几何光学基础-理想光学系统（眼镜光学课件）

理想光学系统教学目标知识目标能力目标教学目的思政元素专业、敬业、精益求精掌握理想光学系统的基本概念理解理想光学系统的基点和基面掌握理想光学系统的物像关系三对基点和基面牛顿公式高斯公式运用牛顿公式计算运用高斯公式计算理想光学系统PART01

一、理想光学系统定义研究理想光学系统的意义

对于任意大范围的物体以任意宽的光束成像都是完善的，这样的光学系统就称为理想光学系统。

实际上除了平面反射镜，其它任何实际光学系统都不能绝对完善成像，而研究理想光学系统的意义在于利用成像特性，比较可以评估实际光学系统的成像质量。理想光学系统也称高斯光学系统。理想光学系统的性质物方一点对应于像方唯一的一点，称之为物方、像方的共轭点。物方一条直线对应于像方唯一的一条直线，这一相对应的直线称为物方、像方的共轭线。如果物方一点位于一条直线上，其像方的共轭点必位于该直线的共轭线上。物方一平面对应于像方唯一的一平面，称之为物方、像方的共轭平面。一、理想光学系统理想光学系统的基点和基面PART02

二、理想光学系统的基点和基面物体QQ’DeFF’xxF

F’

HH’NN’——三对基点HH’NN’像二、理想光学系统的基点和基面主点和主平面主点H和H’：

主平面与光轴的交点，一对共轭点。主平面——放大率

的一对共轭面。HH’QQ’节点和节平面角放大率为的共轭点，称之为节点。（通过节点的光线方向不变）。过节点与光轴垂直的平面称为节平面。光学系统在空气中（即n=n’）时，节点和主点重合，节平面和主平面重合。

A’B’-y’AByHH’FF’NN’uu’二、理想光学系统的基点和基面焦点和焦平面像方（第二）焦点：平行于光轴的光线经理想光学系统会聚于像方焦点F’。物方（第一）焦点：像方一条平行于光轴的光线，其所对应的物方共轭光线与光轴交于F点，即为物方焦点。像方焦平面：过像方焦点F’且垂直于光轴的平面。物方焦平面：过物方焦点F且垂直于光轴的平面。1.焦点和焦平面二、理想光学系统的基点和基面焦点和焦平面2.焦距物方焦距：自物方主点H到物方焦点F的距离，用f表示。像方焦距：自像方主点H’到像方焦点F’的距离，用f’表示。正光学系统：f’>0，对光线起会聚作用。负光学系统：f’<0，对光线起发散作用。二、理想光学系统的基点和基面

如果光学系统两边的介质相同，即n’=n，则前、后两个焦距绝对值相等，但符号相反，即：2.焦距二、理想光学系统的基点和基面焦点和焦平面

与主光轴不平行的平行光，经光学系统后必然会聚于像方焦平面上一点。FF’3.焦平面成像特点二、理想光学系统的基点和基面焦点和焦平面二、理想光学系统的基点和基面物像QQ’FF’HH’NN’-ff’H

N,H’

N’，f+f’

0n’=1.3333n=1-n/f=F=+n’/f’当光学系统两边折射率不等时牛顿公式PART03

三、牛顿公式物距x——以物方焦点F为原点到物点A的距离。像距x’——以像方焦点F’为原点到像点A’的距离。根据相似三角形对应边成比例的关系高斯公式PART04

四、高斯公式物距l——以物方主点H为原点到物点A的距离

。像距l’——以像方主点H’为原点到像点A’的距离。代入牛顿公式：展开化简，得：透镜放在空气中

高斯公式物聚散度：像聚散度：镜片屈光力：单球面透镜放在空气中聚散度例题：有一高度为10mm的物体位于焦距为-200mm的负薄透镜的像方焦点处，求其像的位置和大小。（请用高斯公式和牛顿公式分别计算）解1：高斯公式得：HF’FH’例题：有一高度为10mm的物体位于焦距为-200mm的负薄透镜的像方焦点处，求其像的位置和大小。（请用高斯公式和牛顿公式分别计算）解2：牛顿公式得：HF’FH’小结理想光学系统的三对基点、基面理想光学系统的物像关系主点、主平面（共轭）：节点、节平面（共轭）：焦点、焦平面：与平行光共轭的点（面）牛顿公式高斯公式理想光学系统作图教学目标知识目标能力目标教学目的思政元素专业、敬业、精益求精掌握理想光学系统的基点性质掌握光学成像图的画法三对基点、基面特性会用三对基点、基面的特性作图例1：实物成虚像（放大）ABHH’FF’B’A’例2：实物成虚像（缩小）HH’FF’ABA’B’例3：虚物成实像HH’F’FABA’B’例4：虚物成虚像HH’FF’ABA’B’例5：HH’FF’ADBCC’D’矩形的像为直角梯形B’