新概念《光学》——电子教案

新概念《光学》——电子教案孙文军老师哈师大物理系第二章几何光学成像•成像•共轴球面组傍轴成像•薄透镜•理想光具组•光学仪器•光阑•像差成像•同心光束•物点与像点•实物与虚物•实像与虚像•物方与像方（物空间与像空间）•理想光具组•共轭性物像之间等光程性•费马原理共轴球面组傍轴成像•共轴球面光具组•光轴•傍轴光线•光在单个球面上的折射成像公式推导uiuiurirspurirspsinsinsinsinsinsin)2(sin)(4)2(sin)(4222222rsrsprsrsp)()(rsnprsnp)2(sin)(4)2(sin)(4222222rsrsprsrsp)(1)(1)2(sin4)()(222222222rsnrsnrrsnsrsns公式推导's0)(1)(10)()(22222222rsnrsnrsnsrsns（1）说明：与有关光束丧失了同心性（2）解决办法：宽光束或傍轴光线成像宽光束成像傍轴成像2222,rssh和1,222和uu傍轴条件)(1)(1)2(sin4)()(222222222rsnrsnrrsnsrsns轴上物点成像公式222222()(）rsnsrsnsrnnsnsnnnrnfnnnrf,nnff1sfsf符号规定•（I）•（II）•（III）s's',,ffr傍轴物点成像与横向放大率傍轴条件22'22'2,,,rssyy符号规定',yy横向放大率yyVsnsnV定义：说明：放大率是一个与无关的常量y逐次成像,``````,222111rnnsnsnrnnsnsn,````````,22111snsnVsnsnV21VVV薄透镜一般情况：1'nnnnL薄透镜1,122221111sfsfsfsfdss1212sds1ss'2'ss'12ss212121ffsffsff薄透镜fss,fss,21212121,ffffffffffLLLLLLnnrnfnnrnfnnrnfnnnrf22221111,薄透镜2121rnnrnnnfrnnrnnnfLLLLnnff1nn)11)(1(121rrnffL上式为薄透镜的焦距、折射率及曲率半径的关系薄透镜•正透镜：汇聚透镜，实焦点•负透镜：发散透镜，虚焦点•注意负透镜的焦点位置薄透镜成像公式（高斯）1sfsf'ff'nnfss111（1）高斯公式薄透镜成像公式（牛顿）符号规定：x'xfxsfxsffxx（2）牛顿公式：横向放大率公式222111,snsnVsnsnVLL21VVVss1'12ss''2sssfsfsnsnVfxxfV'ffssVfxxfV光焦度•定义：焦距的倒数•单位：屈光度D（焦距的单位为m）•近视与远视：•眼镜的度数：屈光度的100倍焦面•物方焦面：•像方焦面：•焦面性质：•（1）物方焦面轴外一点发出的同心光束•（2）一定倾角入射的平行光束•（3）副光轴作图法求像点•依据：共轭点之间的同心光束转化•薄透镜：•三条特殊光线•过光心（）•过物方焦点•平行于光轴•轴外物点的像•轴上物点的像'nn轴上点的像总结•方法一：公式（1）••公式（2）•公式（3）1sfsffss111ffxxsfsfsnsnVfxxfV总结•方法二：利用焦面、焦点、光心的性质例题1求透镜组的像•薄透镜组例题1求透镜组的像例题2用作图法求像求透镜组一个透镜焦面上物经透镜组的像理想光具组理论•理想成像•共线变换•理想光具组的性质理想光具组的基点与基面•基点：焦点，主点，节点•基面：焦面，主面•望远系统：没有焦点和焦面•主面主点的作法：•薄透镜的主点主面不同曲率透镜的主面（1）透镜的主面不一定在界面中间（2）理想光具组的物距、像距与焦距的规定理想光具组的物像关系•已知：主面与焦点•求像方法：（1）作图法；（2）公式法•角放大率：•节点：角放大率相等•的一对共轭点uuWtantanssWsfsfxfyyV1fVWf'nn例题光学仪器•投影仪器：注意结构，成什么像照相机•结构：•光阑：•景深：放大镜与目镜•结构：•视角放大率0sywwwMfywfsM0显微镜•结构：•视角放大率：EOffsM0望远镜•结构：•视角放大EOffM像差•定义：•种类：单色像差与色像差•单色像差：•（1）球差：•（2）慧差：•（3）像散：•（4）场曲：•（5）畸变：•（1）（2）（3）破坏同心性•（4）使像平面•（5）破坏相似性慧差像散与场曲畸变色差•放大率色差：•位置色差：•结论：位置与放大率的比较