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理想光學(xué)系統(tǒng)與共線成像理論

2011-01-19

一、基本概念

1、高斯光學(xué)：

暫時(shí)拋開(kāi)光學(xué)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu) 將一般僅在光學(xué)系統(tǒng)的近軸區(qū)存在的完善成像拓展成在任意大的空間中以任意寬的光束都成完善像的理想模型, 這個(gè)理想模型就是理想光學(xué)系統(tǒng)。

理想光學(xué)系統(tǒng)理論是在1841年由高斯所提出來(lái)的，所以理想光學(xué)系統(tǒng)理論又被稱(chēng)為“高斯光學(xué)”。

2、共軛：

將這種物像對(duì)應(yīng)關(guān)系叫做“共軛”。

3、共線成像：

這種點(diǎn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)、直線對(duì)應(yīng)直線、平面對(duì)應(yīng)平面的成像變換謂之共線成像。

二、共軸理想光學(xué)系統(tǒng)的成像性質(zhì)

1、位于光軸上的物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的共軛像點(diǎn)必然在光軸上；位于過(guò)光軸的某一截面內(nèi)的物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的共軛像點(diǎn)必位于該平面內(nèi)，且在物面的共軛像面內(nèi)；光軸的任意截面成像性質(zhì)都相同；垂直于光軸的物平面，它的共軛像平面也必然垂直于光軸。

2、垂直于光軸的平面物與其共軛平面像的幾何形狀完全相似，即：在垂直于光軸的同一平面內(nèi)，物體的各部分具有相同的放大率β。

3、一個(gè)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)，如果已知兩對(duì)共軛面的位置和放大率，或者一對(duì)共軛面的位置和放大率，以及軸上兩對(duì)共軛點(diǎn)的位置，則其它一切物點(diǎn)的共軛像點(diǎn)都可以根據(jù)這些已知的共軛面和共軛點(diǎn)來(lái)表示。

基面和基點(diǎn)：

通常將這些已知的共軛面和共軛點(diǎn)分別稱(chēng)為共軸系統(tǒng)的“基面”和“基點(diǎn)”。

作圖法證明：

①已知兩對(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，以及軸上兩對(duì)共軛點(diǎn)的位置