应用光学第八章

1、第八章第八章 光线的光路计算光线的光路计算 81 概述概述一、光线计算三大类一、光线计算三大类1. 子午面内的光线光路计算子午面内的光线光路计算近轴光：近轴光：求各基点位置及焦距求各基点位置及焦距理想像点的位置及像的大小理想像点的位置及像的大小入瞳和出瞳的位置及大小入瞳和出瞳的位置及大小远轴光：远轴光：子午面内实际光线的位置和子午面内实际光线的象差。子午面内实际光线的位置和子午面内实际光线的象差。2. 沿轴外点主光线的细光束光线光路计算沿轴外点主光线的细光束光线光路计算 求细光束成象的子午场曲，弧矢场曲及象散。求细光束成象的子午场曲，弧矢场曲及象散。3. 子午面外的光线或空间光线的光路计算子午

2、面外的光线或空间光线的光路计算 求得光学系统空间光线的子午象差和弧矢象差，全面了解求得光学系统空间光线的子午象差和弧矢象差，全面了解 系统的成象特性。系统的成象特性。 二、光线光路计算过程二、光线光路计算过程1. 给出或求出每个折射面的光学参数：给出或求出每个折射面的光学参数：l，l，u，u， L，sinU，L， sinU等等 2. 由像差计算公式，计算各个折射面的像差贡献，了解整个光学系由像差计算公式，计算各个折射面的像差贡献，了解整个光学系统的像差。（像差公式与光学参数有关）统的像差。（像差公式与光学参数有关）3. 轴上点及轴外点成像采用相同计算公式（近轴光或远轴光）轴上点及轴外点成像采用

3、相同计算公式（近轴光或远轴光）初始坐标初始坐标轴上点：物点位置轴上点：物点位置l和孔径角和孔径角u轴外点：入瞳位置轴外点：入瞳位置lZ和和 视场角视场角uZ 82 子午面内的光线光路计算公式子午面内的光线光路计算公式一、近轴光线的光路计算一、近轴光线的光路计算1. 轴上点近轴光的计算（第一近轴光线）轴上点近轴光的计算（第一近轴光线）1）单个折射面：）单个折射面：uirrliiuuinniurrli2）K个折射面转面公式：个折射面转面公式：123121122311212312,kkkkkkknnnnnndlldlldlluuuuuu3）光线平行光轴入射）光线平行光轴入射：（：（u1=0，l1=

4、）111rhi已知已知l， u，求，求 l，u4）校对：）校对：ulluh 注：当用近轴光计算公式第二式和过渡公式计算发生错误，校对公注：当用近轴光计算公式第二式和过渡公式计算发生错误，校对公式是发现不了的。式是发现不了的。 r d nD 139.62 10 1.5688 -121.58 4 1.7172 -535.902. 轴外点近轴光线的光路计算及象高（第二近轴光线）轴外点近轴光线的光路计算及象高（第二近轴光线） 用近轴光线光路计算公式和校用近轴光线光路计算公式和校对公式，所有量均注以下标对公式，所有量均注以下标z llyuzz已知已知l，y，lZ，则：，则：相当于已知相当于已知lZ和和u

5、Z，求，求lZ 和和uZ 理想象高：理想象高：zzullysinsinsinsinsinsinUIrrLIIUUInnIUrrLI二、轴上点远轴光线的光路计算二、轴上点远轴光线的光路计算123121231211223112,kkkkkkknnnnnnUUUUUUdLLdLLdLL1. 计算公式：计算公式：2. 转面公式：转面公式：3. 入射光线平行光轴：（入射光线平行光轴：（L ，U10）111sinrhI 三、轴外点子午面内的光路计算（远轴光计算公式）三、轴外点子午面内的光路计算（远轴光计算公式）1. 物体位于无穷远物体位于无穷远1）轴上点无穷远）轴上点无穷远hUL, 0,12）轴外点无穷远

6、）轴外点无穷远zzbzbzzzzazatgULLUULUtgULLUU,下光线：主光线：上光线：2. 物体位于有限距离物体位于有限距离1）轴上点：）轴上点：L，UzzbzbzzzzazatgULLLLytgULUtgULLLLytgU,下光线：主光线：上光线：2）轴外点）轴外点：bbbzzzaaaUtglLYUtglLYUtglLY各条光线和高斯面交点的高度各条光线和高斯面交点的高度为：为：四、光线经过平面时的光路计算四、光线经过平面时的光路计算UtgtgULLIUInnIUI; sinsin;1. 远轴光计算公式：远轴光计算公式：UnUnLUUUULUtgtgULLcoscossincoscossinnnluulliuunninniui; ;1111iiitgIItgdL2. 近轴光计算公式：近轴光计算公式：当角当角U很小时，用上式计算不够精确，宜把正切