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1、工程光学第八讲第1页，共31页，编辑于2022年，星期六球面透镜球面透镜双凸双凸 平凸平凸 弯凸弯凸 双凹双凹 平凹平凹 弯凹弯凹td考虑高斯问题时，令d0薄透镜第2页，共31页，编辑于2022年，星期六厚透厚透镜镜的焦距的焦距dr1r2n从何处量起？r1n nCF第3页，共31页，编辑于2022年，星期六厚透厚透镜镜的主面和焦点的的主面和焦点的计计算算第4页，共31页，编辑于2022年，星期六薄透镜薄透镜当当 d f 或或 r透镜焦距公式透镜焦距公式中中(n 1)d 可以略去。此时可以略去。此时 d0，称为，称为薄透镜薄透镜薄透镜薄透镜上面公式上面公式第5页，共31页，编辑于2022年，星期
2、六薄透薄透镜镜薄透镜的高斯公式（物像位置关系）光焦度（焦距）计算正透镜、会聚透镜负透镜、发散透镜为什么通过薄透镜中心的光线方向不变?第6页，共31页，编辑于2022年，星期六由透镜主点位置公式，当由透镜主点位置公式，当 d=0，得：，得：结论：结论：两个主面与各个球面顶点重合，而且两主面两个主面与各个球面顶点重合，而且两主面 也彼此重合。也彼此重合。薄透镜的性质仅由焦距决定。薄透镜的性质仅由焦距决定。第7页，共31页，编辑于2022年，星期六薄透镜图示：薄透镜图示：FF FF FF H HJJABBA正透镜正透镜负透镜负透镜第8页，共31页，编辑于2022年，星期六几点说明：几点说明：（1）透
3、镜焦距）透镜焦距f 的正负，即会聚或发散的性质决定于其形状或曲率半径的配置。的正负，即会聚或发散的性质决定于其形状或曲率半径的配置。（2）对于双凸透镜，曲率半径固定后，厚度的变化可使其焦距为正值，负值和无）对于双凸透镜，曲率半径固定后，厚度的变化可使其焦距为正值，负值和无限大值。也可使主面在透镜以内，互相重合，透镜以外或无限远处。限大值。也可使主面在透镜以内，互相重合，透镜以外或无限远处。（3）对于双凹透镜，其焦距）对于双凹透镜，其焦距f总为负值，是发散透镜。总为负值，是发散透镜。（4）平凸和平凹透镜的主面之一与透镜球面顶点重合）平凸和平凹透镜的主面之一与透镜球面顶点重合,另一主面在透镜另一主
4、面在透镜以内距平面以内距平面d/n处。平凸（平凹）透镜的像方焦距总为正（负）值，处。平凸（平凹）透镜的像方焦距总为正（负）值，与厚度无关。与厚度无关。（5）正弯月形透镜的主面位于相应折射面远离球面曲率中心一侧；负弯月形透）正弯月形透镜的主面位于相应折射面远离球面曲率中心一侧；负弯月形透镜的主面位于相应折射面靠近曲率中心的一侧。这两种弯月形透镜的主面可镜的主面位于相应折射面靠近曲率中心的一侧。这两种弯月形透镜的主面可能有一个主面位于空气中，或两个主面同时位于空气中，由两个曲率半径和能有一个主面位于空气中，或两个主面同时位于空气中，由两个曲率半径和厚度的数值决定。厚度的数值决定。(6)忽略厚度不计
5、的透镜称为薄透镜。忽略厚度不计的透镜称为薄透镜。第9页，共31页，编辑于2022年，星期六双凸透镜双凸透镜 双凹透镜双凹透镜 HHHHHHHHHHHH正弯月形透镜正弯月形透镜 负弯月形透镜负弯月形透镜平凸透镜平凸透镜 平凹透镜平凹透镜 一些厚透镜的主点一些厚透镜的主点 第10页，共31页，编辑于2022年，星期六1.理想光学系统的有关概念，基点和基面及其确定2.理想光学系统的物像关系，焦距、光焦度和放大率，拉式不变量3.理想光学系统作图，辅助光线的使用4.光组组合5.测焦距6.望远镜系统特点7.薄透镜物像关系，厚透镜及相关光组组合小结：小结：第11页，共31页，编辑于2022年，星期六平面与平
6、面系统平面与平面系统第三章第三章第12页，共31页，编辑于2022年，星期六平面镜棱镜在光学系统中的平面镜棱镜在光学系统中的作用作用改变共轴系统的光轴方向（减少体积和减改变共轴系统的光轴方向（减少体积和减轻重量）轻重量）改变像的方向改变像的方向 利用平面镜转动作用扩大仪器的放大率利用平面镜转动作用扩大仪器的放大率改变观察方向扩大仪器的观测范围改变观察方向扩大仪器的观测范围实现分光、合像和微位移实现分光、合像和微位移第13页，共31页，编辑于2022年，星期六 3-1 平面镜成像平面镜成像一、一、平面镜成像原理平面镜成像原理 唯一能成完善像的光学元件唯一能成完善像的光学元件（a）实物）实物 虚像
7、虚像（b）虚物）虚物 实像实像第14页，共31页，编辑于2022年，星期六1 1、平面镜成像、平面镜成像 性质分析性质分析:物像物像相对于平面镜对称分布相对于平面镜对称分布、虚实相反。虚实相反。第15页，共31页，编辑于2022年，星期六2 2、平面镜成像的对称性、平面镜成像的对称性 平面镜反射一次：成像右手系变为左手系平面镜反射一次：成像右手系变为左手系镜像镜像 对称性：对称性：反射反射奇次奇次成成镜像镜像，反射反射偶次偶次成成一致像一致像.第16页，共31页，编辑于2022年，星期六二二、双双平平面面镜镜的的成成像像特特性性PPP1O1A2”O2q qAA1(A2)APA2 2”=2 2
8、第17页，共31页，编辑于2022年，星期六凡一次镜面反射或奇次镜面反射像被称为凡一次镜面反射或奇次镜面反射像被称为镜像；镜像；凡二次镜面反射或凡二次镜面反射或偶次偶次 镜面反射像被称为镜面反射像被称为一致像一致像第18页，共31页，编辑于2022年，星期六平面镜的旋转与平移效应平面镜的旋转与平移效应PQPQOANNAA2A A OAOA”=2=2POPPOP 三、三、平面镜的旋转及其应用平面镜的旋转及其应用第19页，共31页，编辑于2022年，星期六平面镜的旋转与平移效应平面镜的旋转与平移效应QPAABA”h h2h2hA A=2h第20页，共31页，编辑于2022年，星期六平面镜旋转特性的
9、应用：平面镜旋转特性的应用：光学比较仪中的光学杠杆MMMM为分划板为分划板为分划板为分划板PPPP为反射镜为反射镜为反射镜为反射镜第21页，共31页，编辑于2022年，星期六第22页，共31页，编辑于2022年，星期六O2O1q qq qb bPPPAMNI1I1I2I290=2 2 第23页，共31页，编辑于2022年，星期六角与角与I角的大小角的大小无关无关，只取决于两平面镜夹，只取决于两平面镜夹角的大小角的大小 当双平面镜绕棱线转动时，只要保持当双平面镜绕棱线转动时，只要保持角不角不变，二次反射像是不动的，变，二次反射像是不动的，即出射光线的方向不变，但光线位置要产生即出射光线的方向不变
10、，但光线位置要产生平行位移。平行位移。第24页，共31页，编辑于2022年，星期六双平面镜的连续成像双平面镜的连续成像 双平面镜的双平面镜的连续一次像连续一次像：一致像：一致像 连续一次像连续一次像：物体绕棱边旋转：物体绕棱边旋转 角，角，旋转方向从第一反射镜转向第二反射镜。旋转方向从第一反射镜转向第二反射镜。第25页，共31页，编辑于2022年，星期六双平面镜具有以下成像性质双平面镜具有以下成像性质：二次反射像的位置应在物体绕棱线（二次反射像的位置应在物体绕棱线（P点）转动点）转动2角角处，转动方向应是反射面按反射次序，由处，转动方向应是反射面按反射次序，由P1转到转到P2的方向。的方向。二
11、次反射像与原物坐标系相同，成一致像。二次反射像与原物坐标系相同，成一致像。位于位于主截面主截面（两平面镜的公共垂直面两平面镜的公共垂直面）内的光线，）内的光线，不论入射光线方向如何，出射光线的转角永远等不论入射光线方向如何，出射光线的转角永远等于两平面镜夹角的两倍。于两平面镜夹角的两倍。第26页，共31页，编辑于2022年，星期六 3-2 平行平板平行平板 一、一、平行平板的成像特性平行平板的成像特性1 1、折射后方向不变、折射后方向不变2、无焦系统、无焦系统第27页，共31页，编辑于2022年，星期六 3、侧向位移、侧向位移T=DG4、轴向位移、轴向位移第28页，共31页，编辑于2022年，星期六 5、平行平板的、平行平板的位移成像位移成像像的位置像的位置第29页，共31页，编辑于2022年，星期六 二、平行平板的等效光学系统二、平行平板的等效光学系统1 1、近轴条件：、近轴条件：入射角很小入射角很小3、实际像面的位置：实际像面的位置：2、等效空气平板、等效空气平板ABEF厚度：厚度：无折射通过等效空气层，再轴向平移无折射通过等效空气层，再轴向平移第30页，共31页，编辑于2022年，星期六作业：作业：P37-38:2,4,6,9,14第31页，共31页，编辑于2022年，星期六