1.2光学系统与物象关系

1、 光学系统 1.1.定义：定义：将各种光学元件（反射镜，透镜，棱镜） 按一定方式组合起来，由物体发出的光线，经过这些 光学零件的反射或折射后，按照我们的需要改变传播 方向，随后射出光学系统，从而满足一定的使用要求 的光路系统。 例如望远镜，显微镜，放大镜都是人们根据生活需要 制造的光学器件。在后面的学习中会专门为大家介绍 他们的光学系统特点及构成。 2.2.常见简单光学零件常见简单光学零件 反射镜 反射镜它是一种利用反射定律工作的光学元件。反射 镜按形状可分为平面反射镜、球面反射镜和非球面反 射镜三种；按反射程度，可分成全反反射镜和半透半 反反射镜。它是在在光学玻璃的背面，镀一层金属银 (或铝

2、)薄膜，使入射光反射的光学元件。 镜子就是最常见平面反射镜；常见球面反射镜为凸面 镜和凹面镜。 透镜 透镜是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种 光学元件。透镜是折射镜，其折射面是两个球面 （球面一部分），或一个球面（球面一部分）一个 平面的透明体。它所成的像有实像也有虚像。透镜 一般可以分为两大类：凸透镜和凹透镜。 凸透镜：中间厚，边缘薄，有双凸、平凸、凹凸三 种； 凹透镜：中间薄，边缘厚，有双凹、平凹、凸凹三 种。 棱镜 棱镜是透明材料（如玻璃、水晶等）做成的多面体。 根据主截面的形状可分成三棱镜、直角棱镜、五角棱 镜等。在潜望镜、双目望远镜等仪器中改变光的进行 方向，从而调整其成像位置

3、的称“全反射棱镜”，一 般都采用直角棱镜。 3.3.光学系统的划分光学系统的划分 球面系统与非球面系统 组成光学系统的光学零件均为球面，称为“球面系 统”，反之称为“非球面系统”。 在各种不同形式的曲面中，目前能比较方便的大量生 产的只限于球面和平面。 共轴光学系统和非共轴光学系统 如果组成光学系统的各个光学零件的表面曲率在一条 直线上，则光学系统称为“共轴光学系统”，该直线 叫做光轴。反之，称为“非共轴光学系统”。 光学系统中大部分为共轴光学系统，非共轴光学系统 较少使用。 共轴球面光学系统 在球面系统中，表面各点的曲率半径圆心在同一条直 线上，由于球面对于通过求新的任意一条直线对称， 因此

4、这条直线就是系统的光轴。这样的光学系统称 “共轴球面光学系统”。 实际上共轴球面光学系统都是由不同形状的透镜构成， 因此单个透镜是共轴球面系统的基本组元。（end） 物象关系 物象的概念物象的概念 光学系统对目标物体成像，目标物体发出的光线在未 经过光学系统传播之前都称为物方光线，物方光线的 会聚点处称为物，经过光学系统传播后的光线称为像 方光线，像方光线的会聚点称为像。物体有实物和虚 物之分，像也有实像和虚像。 实际光线相交的点为实物点或实像点，而由实际光线 的延长线相交所形成的点为虚物点或虚像点。 平面镜成像 水淹不灭的蜡烛 平面镜又称为平面反射镜，是光学系统中最简单而且 也是唯一能成完善

5、像的光学零件。下面我们就来研究 下单平面镜的成像规律以及成像特点。 1.1.单平面镜成像单平面镜成像 虚像 2.2.单平面镜成像规律与特点单平面镜成像规律与特点 像与物等大。 像与物距平面镜等距。 像与物对应点连线与平面镜垂直。 像与物左右对称。 A BB 平面镜成像的光路图 A 垂直于镜面，距离相等。 凸透镜成像 凸透镜在生活中的应用十分广泛，照相机，投影仪， 望远镜等常见光学仪器都包含凸透镜。研究凸透镜的 成像规律有助于我们理解这些光学仪器的工作原理。 1.1.凸透镜的聚光作用凸透镜的聚光作用 2.2.凸透镜的成像规律凸透镜的成像规律 请同学们自己观察研究凸透镜成像的实验现象，记录 实验数

6、据。 物距 （u） 像距 (v) 像像距（v）物距 （u）关系 正/倒大/小实/虚 焦距f 物距u 像距v 已知f=10 单位cm 20 30 20 15 10 5 13.3 15 30 40倒立 缩小 实像 实像等大 实像放大 实像 缩小 正立 倒立 倒立 倒立 虚像放大 不成像 u2f,fv2f u=2f,v=2f fu2f u=f,v无穷远 uf,vu 像物同侧 研究凸透镜成像的实验研究凸透镜成像的实验 3.3.凸透镜的成像规律及应用凸透镜的成像规律及应用 (1)物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像； (2)物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像； (3)物距大于1倍焦距而小于2倍焦距时，成倒立、放大 的实像； (4)物距等于焦距时，不成像 ； (5)物距小于焦距时，成正立、放大的虚像。 照相机 测焦距 投影仪，幻灯机 探照灯 放大镜 4.4.图解凸透镜的成像图解凸透镜的成像 三条特殊光线：入射光平行于光轴，经凸透镜折射后 过焦点；入射光过光心，传播方向不变;入射光过焦点， 经凸透镜折射后平行于光轴。 A B A B 5.5.凸透镜的成像规律结论凸透镜的成像规律结论 一倍焦距分虚实 两倍焦距分大小 物近像远像变大 物远像近像变小 请同学们根据凸透镜成像的三条特殊光线做出一物体 于两倍焦距，两倍焦距一倍焦距之内及一倍焦距内的 光路图。 A B A B