第二章几何光学.优秀PPT.ppt

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1、第第二二章章 几几何何光光学学成成像像第一节第一节 成成 像像一、实像与虚像实物与虚物一、实像与虚像实物与虚物 1 1、同（单）心光束：各光线本身或其延长线交于同、同（单）心光束：各光线本身或其延长线交于同 一点的光束。一点的光束。3、实像与虚像：假如像点是真实光线的会聚点则称、实像与虚像：假如像点是真实光线的会聚点则称 该像点为实像；假如是光线的反向延长线的会聚该像点为实像；假如是光线的反向延长线的会聚 点，则该像点为虚像。点，则该像点为虚像。2、光具组：由若干反射面或折射面组成的光学系统。、光具组：由若干反射面或折射面组成的光学系统。PPPP P第第二二章章 几几何何光光学学成成像像4、实

2、物与虚物、实物与虚物QQQL1L2实物：对于某个光具组，入射的发散同心光束的发散实物：对于某个光具组，入射的发散同心光束的发散 中心称为实物。中心称为实物。虚物：对于某个光具组，入射的会聚同心光束的会聚虚物：对于某个光具组，入射的会聚同心光束的会聚 中心称为虚物。中心称为虚物。二、物方和像方二、物方和像方 物与像的共轭性物与像的共轭性 志向光具组：能使任何同心光束保持同心性的光志向光具组：能使任何同心光束保持同心性的光具组。具组。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像三、物像之间的等光程性三、物像之间的等光程性QQQL1L2n1n2n3物点和像点之间各光线的光程相等。物点和像点之间各光线的光程

3、相等。第一次成像：第一次成像：其次次成像：其次次成像：整个成像过程：整个成像过程：虚光程虚光程第第二二章章 几几何何光光学学成成像像符号规定：当光线从左至右时符号规定：当光线从左至右时（1）物点在顶点左边，物距为正）物点在顶点左边，物距为正s0；反之为负；反之为负s0；反之为负；反之为负s0；反之为负；反之为负s0；反之为负；反之为负r0；反；反 之，高度之，高度y（y）0；反之为负；反之为负s0；反之为负；反之为负s0；反之为负；反之为负s0；反之为负；反之为负r0。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像第三节第三节 薄透镜薄透镜QQ1Qs1s2s2s1A1A2nnLn12d透镜放在空气中透

4、镜放在空气中一、焦距公式一、焦距公式第第二二章章 几几何何光光学学成成像像薄透镜：厚度远远小于物距（像距）的透镜。薄透镜：厚度远远小于物距（像距）的透镜。凸透镜凸透镜凹透镜凹透镜概念：凸透镜；凹透镜；主截面；孔径概念：凸透镜；凹透镜；主截面；孔径;光心光心二、成像公式二、成像公式高斯公式高斯公式:牛顿公式牛顿公式:OFFQQxfxf第第二二章章 几几何何光光学学成成像像三、密接透镜组三、密接透镜组光焦度光焦度光焦度单位：屈光度，记为光焦度单位：屈光度，记为D；即当焦距以米为单位；即当焦距以米为单位时，它的倒数单位为时，它的倒数单位为D。眼镜的度数为屈光度的眼镜的度数为屈光度的100倍。倍。四、

5、焦面四、焦面物方焦面；第一焦面；前焦面物方焦面；第一焦面；前焦面像方焦面；其次焦面；后焦面像方焦面；其次焦面；后焦面副光轴，主光轴副光轴，主光轴第第二二章章 几几何何光光学学成成像像FPOFFF五、作图法五、作图法1、三条特殊光线法、三条特殊光线法FF第第二二章章 几几何何光光学学成成像像2、副轴法、副轴法FFABPFaB、过物方焦点做出物方焦平面交入射光线与一点、过物方焦点做出物方焦平面交入射光线与一点A A。、过、过A A做副轴，过做副轴，过B B点做光线点做光线BPBP平行于副轴，则光平行于副轴，则光线线BPBP与主轴的交点即为像点。与主轴的交点即为像点。注：注：真实光线、实物、实像、主

6、轴、透镜是实线，真实光线、实物、实像、主轴、透镜是实线，其余为虚线。其余为虚线。六、透镜组成像六、透镜组成像第第二二章章 几几何何光光学学成成像像第四节第四节 志向光具组理论志向光具组理论一、志向成像与共线变换一、志向成像与共线变换1、志向光具组、志向光具组物方的物方的同心光束同心光束应当转化为像方的应当转化为像方的同心光束同心光束。2、共线变换、共线变换共轭点、共轭线、共轭面共轭点、共轭线、共轭面3、志向光具组的轴对称性质、志向光具组的轴对称性质（1）光轴上任何一点的共轭点仍在光轴上。）光轴上任何一点的共轭点仍在光轴上。（2）垂直于光轴的平面共轭面仍与光轴垂直。）垂直于光轴的平面共轭面仍与光

7、轴垂直。（3）同一平面内横向放大率相同，不同平面内横向）同一平面内横向放大率相同，不同平面内横向 放大率会有不同。放大率会有不同。（4）望远系统：平行于光轴的光束的共轭光束仍与）望远系统：平行于光轴的光束的共轭光束仍与 光轴平行。光轴平行。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像二、志向光具组的基点和基面二、志向光具组的基点和基面物像之间的共轭关系完全由几对特殊的点和面所决物像之间的共轭关系完全由几对特殊的点和面所决定，即共轴志向光具组的基点和基面。定，即共轴志向光具组的基点和基面。1、基点、基点物方焦点和像方焦点物方焦点和像方焦点物方主点和像方主点物方主点和像方主点2、基面、基面物方焦平面和像

8、方焦平面物方焦平面和像方焦平面物方主平面和像方主平面物方主平面和像方主平面物方节点和像方节点物方节点和像方节点第第二二章章 几几何何光光学学成成像像QFO1O2FQnHH三、物像关系三、物像关系1、成像公式、成像公式QFHHFQxx第第二二章章 几几何何光光学学成成像像2、横向放大率与角放大率、横向放大率与角放大率HHQQu-uss亥姆霍兹亥姆霍兹-拉格郎日定理：拉格郎日定理：第第二二章章 几几何何光光学学成成像像3、节点、节点HHQQ-u-uFFNN节点：轴上角放大率为节点：轴上角放大率为1的一对共轭点分别称为物的一对共轭点分别称为物 方节点与像方节点。方节点与像方节点。注：有些状况下物方节

9、点与像方节点是与物方主点注：有些状况下物方节点与像方节点是与物方主点 和像方主点重合的。和像方主点重合的。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像四、惠更斯目镜与冉斯登目镜四、惠更斯目镜与冉斯登目镜1、惠更斯目镜、惠更斯目镜组成：同材料平凸透镜，组成：同材料平凸透镜，f f场场=3f=3f视视，间距等于视镜焦，间距等于视镜焦距的距的2 2倍。倍。特点：配备叉丝会有象差，视角可达特点：配备叉丝会有象差，视角可达400400，在，在250250范围范围内更清晰。内更清晰。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像2 2、冉斯登目镜、冉斯登目镜组成：同材料平凸透镜，焦距相等，凸面相向平面组成：同材料平凸透

10、镜，焦距相等，凸面相向平面向背，间距等于焦距的向背，间距等于焦距的2/32/3。特点：可以在特点：可以在Q Q点即整个目镜的物方焦平面上装分点即整个目镜的物方焦平面上装分划板。划板。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像第五节第五节 光学仪器光学仪器一、投影仪一、投影仪sfs第第二二章章 几几何何光光学学成成像像二、照相机二、照相机第第二二章章 几几何何光光学学成成像像第第二二章章 几几何何光光学学成成像像三、眼睛三、眼睛第第二二章章 几几何何光光学学成成像像折射率折射率n4/3光焦度光焦度58.48m-1折射面的曲折射面的曲率半径率半径R5.7mm网膜的曲率网膜的曲率半径半径R9.8mm物方

11、焦距物方焦距f-17.1mm像方焦距像方焦距f 22.8mm人眼的调整功能人眼的调整功能1 1、变更眼睛的焦距使距离不同的物体都能在视网、变更眼睛的焦距使距离不同的物体都能在视网 膜上形成清晰的像，这个过程称为眼睛的调整。膜上形成清晰的像，这个过程称为眼睛的调整。眼睛能看清的最远点称为远点（无穷远）；眼睛能看清的最远点称为远点（无穷远）；眼睛能看清的最近点称为近点（眼睛能看清的最近点称为近点（25cm25cm）。）。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像2 2、眼睛的矫正、眼睛的矫正远点在眼前有限距离的眼称为近视眼；近点变远的远点在眼前有限距离的眼称为近视眼；近点变远的眼称为远视眼。眼称为远视

12、眼。散光眼：眼睛在眼角膜和晶状体的两个对称平面上散光眼：眼睛在眼角膜和晶状体的两个对称平面上 的焦距不同物点成像为两条线，分别包含的焦距不同物点成像为两条线，分别包含 在两对称平面内，这种眼睛会带来色散。在两对称平面内，这种眼睛会带来色散。矫正方法：配带合适光焦度的透镜。矫正方法：配带合适光焦度的透镜。矫正方法：配带柱面透镜矫正方法：配带柱面透镜第第二二章章 几几何何光光学学成成像像视角视角最小辨别角：能够辨别的两点对眼睛所张的视角。最小辨别角：能够辨别的两点对眼睛所张的视角。黄斑区的最小辨别角接近黄斑区的最小辨别角接近1，当在夜间时眼睛的最小，当在夜间时眼睛的最小辨别角或许为辨别角或许为10

13、以上。以上。眼睛的水平视场角约为眼睛的水平视场角约为1600，垂直方向约为，垂直方向约为1300，但是只有但是只有67的范围内才能看清晰。的范围内才能看清晰。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像四、放大镜四、放大镜记为记为:M:M第第二二章章 几几何何光光学学成成像像五、显微镜五、显微镜第第二二章章 几几何何光光学学成成像像注：注：第第二二章章 几几何何光光学学成成像像六、望远镜六、望远镜通过望远镜所视察的像实际并不比原物大通过望远镜所视察的像实际并不比原物大,只是相当只是相当于把远处的物体移近于把远处的物体移近,增大视角增大视角,以利视察以利视察.第第二二章章 几几何何光光学学成成像像开普

14、勒望远镜开普勒望远镜第第二二章章 几几何何光光学学成成像像第第二二章章 几几何何光光学学成成像像第第二二章章 几几何何光光学学成成像像伽利略望远镜伽利略望远镜第第二二章章 几几何何光光学学成成像像伽利略制伽利略制造的两架造的两架望远镜，望远镜，现保藏于现保藏于意大利佛意大利佛罗伦萨科罗伦萨科学博物学博物馆。馆。第第二二章章 几几何何光光学学成成像像七、棱镜光谱仪七、棱镜光谱仪第第二二章章 几几何何光光学学成成像像SABCDi1i2i1i2bf S角色散率：角色散率：第第二二章章 几几何何光光学学成成像像其次章总结其次章总结成像成像光学仪器光学仪器成像理论成像理论成像公式成像公式符号法则符号法则像与物的虚实像与物的虚实共轭与等光程共轭与等光程志向光具组志向光具组单个球面的折射单个球面的折射轴上的物点轴上的物点傍轴物点傍轴物点薄透镜薄透镜志向光具组志向光具组基点和基面基点和基面作图作图光焦度光焦度