《第三章几何光学的基本原理4(精品).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章几何光学的基本原理4(精品).ppt（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第三章 几何光学的基本概念本课内容：3 6近轴物近轴光线成像条件37 共轴理想光具组的基点与基面作业：作业：P162-24,28,293.6.2 近轴物点近轴光线球面折射的成象公式：2球面折射的成象公式：物方和象方焦距：球面折射的高斯公式：3单球面折射的作图求象法 入射光线(物空间)与折射光线(象空间)分布于球面异侧，物、像方主焦点 F1、F2分布于球面顶点O的异侧。A.轴外物点成像 (1)过(或延长线过)曲率中心C的入射光线，折射后，方向不变。(2)平行于主轴的入射光线，折射后，必过(或延长线必过)像方主焦点F。(3)过(或延长线过)物方主焦点F的入射光线，折射后，必平行与主轴。4FFOC+
2、(1)过(或延长线过)曲率中心C的入射光线，折射后，方向不变。(2)平行于主轴的入射光线，折射后，必过(或延长线必过)像方主焦点F。(3)过(或延长线过)物方主焦点F的入射光线，折射后，必平行与主轴。.单球面折射成象中的三条特殊光线5FF.PF1 C.P单球面折射-轴上物点及任意光线的作图求象法-平行于某副光轴的光线O+(1)沿主轴的入射光线，折射后，方向不变。(2)平行与某一副光轴的入射光线，折射后，必过(或延长线必过)该副光轴上的像方副焦点。6FF.PF1C.P单球面折射-轴上物点及任意光线的作图求象法-过物方某副焦点的入射光线O+7轴上物点成像 轴上物点成像 (1)沿主轴的入射光线，折射
3、后，方向不变。(2)平行与某一副光轴的入射光线，折射后，必过(或延长线必过)该副光轴上的像方副焦点。(3)过(或延长线过)物方某一副焦点的入射光线，折射后，必平行于过该物方副焦点的副光轴。8注意事项注意事项(1)近轴物、近轴光线条件。(2)光线的变向点变向点在界面上！(3)光线必须用带箭箭号号的实直线表示！其延长线用不带箭号的虚直线表示！(4)所有辅助线(如副光轴，焦平面等)都用虚线表示。(5)图中的基点采用规定的字母表示，如C(曲率中心)、O(顶点)、F(主焦点)、F1(物方主焦点)、F2(象方主焦点)等。9【例例1】习题315：有两块玻璃（折射率1.5）薄透镜的两 表面各为凸球面和凹球面，
4、曲率半径均为10cm。若 物和镜均浸在水中（水的折射率1.33），物在主轴 上距镜20cm处，作图和计算求象的位置。解：对于凸透镜，其焦距10作图法求得象的位置为P处：FOPPf=39cm-s=20cm-s 此象是虚像。11利用薄透镜的高斯公式可求得象的位置P为：12对于凹透镜，其焦距：13作图法求得象的位置为P处：FOPP-s=20cm-s此象是虚像。-f=39cm14利用薄透镜的高斯公式可求得象的位置P为：15【例2】习题317极薄的表球面玻璃两片，曲率半径分别为20cm和25cm，将两片的边缘胶合起来，形成内含空气的双凸透镜，把它置于水中，求其焦距是多少？解：由凸透镜的焦距公式得象方焦距
5、16物方焦距为：17【例3】有一折射率为1.5半径为4cm的玻璃球，物体在距球表面6cm处，求：1）象离球心之距离；2）象的横向放大率。解：（逐次求象法）1）由球面折射成像公式可得物体发出的光束经第一个球面（凸球面）透射所成象的位置18此象的横向放大率：象与物在同一方，为一正立放大的虚象。19O-s/P/P-ss/P/此象经第二个球面（凹球面）透射所成象的位置：20此象对于前一次成像的横向放大率：因此，象（对于物）的横向放大率：象为一倒立放大的实象，在球的另一侧离球心距离为（11cm+4cm）=15cm处。21小物放在小物放在 2020厘米和厘米和4040厘米，厘米，例四例四 例题例题 如图，
6、凸透镜如图，凸透镜 和凹透镜和凹透镜 的焦距分别为的焦距分别为 在在 右面右面4040厘米处，傍轴厘米处，傍轴 左面左面3030厘米处，厘米处，求它的像。求它的像。22计算法：计算法：第一次成像：第一次成像：倒立、放大的实像倒立、放大的实像第二次成像：第二次成像：正立、放大的实像正立、放大的实像 总放大率：总放大率：最后成像为倒立、放大的实像，最后成像为倒立、放大的实像，右方右方4040厘米处厘米处。位于位于23作图法：作图法：第一次利用特殊光线作图第一次利用特殊光线作图第二次利用任意光线作图第二次利用任意光线作图 2437共轴 理想光具组的基点和基面实际的光具组：除平面反射外，一般都不能保持
7、光束的单心性以及物和象在几何上的相似性。理想光具组的概念（高斯1841年提出）：能保持光束的单心性以及物和象在几何上的相似性，物方的每一点、每一条直线、每一个平面，象方相应的有一个共轭点、一条共轭直线、一个共轭平面。近轴条件下的共轴光具组可近似于理想光具组来研究。此时高斯理论成为共轴光具组理论。但需建立一些基点与基面。最重要的为:焦点、主点，焦平面和主平面。253.7.1 厚透镜物象公式的高斯形式厚透镜物象公式的高斯形式O1O2t-r2r1PP/nFFH H-ssffpP26厚透镜基点位置：物方主点H的位置（距顶点O1）象方主点H的位置（距顶点O2）象方焦点F的位置（以H为基点）27厚透镜的高
8、斯公式厚透镜的高斯公式物距s：从物点P到物方主点H的距离.物方焦距从H量起像距s：从像方主点到像点P的距离.像方焦距从H量起.物方主平面：通过H垂直于主轴的平面像方主平面：通过H垂直于主轴的平面 相应通过F垂直于主轴的平面称物方焦平面，通过F垂直于主轴的平面称像方焦平面。此时物像关系仍为高斯公式283.7.2 复合光具组的基点和基面一、复合光具组的基点和基面用(I)的象方焦点和()的物方焦点之间的距离光学间隔用(I)的象方主点和(II)的物方主点之间的距离d间距29焦距物方主点象方主点30空气中焦距物方主点象方主点31若这两个光具组互相接触，则d=0。因而有光焦度 两个互相接触的同轴光具组所组成复合光具组的光焦度等于各单光具组的光焦度之和。32二、复合光其组的成象公式牛顿公式高斯公式331.理想光具组的放大率三、理想光具组的横向放大率342.角放大率35四、基点和基面的性质光具组的两主平面是共轭平面，面上任一对共轭点到主轴的距离相等，横向放大率=1节点K和K处光线的特征是；=+1光具组的两边为同一介质时，节平面和主平面重合36五、一般理想光具组的作图求象法平行光线作图法37总结薄透镜成象规律：1、f0薄透镜为会聚型（0）具有实焦点。当n1=n2=n，且nn时,为凸透镜。38