-5 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)-主平面和焦點(diǎn)主平面和焦點(diǎn)F AFocal plane of object1. 過(guò)物方焦點(diǎn)的入射光線，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，必然平行于光軸出射。過(guò)物方焦點(diǎn)的入射光線，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，必然平行于光軸出射。2-5 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)-主平面和焦點(diǎn)主平面和焦點(diǎn)2. 物方焦平面上軸外一點(diǎn)發(fā)出的光線，經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，為一束和物方焦平面上軸外一點(diǎn)發(fā)出的光線，經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，為一束和光軸成一定夾角的平行光束。光軸成一定夾角的平行光束。

19、n The properties of object focal point FFocal plane of objectF AA2-5 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)-主平面和焦點(diǎn)主平面和焦點(diǎn)n Focal length of object f and image f 物方焦距物方焦距f，以，以H為起點(diǎn)，向右為正，向左為負(fù)；為起點(diǎn)，向右為正，向左為負(fù)；像方焦距像方焦距f ，以，以H為起點(diǎn)，向右為正，向左為負(fù)。為起點(diǎn)，向右為正，向左為負(fù)。HHFFf f注意：焦距的定義不是以透鏡頂點(diǎn)或光心為起點(diǎn)注意：焦距的定義不是以透鏡頂點(diǎn)或光心為起點(diǎn)2-6 單個(gè)折射球面的主平面和焦點(diǎn)單個(gè)折射球面

20、的主平面和焦點(diǎn)n The principal point positions of spherical surfacePrincipal plane meets magnification =11lnnllnnl2. H and H are conjugate points, so l and l meetrnnlnlnllrnnnlln002lnnrnn0 llHH2-6 單個(gè)折射球面的主平面和焦點(diǎn)單個(gè)折射球面的主平面和焦點(diǎn)n The focal length of spherical surfaceObject focal length f lHHFf fFrnnlnlnrnnlnnnnn

21、rlf2. Image focal length f lrnnnlnnnrnlf2-6 單個(gè)折射球面的主平面和焦點(diǎn)單個(gè)折射球面的主平面和焦點(diǎn)n The relations of object and image focal lengthThe relation of f and f 2. When reflective statennnnnrlfnnrnlfnnff2rffFff FC2-7 共軸球面系統(tǒng)主平面和焦點(diǎn)位置的計(jì)算共軸球面系統(tǒng)主平面和焦點(diǎn)位置的計(jì)算n h1的選擇不影響焦點(diǎn)位置的選擇不影響焦點(diǎn)位置n 像方焦點(diǎn)像方焦點(diǎn)F到最后一面的距離稱作像方到最后一面的距離稱作像方(或后或后)焦截距

22、焦截距n 像方主平面與出射光線的交點(diǎn)必定等于像方主平面與出射光線的交點(diǎn)必定等于h1n 物方主平面可用光路可逆反向追跡光線求得物方主平面可用光路可逆反向追跡光線求得kkFuhl111ulh 1hFFlku1 2kkhHH f1kuhf 2-7 共軸球面系統(tǒng)主平面和焦點(diǎn)位置的計(jì)算共軸球面系統(tǒng)主平面和焦點(diǎn)位置的計(jì)算空氣K9空氣101r502r51d0 . 11n5163. 12n0 . 11n12783.13Fl611.16fF046.16Fl611.16fAttention: The ratio of image focal length vs. object focal lengthnnff2-

23、8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 應(yīng)用作圖法求得的像都是理想像應(yīng)用作圖法求得的像都是理想像n 理想像：物點(diǎn)成像必然交于一點(diǎn)，即像點(diǎn)理想像：物點(diǎn)成像必然交于一點(diǎn)，即像點(diǎn)n 所以只找出兩條成像光線的像方共軛光線，它們的交點(diǎn)即像點(diǎn)所以只找出兩條成像光線的像方共軛光線，它們的交點(diǎn)即像點(diǎn)n 常用的兩條光線：常用的兩條光線： 1. 物點(diǎn)發(fā)出的過(guò)物方焦點(diǎn)物點(diǎn)發(fā)出的過(guò)物方焦點(diǎn)F的光線，平行于光軸射出的光線，平行于光軸射出 2. 物點(diǎn)發(fā)出的平行于光軸的入射光線，必經(jīng)過(guò)像方焦點(diǎn)物點(diǎn)發(fā)出的平行于光軸的入射光線，必經(jīng)過(guò)像方焦點(diǎn)FFHHFAB AB2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光

24、學(xué)系統(tǒng)的理想像n 例例1：求：求F、H之間一軸外物點(diǎn)之間一軸外物點(diǎn)A的像的像AHFAFH A2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 例例2：已知共軸系統(tǒng)的四個(gè)基點(diǎn)：已知共軸系統(tǒng)的四個(gè)基點(diǎn)F、F、H和和H，求軸上物點(diǎn)的像，求軸上物點(diǎn)的像HFFHAB A2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 例例3：找出系統(tǒng)后一點(diǎn)：找出系統(tǒng)后一點(diǎn)B的像的像FHBHFBA A2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 例例4：負(fù)透鏡成像：負(fù)透鏡成像FHBHFA2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 求求A的像的像FHHFA2

25、-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 求求AB的像的像FHHFAB2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 求簿透鏡焦點(diǎn)的位置求簿透鏡焦點(diǎn)的位置HH AA2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 求簿透鏡焦點(diǎn)的位置求簿透鏡焦點(diǎn)的位置HH AA2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 求焦點(diǎn)位置和主點(diǎn)位置求焦點(diǎn)位置和主點(diǎn)位置2F2F1F1F2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 求主點(diǎn)位置求主點(diǎn)位置FFAB AB2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 作業(yè)作業(yè)

26、1：求：求AB的像的像2-8 用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像用作圖法求光學(xué)系統(tǒng)的理想像n 作業(yè)作業(yè)2：求焦點(diǎn)位置：求焦點(diǎn)位置三個(gè)新聞三個(gè)新聞n 歐洲科學(xué)家稱發(fā)現(xiàn)超光速現(xiàn)象歐洲科學(xué)家稱發(fā)現(xiàn)超光速現(xiàn)象 違背相對(duì)論違背相對(duì)論 據(jù)報(bào)道，意大利格蘭薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室下屬的一個(gè)名為OPERA的實(shí)驗(yàn)裝置接收了來(lái)自著名的歐洲核子研究中心的中微子，兩地相距730公里，中微子“跑”過(guò)這段距離的時(shí)間比光速還快了60納秒(1納秒等于十億分之一秒)。如果超光速現(xiàn)象確實(shí)存在，勢(shì)必需要新的理論解釋。有研究人員猜測(cè)，可能如弦理論預(yù)測(cè)的那樣，在空間中還存在其他未知的維度，這些中微子就是抄了其他維度的“近路”而“跑”得比光還快。n 北大

27、：饒毅表示不參選院士北大：饒毅表示不參選院士n 屠嗷嗷獲拉斯各獎(jiǎng)屠嗷嗷獲拉斯各獎(jiǎng) 2-9 Object-image relations of perfect optical systemn These relations are also called Gaussian OpticsHHFFAByxfl f x l AB yI IKK1. x ：以物方焦點(diǎn)：以物方焦點(diǎn)F為為計(jì)算起點(diǎn)，物點(diǎn)計(jì)算起點(diǎn)，物點(diǎn)A在左在左為負(fù)，在右為正。為負(fù)，在右為正。2. x ：以像方焦點(diǎn)：以像方焦點(diǎn)F為為計(jì)算起點(diǎn)，像點(diǎn)計(jì)算起點(diǎn)，像點(diǎn)A在左在左為負(fù)，在右為正。為負(fù)，在右為正。)(flxflxflxn 一、一、Newto

28、n formula2-9 Object-image relations of perfect optical systemn These relations are also called Gaussian Opticsn 一、一、Newton formulaHIFABF. 1HHFFAByxfl f x l AB yI IKKxfyyxfyy. 2FKHFBAfxyyfxyy3. Magnificationfxxf4. Newton formulaffxx 2-9 Object-image relations of perfect optical systemn Definition:HHF

29、FAByxfl f x l AB yI IKK1. l ：物距，以物方主：物距，以物方主點(diǎn)點(diǎn)H為計(jì)算起點(diǎn)，物點(diǎn)為計(jì)算起點(diǎn)，物點(diǎn)A在左為負(fù)，在右為正。在左為負(fù)，在右為正。2. l ：像距，以像方主：像距，以像方主點(diǎn)點(diǎn)H為計(jì)算起點(diǎn)，像點(diǎn)為計(jì)算起點(diǎn)，像點(diǎn)A在左為負(fù)，在右為正。在左為負(fù)，在右為正。fxlfxln 二、二、Gaussian formula2-9 Object-image relations of perfect optical systemHHFFAByxfl f x l AB yI IKKn 二、二、Gaussian formulaflxflxffxx ) )(ffflflllfllf

30、1lflf1. Gaussian formula2. Magnificationllfllf) (flflllflffflfx2-9 Object-image relations of perfect optical systemn A substantial example空氣K9空氣101r502r51d0 . 11n5163. 12n0 . 11n12783.13Fl611.16fF046.16Fl611.16fImage distance l ? Magnification =？Image height y=?When object before lens l=-100mm and o

31、bject height y=10mmF2-9 Object-image relations of perfect optical systemn 1. Newton formula954.83)046.16(1001Fllx287. 3xffx070.172xllF198. 0 xf98. 110y783.13Fl611.16fF046.16Fl611.16fFA Al l1l2l2-9 Object-image relations of perfect optical systemn 1. Gaussian formula565.100)046.16611.16(100)(1Flfll89

32、8.19fllfl070.17) (2Flfll198. 0lffl98. 110y783.13Fl611.16fF046.16Fl611.16fFA Al l1l2l2-10 Magnification of optical systemn 1. Paraxial magnificationlfflfxxflnnlyy2-10 Magnification of optical systemn 2. Axial magnification當(dāng)物點(diǎn)在物方空間沿光軸平移當(dāng)物點(diǎn)在物方空間沿光軸平移dx距離時(shí)，像點(diǎn)相應(yīng)地沿光軸平距離時(shí)，像點(diǎn)相應(yīng)地沿光軸平移移dx，則，則dx/dx稱為光學(xué)系統(tǒng)的軸向放大率

33、，用稱為光學(xué)系統(tǒng)的軸向放大率，用表示。表示。dxdx1lflf022dllfdllf222lllffldldldxdx2-10 Magnification of optical systemn 3. Angle magnification一對(duì)共軛光線，出射光線與光軸夾角的正切比上入射光線與光軸一對(duì)共軛光線，出射光線與光軸夾角的正切比上入射光線與光軸夾角的正切，稱作角放大率，用夾角的正切，稱作角放大率，用表示。表示。UUtantanuuFHHFAB ABUUhhtanlhU lhU tan1ll2-10 Magnification of optical systemn 4. Their rela

34、tionlffl122lllffl1ll2-11 Invariable formula of object-image spacelnnlyyulluhuullyunnuyJn Lagrange invariable value111yun222yun333yun111kkkyunkkkyunkkkyunyunyunJ2221112-12 物方焦距和像方焦距的關(guān)系物方焦距和像方焦距的關(guān)系lfflyyyunnuyJn 1. Magnificationn 2. Lagrange invariable valueunnuyyn 3. Angle magnificationlluuunnulfflnn

35、ffnnff1212-12 物方焦距和像方焦距的關(guān)系物方焦距和像方焦距的關(guān)系ff2Newtonfxx：n 1. 空氣中兩焦距的關(guān)系空氣中兩焦距的關(guān)系n 2. 物像位置關(guān)系物像位置關(guān)系111Gaussianfll：n 3. 放大率放大率垂軸：垂軸：lllffl軸向：軸向：2222lllffl角度：角度： lln 4. 放大率之間的關(guān)系放大率之間的關(guān)系2-12 物方焦距和像方焦距的關(guān)系物方焦距和像方焦距的關(guān)系習(xí)題習(xí)題7 習(xí)題習(xí)題82-13 Nodal plane and nodelluun Angle magnificationFHHFJ JUU當(dāng)當(dāng)=1的一對(duì)共軛面稱節(jié)平面，節(jié)平面與光軸的交點(diǎn)稱節(jié)

36、點(diǎn)；的一對(duì)共軛面稱節(jié)平面，節(jié)平面與光軸的交點(diǎn)稱節(jié)點(diǎn)；物空間的稱物方節(jié)平面和物方節(jié)點(diǎn)，用物空間的稱物方節(jié)平面和物方節(jié)點(diǎn)，用J表示；像空間的稱像方表示；像空間的稱像方節(jié)平面和像方節(jié)點(diǎn)，用節(jié)平面和像方節(jié)點(diǎn)，用J表示；表示；所有通過(guò)物方節(jié)點(diǎn)所有通過(guò)物方節(jié)點(diǎn)J的光線，必定通過(guò)像方節(jié)點(diǎn)的光線，必定通過(guò)像方節(jié)點(diǎn)J，并平行于入，并平行于入射光線射出。射光線射出。2-13 Nodal plane and nodelluun Angle magnification1fxxffflfflxffxn Nodes1xffxfxfxJJ2-13 Nodal plane and noden Discuss fxJfxJIf

37、 indexes are the same for object and image, sofffxJfxJFHHFJ Jf fJ point is just the H; J point is just the H.2-13 Nodal plane and node J2-14 無(wú)限遠(yuǎn)物體理想像高的計(jì)算公式無(wú)限遠(yuǎn)物體理想像高的計(jì)算公式?yytan)tan(ffyFHHF y fftan)tan(ffynn Field angle以光學(xué)軸為起點(diǎn)轉(zhuǎn)向光線的順時(shí)銳角為正以光學(xué)軸為起點(diǎn)轉(zhuǎn)向光線的順時(shí)銳角為正2-14 無(wú)限遠(yuǎn)物體理想像高的計(jì)算公式無(wú)限遠(yuǎn)物體理想像高的計(jì)算公式tanfy FHHFy ff

38、2-15 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合理想光學(xué)系統(tǒng)的組合，光學(xué)間隔，以第一個(gè)透鏡的像方焦點(diǎn)為起點(diǎn)，第二個(gè)透鏡的，光學(xué)間隔，以第一個(gè)透鏡的像方焦點(diǎn)為起點(diǎn)，第二個(gè)透鏡的物方焦點(diǎn)在右為正，在左為負(fù)。物方焦點(diǎn)在右為正，在左為負(fù)。d，間距，以第一個(gè)透鏡的像方主面為起點(diǎn)，第二個(gè)透鏡的物方，間距，以第一個(gè)透鏡的像方主面為起點(diǎn)，第二個(gè)透鏡的物方主面在右為正，在左為負(fù)。主面在右為正，在左為負(fù)。xF、xF、lF、lF分別以分別以F1、F2、H1、H2 為起點(diǎn)，到系統(tǒng)物方焦為起點(diǎn)，到系統(tǒng)物方焦點(diǎn)點(diǎn)F和系統(tǒng)像方焦點(diǎn)和系統(tǒng)像方焦點(diǎn)F的距離的距離2-15 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合理想光學(xué)系統(tǒng)的組合n Focal point positi

39、ons11ffxF)( 22ffxF11ffxF22ffxF2-15 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合理想光學(xué)系統(tǒng)的組合n Focal length1.221FHIFHM2221FxffHIHM2.122111FHIFHI212211ffHIHI212ffxffF3.21fff2-15 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合理想光學(xué)系統(tǒng)的組合n Focal lengthSuppose: The index of object is n1; the index of image is n3; and the index between the two lenses is n2.nnff312131nnffnnff1211nnff

40、2322nnff132121nnffff21fff2-15 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合理想光學(xué)系統(tǒng)的組合n Diopter21ffd21 ffd21fff1121212221ffdfffffffIf the second lens is in the air space1112121ffdfff2-15 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合理想光學(xué)系統(tǒng)的組合n DiopterDefination: The diopter is the reciprocal of the focal length of image.1f2121dSo 1112121ffdfffFor thin-lens and being very near212-15 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合理想光學(xué)系統(tǒng)的組合n Summary1. Focal point positions11ffxF22ffxF2. Focal length21fff21fff3. Diopter2121dn An example2-15 理想光學(xué)系