光学系统设计第二讲几何

光学课程几何光学：把光在均匀介质中的用几何上的学就是以光线来研究光在介质中的理论。 光学课程磁场理论基础上，研究光在介质中的规律，如光的、光的衍射、光的偏振等物理现象， 光学课程D 光学课程成像的概理想光学系光能损 光学课程 光波谱线的探（产生、应用 光学课程1)单色光波―指具有单一波长的光波 1)与介质折射率n有关2)在介质中与波长或频率有关系 光学课程光线：没有直径、没有体积却携有能量并波面（平面波、球面波、柱面波的特例，是R→∞时的球面波。 光学课程直线定律：在各向同性的均匀介质中，光沿直线（光线是直线）。 直线的例子是非常多的，如：日蚀，月蚀，等等。独立定律：从不同光源发出的光束，影响，各光束独立。反射定律： 光学课程 光学课程 光学课程表述：光束在各向同性的均匀介质中时，始 光学课程光学系 光学课程 光学课程非完善成像举例（球差 光学课程实像可由人眼或接收屏、所接收；虚像不可以直接被接收屏所接收，但是却可以眼等 光学课程方向与光的方向相同则为“＋”，反之则为“－”； “＋”，逆时针为“－”；射面的顶点方向与光线的方向一致为“＋”“ 光学课程 光学课程近轴光 光学课程单个折射面成像的 在几何光学中描述成像大小的参量共有三个，分别为：垂轴放大率；角放大率；沿轴（轴向）放大率。 光学课程垂轴放大率 光学课程 光学课程 光学课程 光学课程：：：： 光学课程方孔径角u与物方孔径角u’ 光学课程 光学课程单个折射面的拉氏不变量描述物高、像高（反映的是视场的大小）；物方孔径角、像方孔径角（反映进 光学课程理想光学系统（1841年 ，故又称为高 光学课程基点 光学课程 光学课程焦平面（物方焦面、像方焦面焦面上一点发出的所有光，经系统后一定变成斜平行光束；而当斜平行光射入（可能是任意方向的光）时，一定会聚于像方焦面上一点。所以焦面实际上是许多不同焦点是焦面上的最特殊的点，它是平行于 光学课程AQAQFH f 光学课程 光学课程折合焦 光学课程光焦度是折合焦距的倒数，用>0<0值越大，对入射光的偏折越值越小，对入射光的偏折 光学课程 平凸，正弯月型等征：薄，边缘厚，常见的有：双凹透镜，平凹，负弯月型等 光学课程 光学课程球面产生不完善像点（球差---后面讲非球面可轻易校正 光学课程 光学课程 光学课程 孔径12寸焦距 光学课程除了曲面成像之外，平面成像也是非常重平面及平面系统它能起到透镜元件无法起 光学课程常见的平面 光学课程平面镜最常用，也是最简单并能成完善像物像大小相同、距离相同；坐标系反转（物右手系，则像左手系 光学课程 光学课程ABABDCFE

O-OO’-光轴长度：O-OO’+OO’-

O-OO’-O’ 光学课程简单棱屋脊棱立方角锥棱 光学课程道威棱镜特点:道威棱镜特点:入射光、出射光都不垂直于工作面，且光线通过棱镜后方向保持不变，它主要 光学课程用二个互相垂直的反射面来代替简单棱镜的反射面，并且这二个反射面的交线应在 光学课程周视瞄准 光学课程 光学课程概念 光学课程折射棱镜的对同一块玻璃来讲，入射的波长不同，折射率也不相同，这就导致不同的色光虽同样遵循折射定律，但折射角有很大的差异，出射光方向 光学课程折射角α很小的 光学课程双光楔相对转动以产生大小不同的偏向角 光学课程透射光学材料――用于制作折射元件，如反射光学材料――用于制作反射元件，主 光学课程三种：光学玻璃、光学晶体、光学塑型，成本低、产量高。如上的镜头。 光学课程通常红外材料的透 光学课程K9(BK7)玻璃透 光学课程晶体石英透 光学课程锗透过 光学课程硅透过 光学课程CaF2晶体透 光学课程ZnSe透过 光学课程 光学课程 光学课程 光学课程通常的红外光学dn/dT(/DEGC)锗硅dn/dT硫化锌硒化锌 -*不透***** 光学课程 光学课程此处强调玻璃的 光学课程可用透射 光学课程双折射特化学稳定 光学课程热特 光学课程 光学课程光阑是光阑。 光学课程孔径光阑Aperture 光学课程 光学课程 光学课程对轴外点结论2：对轴外点B发出的宽光束而言，在保证轴点A发出的光线孔径角不变的情况下，光阑处于不同位置时（光阑大小发生改变），将选择轴外点发出的不同部分的光参与成像，这样通过改变光阑的位置，就可以选择成像质量较好的部分光束参与成光学光学课程 光学课程视场光阑Field像光束 光学课程 光学课程渐晕光阑Vignetting 孔径光阑（入瞳AB透镜框是孔径光阑，M1M2是渐晕光阑，在一些 光学课程 光学课程 光学课程 光学课程 光学课程光学系统中杂散光的 孔径光阑

光学课程 光学课程的，其中最小者为入瞳（出瞳）。 光学课程 光学课程

光学课程视场角（field 光学课程 光学课程 光学课程

）：系统的入瞳直径，光瞳数（光圈）， 光学课程远心光路是比较重要也是在实际应用中使用比较多的一类光路类型，主要用于计量常用的计量仪器分为二种：一种是测量长度的如工具显微镜，一种是测量距离的如：水 光学课程 作用：消除（减少）由于视差所引起的测 光学课程一般光 B待测物体

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刻尺平面 B待测物体

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刻尺平面像方远心光限远处作用：消除/ 光学课程 光学课程 光学课程望远 光学课程望远 光学课程 光学课程实际上显微镜是个复杂的 光学课程

光学课程 光学课程照相物镜 光学课程属“光度学”的内 光学课程面的反射率：单个折射面的透过：：都将有反射的损失，则透过率为：显然透