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《第2章 共軸球面系統(tǒng).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第2章球面和球面系統(tǒng)主要內(nèi)容：符號(hào)規(guī)則；光線經(jīng)過(guò)單個(gè)折射球面的光路計(jì)算公式；單個(gè)折射球面成像放大率及拉赫不變量；共軸球面系統(tǒng)的轉(zhuǎn)面公式、放大率和拉赫公式；球面反射鏡的物像位置關(guān)系公式及成像放大率。重點(diǎn):符號(hào)規(guī)則；近軸光線經(jīng)單個(gè)折射球面的物像關(guān)系公式；共軸球面系統(tǒng)的轉(zhuǎn)面公式、拉赫公式和放大率。難點(diǎn)：近軸光線的物像位置關(guān)系公式；單個(gè)折射球面的拉赫不變量；共軸球面系統(tǒng)的轉(zhuǎn)面公式、拉赫公式和放大率。入射光線物體光學(xué)系統(tǒng)像物點(diǎn)出射光線單個(gè)折射球面規(guī)律像點(diǎn)主要內(nèi)容:符號(hào)規(guī)則光線經(jīng)單個(gè)折射球面的實(shí)際光路計(jì)算公式光線經(jīng)單個(gè)折射球面的近軸光路計(jì)算公式近軸物像位置關(guān)系公式單個(gè)折射
2、球面的成像放大率2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射一、概念1.子午平面：包含光軸的平面。2.截距：物方截距——物方光線與光軸的交點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離；像方截距——像方光線與光軸的交點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離。3.孔徑角：物方孔徑角——物方光線與光軸的夾角；像方孔徑角——像方光線與光軸的夾角。分界面有左右，球面有凹凸，光軸有上方下方，如何區(qū)別？二、符號(hào)規(guī)則1.光線傳播方向：規(guī)定光線從左向右傳播為正。2.線段：沿軸線段:以頂點(diǎn)O為基準(zhǔn)，左負(fù)右正；垂軸線段:(h)以光軸為準(zhǔn)，上正下負(fù)；間隔d：以前一個(gè)面為基準(zhǔn)，左負(fù)右正。2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射3.角度
3、：光軸與光線組成角度：光軸以銳角方向轉(zhuǎn)到光線，順時(shí)針正逆時(shí)針負(fù)；光線與法線組成角度：光線以銳角方向轉(zhuǎn)到法線，順正逆負(fù)；光軸與法線組成角度(φ)：光軸以銳角方向轉(zhuǎn)到法線，順正逆負(fù)。注：優(yōu)先性：光軸、光線、法線。2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射三、光線經(jīng)單個(gè)折射球面的實(shí)際光路計(jì)算公式1.由入射光線求出射光線：已知r，n，n’，L，U,求L’，U’。利用正弦定理、折射定律和外角定理可得2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射結(jié)論：出射光線的位置坐標(biāo)L’是入射孔徑角U的函數(shù)，不同U的入射光線經(jīng)球面折射后不交于一點(diǎn)，成像不完善。2.物點(diǎn)位于軸上無(wú)限遠(yuǎn):
4、它發(fā)出的光束是平行于光軸的平行光束，即，此時(shí)光線的入射角可用下式計(jì)算：2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射四、光線經(jīng)單個(gè)折射球面的近軸光路的計(jì)算公式1.概念：近軸光線：與光軸很靠近的光線，角度的正弦值、正切值可以用角度的弧度值代替.近軸區(qū)：近軸光線所在的區(qū)域。其中有關(guān)的量用小寫字母表示：近軸區(qū)沒(méi)有明確界限，由允許的相對(duì)誤差大小確定.相對(duì)誤差大?。?.1%——各角度小于5°2.近軸光線的光路計(jì)算公式：光線平行于光軸:光線的入射角用光線的入射高度表示為：2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射3.成像性質(zhì)：由近軸光線光路計(jì)算公式可知，當(dāng)角度u擴(kuò)大或減
5、小K倍，i,i’,u’均擴(kuò)大或縮小K倍。結(jié)論：當(dāng)入射光線的u改變時(shí)，值不變，即由同一物點(diǎn)發(fā)出的近軸光線，經(jīng)單個(gè)折射球面折射后交于同一點(diǎn)，成完善像。軸外點(diǎn)近軸光線成像：對(duì)于單個(gè)折射球面，如果Ｂ點(diǎn)離主光軸很近，則Ｂ點(diǎn)發(fā)出的近軸光線相對(duì)于主光軸來(lái)說(shuō)也是近軸光線，經(jīng)球面折射后交于一點(diǎn)。結(jié)論：位于近軸區(qū)的軸外物點(diǎn)，利用近軸光線成像時(shí)，符合點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的理想成像關(guān)系。2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射4.物像位置關(guān)系公式（)像的位置只與物點(diǎn)的位置和折射球面的結(jié)構(gòu)及物像方介質(zhì)折射率有關(guān)。2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射顛倒相除3.近軸光線經(jīng)折射球面計(jì)算的其他形式近軸光線滿足：推導(dǎo)出下面
6、的公式（1）式表示物像位置的關(guān)系；（2）式稱為阿貝不變量公式，它表示單個(gè)折射球面物方和像方的Q值相等；（3）式表示近軸光線經(jīng)球面折射后物像方孔徑角的關(guān)系。例題：有一折射球面，其參數(shù)為物距為，求像距的值。2.1光線經(jīng)單個(gè)折射球面的折射主要內(nèi)容：垂軸平面物體以細(xì)光束經(jīng)折射球面成像單個(gè)折射球面的近軸光線成像放大率三種放大率的關(guān)系拉赫不變量2.2單個(gè)折射球面的成像放大率 及拉赫不變量2.2單個(gè)折射球面的成像放大率 及拉赫不變量一、垂軸平面物體以細(xì)光束成像A’是A的完善像點(diǎn)，根據(jù)物像之間等光程性，可知面是面的細(xì)光束像。根據(jù)物像位置關(guān)系公式知，B點(diǎn)的像在面左側(cè).結(jié)論：如果
7、物是垂軸平面物體，則它經(jīng)過(guò)單個(gè)折射球面折射后，它的細(xì)光束像不再是平面，而是一個(gè)比面更彎曲的曲面，成像不完善——像面彎曲。如果在軸上點(diǎn)A附近從球面上取一小塊面積并把它的細(xì)光束像記為，當(dāng)面積足夠小時(shí)，可近似認(rèn)為物和像均為在兩球面的切平面上。結(jié)論：當(dāng)物體以細(xì)光束成像時(shí)，只有位于近軸區(qū)的物體才能成完善像。二、單個(gè)折射球面成像的放大率及拉赫不變量像的大小、正倒、虛實(shí)？1.垂直放大率：像高與物高之比，或稱為橫向放大率。2.2單個(gè)折射球面的成像放大率及拉赫不變量物體位置物像位置關(guān)系公式像的位置根據(jù)三角形相似，得因此橫向放大率為：2.2單個(gè)折射球面的成像放大率 及拉赫不變量討
8、論：結(jié)論:垂軸放大率與物體的大小無(wú)關(guān)，
