光学望远镜成像理论基础

光学望远镜成像理论基础几何光学波动光学全波段光学*光学镀膜*信息光学*量子光学*理想光具组理论*理想成像与共线变换理想成像要求空间每一点都严格成像，也就是物方的每个同心光束转化为像方的一个同心光束。满足这种理想成像要求的光具组，叫做理想光具组。它是实际成像（傍轴成像）过程的抽象和理想化；理想光具组的性质：（1）物方每个点对应像方一个点（共轭点）（2）物方每条线对应像方一条线（共轭线）（3）物方每个面对应像方一个面（共轭面）任何偏离以上理想成像的现象，都称为像差(aberration)*理想光具组的性能与实际成像：（1）物方每点发出的同心光束，在像方仍为同心光束。（2）垂直于光轴的物平面上各点的像仍在垂直于光轴的一个平面上。（3）在每个像平面内横向放大率是常数，从而保持物像之间的几何相似性。像差可分单色像差和色像差两大类。单色像差有五种：①球面像差，②彗形像差，③像散，④像场完全，⑤畸变，其中①②是大孔径引起的，③④⑤是大视场引起的；①②③破坏了光束的同心性，④使像场弯曲，⑤破坏了物像的几何相似性。

以上五种像差彼此有着密切的联系，往往几种同时存在（因为单色像差均由正弦函数幂级数展开式的三次项引起；若要制造更精密的望远镜，需要考虑更高次项造成的影响）。

单色像差为统称几何像差。复色光引起的色像差简称色差。由于透镜材料的折射率是波长的函数，由此而产生的像差。即使完全消除了所有几何像差，实际上也是不能满足理想成像的条件的。

色差要用波动光学来分析。望远镜的原理与光路严格的望远系统（物镜目镜焦距重合）没有焦点，没有焦平面。*像差包括：球面像差；彗形像差；像散；像场弯曲；畸变;1)球面像差：不同倾斜角的光线的像点不同；*如何消除球差？①配曲法：透镜焦距f是n、r1、r2的函数。故对给定的n、f，可以有不同曲率比的r1和r2，合理选择这个比值可以使球差的数值达到最小，但不能完全消除。例如选择比为-1/6的两块相同的透镜反拼在一起，可以减少透镜球差，叫做配曲法。②复合透镜法：经理论计算表明，凹透镜是正球差，凸透镜是负球差，可以把凹凸两个透镜复合起来，就可以在某个高度上完全消除球差。2)彗形像差：轴外物点发出的光束中不同口径的光成像点中心不同。入射的不同环带的光线，会在理想像平面上形成半径变化的并且沿视场半径方向偏移的像圈。它们的组合会使物点的像成为形状同彗星相似的弥散斑。abza’b’z’c球差和彗差常常混在一起，只有消除了球差之后才能比较明显地看到彗差。利用配曲法可以消除彗差，复合透镜也能消除彗差。然而消除球差和彗差的条件往往不一致，二者结合在一起不容易同时消除。3)像散；表示轴外物点以细光束成像，子午面和弧矢面上的光线分别成像为不重合的子午像点和弧矢像点。4)像场弯曲；实际像不是垂直光轴的线段；5)畸变:像面上不同地方的横向放大倍数不同，导致物像的不相似。枕形畸变桶形畸变***光学仪器的分辨本领最小分辨角（两光点刚好能分辨）光学仪器分辨率光学仪器的通光孔径*瑞利判据

对于两个强度相等的不相干的点光源（物点），一个点光源的衍射图样的主极大刚好和另一点光源衍射图样的第一极小相重合，这时两个点光源（或物点）恰为这一光学仪器所分辨.*分辨本领相关的应用计算——由口径求分辨角和放大率*分辨本领相关的应用计算——由口径求分辨角和放大率*分辨本领相关的应用计算——由分辨角求口径和放大率*