浙大應(yīng)用光學(xué)

1、 我們身邊有哪些光學(xué)儀器與系統(tǒng)？ 什么是光學(xué)？- 研究有關(guān)光的本質(zhì)及其規(guī)律的科學(xué) 物理光學(xué)幾何光學(xué)生理光學(xué)量子光學(xué)研究光的波動本質(zhì)研究光線傳輸及成像研究人身的光學(xué)現(xiàn)象研究光的量子性 應(yīng)用光學(xué)課程包括哪些主要內(nèi)容？ 幾何光學(xué)像差理論典型光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計 幾何光學(xué) - 研究光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)的傳播而成像，主要目的是根據(jù)技術(shù)條件設(shè)計出符合要求的光學(xué)系統(tǒng)。 像差理論 - 成像并不理想 ，產(chǎn)生缺陷有誤差 ( 如哈哈鏡 ) 典型光學(xué)系統(tǒng) - 最常用的或以往的設(shè)計出的光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn) 眼睛 2) 顯微鏡 3) 望遠(yuǎn)系統(tǒng) 4) 攝影系統(tǒng) 5) 放映系統(tǒng) 沒有萬能的光學(xué)系統(tǒng) 設(shè)計光學(xué)系統(tǒng) - 了解技術(shù)條件。使設(shè)計

2、出的光學(xué)系統(tǒng)能滿足這些技術(shù)條件。如觀察范圍。畫面大小。光線波長。倍數(shù)。體積和照明條件。 實(shí)驗(yàn)很重要哦 光組成像特性光組焦距測量材料參數(shù)測量典型光學(xué)系統(tǒng) 您想發(fā)揮自己的智慧、展示自己的個性與才華嗎？請參加光學(xué)系統(tǒng)CAD 要編個程序使用國際通用軟件要與同學(xué)合作看誰干得更好答辯評分習(xí)題：一次 二次 / 章 第一章 幾何光學(xué)的基本定律 本章要點(diǎn)：1. 發(fā)光點(diǎn)、波面、光線、光束2. 光的直線傳播定律、光的獨(dú)立傳播定律、反射定律和折射定律及其矢量形式3. 全反射及臨界角4. 光程與極端光程定律（費(fèi)馬原理）5. 光軸、頂點(diǎn)、共軸光學(xué)系統(tǒng)和非共軸光學(xué)系統(tǒng)6. 實(shí)物（像）點(diǎn)、虛物（像）點(diǎn)、實(shí)物（像）空間、虛物（

3、像）空間7. 完善成像條件1-1 發(fā)光點(diǎn)、波面、光線、光束 返回本章要點(diǎn)發(fā)光點(diǎn) - 本身發(fā)光或被照明的物點(diǎn)。 既無大小又無體積但能輻射能量的幾何點(diǎn)。對于光學(xué)系統(tǒng)來說，把一個物體看成由許多物點(diǎn)組成，把這些物點(diǎn)都看成幾何點(diǎn) ( 發(fā)光點(diǎn) ) 。把不論多大的物體均看作許多幾何點(diǎn)組成。研究每一個幾何點(diǎn)的成像。進(jìn)而得到物體的成像規(guī)律。 當(dāng)然這種點(diǎn)是不存在的，是簡化了的概念。一個實(shí)際的光源總有一定大小才能攜帶能量，但在計算時，一個光源按其大小與作用距離相比很小便可認(rèn)為是幾何點(diǎn)。今后如需回到光的本質(zhì)的討論將特別指出。 波面 - 發(fā)光點(diǎn)在某一時刻發(fā)出的光形成波面 如果周圍是各向同性均勻介質(zhì)，將形成以發(fā)光點(diǎn)為中心

4、的球面波或平面波 光線 - 波面的法線即幾何光學(xué)中所指的光線光束 - 波面法線族。發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的在各向同性的均勻介質(zhì)的光束為同心光束 光束與波面的對應(yīng)關(guān)系： 1-2 幾何光學(xué)的基本定律 - 應(yīng)用光學(xué)的基礎(chǔ) 幾何光學(xué)將光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)傳播問題和物瞇成像問題歸結(jié)為光線的傳播問題。光線 的傳播遵循以下基本定律。 光的直線傳播定律 返回本章要點(diǎn)光在各向同性的均勻介質(zhì)中沿直線傳播。 ( 忽略衍射現(xiàn)象 ) 光的獨(dú)立傳播定律。 返回本章要點(diǎn)以不同的途徑傳播的光同時在空間某點(diǎn)通過時，彼此互不影響，各路光好像其他光線不存在似地獨(dú)立傳播。而在各路光相遇處，其光強(qiáng)度是簡單地相加，總是增強(qiáng)的。 ( 忽略干涉現(xiàn)象 )光的干涉

5、： 光的反射定律與光的折射定律 返回本章要點(diǎn)當(dāng)光傳至二介質(zhì)的光滑分界面時遵循反射與折射定律。 光的反射定律：入射光線、法線和反射光線在同一平面內(nèi)；入射光線與反射光線在法線的兩側(cè)，且有：光的折射定律： 返回本章要點(diǎn)折射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)；折射角與入射角的正弦之比與入射角的大小無關(guān)，僅由兩介質(zhì)的性質(zhì)決定，當(dāng)溫度、壓力和光線的波長一定時，其比值為一常數(shù)，等于前一介質(zhì)與后一介質(zhì)的折射率之比，即反射定律是折射定律當(dāng) n= - n 時的特殊情況 光線傳播的可逆性 ( 由上圖中 ) 令 CO 為入射光線，則 OA 為反射光線（反射定律） 令 BO 為入射光線，則 OA 為折射光線（折射定律）

6、由此說明光的傳播是可逆的，即光路的可逆性。 以上定律解決了光在各向中同性均勻介質(zhì)中的傳播和在兩介質(zhì)分界面且改變方向的問題。因此可解決光經(jīng)任何界面后繼續(xù)傳播的方向，是光線經(jīng)整個光學(xué)系統(tǒng)傳播的基礎(chǔ)。 1-3 全反射 返回本章要點(diǎn) 當(dāng)光入射到光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)的分界面時，不會發(fā)生全反射。 當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，逐漸增大入射角到某一值時，折射角 達(dá)90度 ，使折射光線沿界面掠射而出。若入射角繼續(xù)增大，將會發(fā)生全反射。對應(yīng)于折射角為90度的入射角稱臨界角： 全反射的應(yīng)用： 等腰直角棱鏡：當(dāng)2U在某范圍內(nèi)時,斜面上發(fā)生全反射,則透明介質(zhì)界面上不需要鍍反射膜光導(dǎo)纖維 n2n1, IIm 時全反射 ,

7、 用于傳像和傳光1-4 矢量形式的折射定律和反射定律 返回本章要點(diǎn) 當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的界面在界面較復(fù)雜，或當(dāng)光線是三維空間中的空間光線時，應(yīng)用矢量形式匠折 ( 反 ) 射定律較為方便，并且反射定律是特殊形式的折射定律。 兩矢量正向平行兩矢量反向平行并將長度為 的折射光線矢量和長度為 的入射光線矢量分別記為 和 ，得 或 上式兩邊同與 作標(biāo)積，得 當(dāng) 時，矢量 與 正向平行，反之兩矢量為反向平行。 已知兩介質(zhì)折射率和光線的入射角求折射角時， 于是得矢量形式的折射定律： 在 的情況下 矢量形式的反射定律： 1-5 費(fèi)馬原理 是幾何光學(xué)的最基本的定律，上述的幾個定律皆由此導(dǎo)出。介紹之前，首先介紹一個新的概

8、念 - 光程 光程 - 光線在介質(zhì)中傳播的距離與該介質(zhì)折射率的乘積 返回本章要點(diǎn) 得 光程相當(dāng)于光在介質(zhì)中走過這段路程的時間內(nèi)，在真空中所走過的幾何路程。圖中A到B的光程 當(dāng)光在非均勻介質(zhì)中傳播，所走的路徑不是直線，A到B的光程為 費(fèi)馬原理： ( 極端光程定律 ) 返回本章要點(diǎn)光線從一個點(diǎn)傳播到另一個點(diǎn)是沿著光程為極值 ( 極大、極小、常量 ) 的途徑傳播的。 關(guān)于光傳播路徑的幾個定律均可由費(fèi)馬原理得到。 A到B經(jīng)界面一次反射的最短路徑由 可得對橢球面，光程為穩(wěn)定值對PMQ面，光程為極大值對SMP面，光程為極小值 1-6 成像概念和完善成像條件 光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像，光學(xué)系統(tǒng)由一系列折（反）射表

9、面組成，其中主要是折射球面，也可能有平面和非球面。 光軸 對于一個球面，光軸是通過球心的直線 返回本章要點(diǎn)對于一個透鏡，光軸為兩個球心的連線 返回本章要點(diǎn) 頂點(diǎn) 光軸與球面的交點(diǎn) 返回本章要點(diǎn) 共軸光學(xué)系統(tǒng) 所有的球心都在一條直線上 返回本章要點(diǎn) 非共軸光學(xué)系統(tǒng) 所有的球心不全在一條直線上 返回本章要點(diǎn) 一個球面有無數(shù)光軸一個透鏡有一個光軸共軸球面系統(tǒng)非共軸球面系統(tǒng) 實(shí)物(像)點(diǎn) 實(shí)際光線的交點(diǎn)(屏上可接收到) 返回本章要點(diǎn)虛物(像)點(diǎn) 光線的延長線的交點(diǎn)(屏上接收不到 , 人眼可感受) 返回本章要點(diǎn) 物(像)空間 物(像)所在的空間，可從 - 到 + 返回本章要點(diǎn)實(shí)物(像)空間 實(shí)物(像)可

10、能存在的空間 返回本章要點(diǎn)虛物(像)空間 虛物(像)可能存在的空間 返回本章要點(diǎn)思考：下圖中各物（像）點(diǎn)位于哪個空間？是實(shí)的還是虛的？完善成像條件 - 等光程條件 返回本章要點(diǎn) 一球面波在某時刻 t1 形成一波面，該波面經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)仍為一球面波，它在某一時刻 t2 形成一波面。波面之間的光程總是相等，得等光程條件。所以波面之間的光程 c(t2-t1) 總是相等的，即 等光程條件 。 特例： 單個界面可實(shí)現(xiàn)等光程條件 反射 有限遠(yuǎn)物 A 有限遠(yuǎn)像 A ：橢球反射面無窮遠(yuǎn)物 A 有限遠(yuǎn)像 A ：拋物反射面有限遠(yuǎn)物 A 無窮遠(yuǎn)像 A ：根據(jù)光路可逆性 折射 有限距離物點(diǎn) 折射成像于有限距離的 點(diǎn)，須滿

11、足 設(shè) 點(diǎn)的坐標(biāo)為 , 則由上式可寫出 點(diǎn)的軌跡方程為 這是一個四次曲線方程，為卵形線。以此曲線繞 旋轉(zhuǎn)而成的曲面，稱卵形面。 若令物或像點(diǎn)之一位于無窮遠(yuǎn)，可得二次曲面。這些曲面加工困難，且它們對軸外點(diǎn)并不滿足等光程條件，實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)，絕大多數(shù)由容易加工的球面構(gòu)成，當(dāng)滿足一定條件時，能對有限大小的物等光程成像。第二章 球面和球面系統(tǒng)本章要點(diǎn) 1. 子午平面、2. 物（像）方截距、物（像）方傾斜角3. 符號規(guī)則4. 近軸光線與近軸區(qū)，高斯光學(xué)，共軛點(diǎn)，單個折射球面成像特征：對細(xì)小平面以細(xì)光束成完善像，像面彎曲5. 阿貝不變量，單個折射球面的近軸物像位置關(guān)系6. 折射球面的光焦度、焦點(diǎn)和焦距7.

12、 垂軸放大率、沿軸放大率、角放大率：物理意義及關(guān)系8. 拉氏不變量 2-1 什么是球面系統(tǒng)？ 由球面組成的系統(tǒng)稱為球面系統(tǒng)。包括折射球面和反射球面 反射面：n =-n.平面是半徑為無窮大的球面，故討論球面系統(tǒng)具有普遍意義 折射系統(tǒng)折反系統(tǒng) 2-2 概念與符號規(guī)則 概念 子午平面 包含光軸的平面 截距：物方截距 物方光線與光軸的交點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離 像方截距 像方光線與光軸的交點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離 傾斜角：物方傾斜角 物方光線與光軸的夾角 像方傾斜角 像方光線與光軸的夾角 返回本章要點(diǎn) 符號規(guī)則 返回本章要點(diǎn)因?yàn)榉纸缑嬗凶笥摇⑶蛎嬗邪纪?、交點(diǎn)可能在光軸上或下，為使推導(dǎo)的公式具有普遍性，參量具有確切意義，規(guī)

13、定下列規(guī)則： a. 光線傳播方向：從左向右 b. 線段：沿軸線段 ( L,L,r ) 以頂點(diǎn) O 為基準(zhǔn)，左“ - ”右“ + ” 垂軸線段 ( h ) 以光軸為準(zhǔn)，上“ + ”下“ - ” 間隔 d(O1O2) 以前一個面為基準(zhǔn)，左“ - ”右“ + ” c. 角度：光軸與光線組成角度 ( U,U ) 以光軸為起始邊，以銳角方向轉(zhuǎn)到光線，順時針“ + ”逆時針“ - ” 光線與法線組成角度 ( I,I ) 以光線為起始邊，以銳角方向轉(zhuǎn)到法線，順“ + ”逆“ - ” 光軸與法線組成角度 ( ) 以光軸為起始邊，以銳角方向轉(zhuǎn)到法線，順“ + ”逆“ - ” 2-3 折射球面 返回本章要點(diǎn) 由折

14、射球面的入射光線求出射光線 已知： r, n, n,L, U 求： L, U， 由 以上幾個公式可得出L 是U的函數(shù)這一結(jié)論， 不同 U 的光線經(jīng)折射后不能相交于一點(diǎn) 點(diǎn)斑，不完善成像 近軸光線經(jīng)折射球面折射并成像.1 近軸光線：與光軸很靠近的光線，即 -U 很小 ， sin(-U) -U ，此時用小寫： sin(-U)= - u sinI=i L=l 近軸光線所在的區(qū)域叫近軸區(qū) 返回本章要點(diǎn) 2 對近軸光，已知入射光線求折射球面的出射光線：即由 l , u l ,u , 以上公式組變?yōu)椋?當(dāng) u 改變時， l 不變！點(diǎn) 點(diǎn)，完善成像 此時 A ， A 互為物像，稱共軛點(diǎn) 近軸光所成像稱為高斯

15、像，僅考慮近軸光的光學(xué)叫高斯光學(xué) 返回本章要點(diǎn)近軸光線經(jīng)折射球面計算的其他形式 （為計算方便，根據(jù)不同情況可使用不同公式）利用： 可導(dǎo)出 返回本章要點(diǎn) 4 （近軸區(qū)）折射球面的光焦度，焦點(diǎn)和焦距 可見，當(dāng)（ n-n )/r 一定時，l 僅與 l 有關(guān)。 由折射球面的物像位置關(guān)系 若 n 、n、 r 一定，則l 變化 l 變化。 所以量 表征折射面偏折光線的能力 ，稱 光焦度 返回本章要點(diǎn) 另一方面， 一定，但 L 變化時， L 也會變化 當(dāng) 時 稱像方焦距當(dāng) 時 稱物方焦距物點(diǎn)與像點(diǎn)兩者是物像關(guān)系，稱 共軛點(diǎn) 。返回本章要點(diǎn) 由以上三式得： 以上二關(guān)系式，普適于任何光學(xué)系統(tǒng) 用 代入物像位置關(guān)

16、系式 同時還可得到以下兩個關(guān)系式： 物平面以細(xì)光束經(jīng)球面所成的像 1 物平面以細(xì)小光束成像 細(xì)光束， A A 完善成像 同心球面 A1A A2 曲面 A1AA2 完善成像 由公式， l 變小， l 也變小，平面 B1AB2 曲面 B1AB2不再是平面：像面彎曲 2 細(xì)小平面以細(xì)光束經(jīng)折射球面成像： 對于細(xì)小平面，認(rèn)為像面彎曲可以忽略，平面物 平面像，完善成像 以下僅針對細(xì)小平面以細(xì)光束成像加以討論。 3 細(xì)小平面以細(xì)光束成像的三種放大率與拉氏不變量 橫向放大率（垂軸放大率） 利用三角形相似和阿貝不變量軸向（沿軸）放大率 描述光軸上一對共軛點(diǎn)沿軸移動量之間的關(guān)系 角度放大率 返回本章要點(diǎn) 描述折

17、射前后一對光線與光軸夾角之間的關(guān)系討論： 當(dāng)n,n一定， l不同，則不同當(dāng)l一定(l一定)時，為常量。0時，y,y同號，成正像，否則成倒像,|1時，|y|y|, 成放大像，否則成縮小像0, 像移動方向與物移動方向相同一般，立體物與像不再相似、之間的關(guān)系拉氏不變量 返回本章要點(diǎn) 由得j為拉氏不變量，它是表征光學(xué)系統(tǒng)性能的重要參數(shù) 2-4 反射球面 球面鏡 返回本章要點(diǎn) 反射是折射當(dāng)n=-n的特殊情況 一物像公式 由n=n得球面鏡的光焦度為二焦距 f =f 且與 r 同號。凹面鏡f0為虛焦點(diǎn)三 、放大率與拉氏不變量 三種放大率物像反向移動拉氏不變量 2 5 共軸球面系統(tǒng) 實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)大多是共軸球

18、面系統(tǒng)，由一系列折射球面組成，光軸在一條直線上。有時也常用到平面鏡、棱鏡、平行平板等，反射平面并不對高斯成像特性產(chǎn)生影響，折射平面可以看成是半徑為無窮大的球面。 已知： 1 、各球面曲率半徑 r1,r2,rk2 、各表面頂點(diǎn)的間隔 d1, d2, . ,dk-13 、折射率 n1, n2, , nk+1討論經(jīng)共軸球面系統(tǒng)成像的幾個光路計算問題。 一、由入射光線求出射光線 對一個面的操作 + 過渡對一個面的操作過渡公式二、共軸光學(xué)系統(tǒng)的放大率 且有對整個系統(tǒng)有：三、光學(xué)系統(tǒng)的拉氏不變量及其另一表示式 由過渡公式 . . . ( 整個系統(tǒng)的 ) J 表征了這個光學(xué)系統(tǒng)的性能，即能以多高的物、多大孔

19、徑角的光線入射成像。 J 值大，表明系統(tǒng)能對物體成像的范圍大，成像的孔徑角大，傳輸光能多。同時，孔徑角還與光學(xué)系統(tǒng)分辨微細(xì)結(jié)構(gòu)的能力有關(guān)。所以 J 大的系統(tǒng)具有高的性能。第三章 平面和平面系統(tǒng) 本章要點(diǎn) 1. 平面鏡的像，平面鏡的偏轉(zhuǎn)，雙平面鏡二次反射像特征及入、出射光線的夾角2. 平行平板的近軸光成像特征3. 常用反射棱鏡及其展開、結(jié)構(gòu)常數(shù)4. 屋脊棱鏡與棱鏡組合系統(tǒng)，坐標(biāo)判斷5. 角錐棱鏡6. 折射棱鏡及其最小偏角，光楔7. 光的色散8. 光學(xué)材料及其技術(shù)參數(shù)引言 球面系統(tǒng)能對任意位置的物體以要求的倍率成像。但有時為了起到透鏡無法滿足的作用，還常應(yīng)用平面系統(tǒng)。 平面鏡平行平板反射棱鏡折射棱

20、鏡 3-1 平面鏡 我們?nèi)粘Ｊ褂玫溺R子就是平面鏡 返回本章要點(diǎn) 平面鏡的像 - 鏡像如圖： 實(shí)物成虛像虛物成實(shí)像成鏡像由 當(dāng) n=-n 時 且 時 得： 表明物像位于異側(cè) 成正像 物像關(guān)于鏡面對稱，成像完善，但右手坐標(biāo)系變成左手坐標(biāo)系，成鏡像。 由圖可見： 平面鏡能改變光軸方向，將較長的光路壓縮在較小空間內(nèi)，但成鏡像，會造成觀察者的錯覺。因此在絕大多數(shù)觀察用的光學(xué)儀器中是不允許的。 奇次反射成鏡像 偶次反射成一致像 平面鏡的偏轉(zhuǎn)返回本章要點(diǎn)若入射光線不動， 平面鏡偏轉(zhuǎn) 角，則反射光線轉(zhuǎn)過2角 ( 因?yàn)槿肷浣桥c反射角同時變化 了角 ) 該性質(zhì)可用于測量物體的微小轉(zhuǎn)角或位移當(dāng)測桿處于零位時，平面鏡

21、處于垂直于光軸的狀態(tài) ，此時 點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)物鏡后與光軸平行，再經(jīng)平面鏡反射原路返回，重被聚焦于 點(diǎn)。 當(dāng)測桿被被測物體頂推移動 而使平面鏡繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)過 角而處于 狀態(tài)時，平行光被反射后要相對于光軸轉(zhuǎn)過 角，并被物鏡聚焦于 處。 由于轉(zhuǎn)角 很小，此裝置的位移量放大倍數(shù) 3-1 雙平面鏡 返回本章要點(diǎn) 對于夾角為的雙平面鏡系統(tǒng)： =0 時，像有無數(shù)個，分布如右 = 時，單平面鏡，像有一個 為任意角時成像若干個。 研究經(jīng)兩個反射面各成像一次的情況。 都是沿第一反射鏡到第二反射鏡的方向。物的位置一定，則像與物的夾角只與雙平面鏡的夾角有關(guān)。當(dāng)雙平面鏡轉(zhuǎn)動時，二次反射像是不會動的。入射光線與出射光線的夾角

22、 返回本章要點(diǎn) 光線經(jīng)雙鏡反射后，其出射光線與入射光線的夾角是雙鏡夾角 的兩倍，且由于 角只決定于雙鏡的夾角 ，當(dāng)繞棱鏡轉(zhuǎn)動雙鏡時，出射光線的方向不變。 出射光線不穩(wěn)定五角棱鏡兩反射面的夾角一定則出射光線穩(wěn)定 3-3 平行平板返回本章要點(diǎn) 由兩個相互平行的折射平面組成的光學(xué)零件，在光學(xué)儀器中應(yīng)用較多。如分劃板、顯微鏡載物臺上的載波片和蓋玻片、濾光片和濾色片、補(bǔ)償平板及保護(hù)玻璃片等。反射棱鏡也展開成平板，因此研究平行平板的成像具有重要意義。 平行平板的近軸光成像特性 軸向位移： 逐面應(yīng)用折射球面物像公式并結(jié)合過渡公式，考慮到 ，可得 平行平板總對物成同等大小的正立像，物與像總在平板的同側(cè)，兩者虛

23、實(shí)不一致。不論物距為何值，像相對于物的位置總不改變。即軸向位移 ： 該式中無 u ，完善成像 平行平板不改變光線的方向，只改變像的位置 物點(diǎn) A 以實(shí)際光線（ U 有一定大小）經(jīng)平行平板成像 u 很小時， 3-4 反射棱鏡 返回本章要點(diǎn) 用反射鏡可以改變光軸方向、減小長度、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)像等。但需要鍍增反膜，不耐久，并且由于不完全反射造成光能能損失，裝校也不方便。 在許多場合下用反射棱鏡，優(yōu)點(diǎn)是裝配方便，減少光能損失。當(dāng)需要大面積反射時再使用反射鏡。 反射棱鏡的工作面 入射面、出射面、反射面 反射棱鏡的棱 工作面的交線 反射棱鏡的主截面 垂直于棱的截面 一次反射棱鏡二次反射棱鏡三次反射棱鏡棱鏡組合系統(tǒng)

24、主要利用全反射原理。不滿足臨界角的反射面要鍍反射膜。 一次反射棱鏡 成鏡像 等腰直角棱鏡，相當(dāng)于一個平面鏡。 一次反射成鏡像，光軸轉(zhuǎn) 90 度光軸轉(zhuǎn)折任意角度的一次反射棱鏡達(dá)夫棱鏡：光軸與斜面平行的直角棱鏡達(dá)夫棱鏡對物成鏡像，光軸方向不變。當(dāng)棱鏡繞光軸轉(zhuǎn)90度時，像轉(zhuǎn)180度。 周視瞄準(zhǔn)鏡用等腰直角棱鏡和達(dá)夫棱鏡組成，想一想是怎樣實(shí)現(xiàn)周視的？ 二次反射棱鏡 - 相當(dāng)于雙平面鏡系統(tǒng)。 光軸轉(zhuǎn)90度光軸轉(zhuǎn)180度光軸轉(zhuǎn)60度光軸平移光軸轉(zhuǎn)45度 三次反射棱鏡 - 施密物棱鏡 成鏡像，光軸轉(zhuǎn)45度，大大縮小筒長，結(jié)構(gòu)緊湊 棱鏡的展開與結(jié)構(gòu)常數(shù) 返回本章要點(diǎn) 反射棱鏡可以展開成平行平板，它在光線傳播中

25、的作用相當(dāng)于一塊平板 只要逐個作出棱鏡經(jīng)反射面所成的像，即可將反射棱鏡展開成平板。 結(jié)構(gòu)常數(shù) - 光軸在棱鏡中的長度 ( 一般即為等效平板的厚度 ) 與通光口徑之比 K=d/D 通光口徑 - 允許通過的光斑最大直徑 結(jié)構(gòu)常數(shù)K1結(jié)構(gòu)常數(shù)K2斜方棱鏡K2五角棱鏡K3.414達(dá)夫棱鏡K與折射率有關(guān) 屋脊棱鏡與棱鏡組合系統(tǒng) 返回本章要點(diǎn) 1. 屋脊棱鏡：對奇次反射的反射棱鏡，為避免鏡像，可加一個屋脊。 屋脊就是將一個反射面用兩個互成直角的反射面來代替，其交線平行于原反射面，且在主截面上。它的作用是使與屋脊垂直的坐標(biāo)單獨(dú)改變一次方向，相當(dāng)于增加一次反射。 2. 由物坐標(biāo)求像坐標(biāo) 返回本章要點(diǎn) 原則：光

26、軸方向 z 不變 垂直于主截面的坐標(biāo) x 視屋脊個數(shù)而定 y 坐標(biāo)根據(jù)總反射次數(shù)而定 3. 棱鏡組合系統(tǒng)（用來倒像） 返回本章要點(diǎn) 有的光學(xué)系統(tǒng)，如望遠(yuǎn)鏡，為了測量要有中間實(shí)像平面，但得到倒像。要使該倒像再倒過來成正像，需要棱鏡組合系統(tǒng)。普羅型棱鏡組普羅型棱鏡組別漢棱鏡組 角錐棱鏡 返回本章要點(diǎn)角錐棱鏡的三個反射面兩兩互成直角，使光線轉(zhuǎn)過 180 度?？梢杂檬噶啃问降姆瓷涠沈?yàn)證。(本圖片來自長春德恒)要用矢量形式的反射定律驗(yàn)證。： 第一反射面xozN1= - j第二反射面yozN2= - i第三反射面xoyN3= - k 令，逐步得 ， 與反向平行 3-5 折射棱鏡 返回本章要點(diǎn) 一、概念：

27、 反射棱鏡 利用表面的反射作用 折射棱鏡 利用表面的折射作用 折射棱 入射面與出射面的交線 折射角 頂角 偏向角 入射光線與出射光線的夾角從入射光線轉(zhuǎn)到出射光線，順正逆負(fù)二、偏向角的求出 由及幾何關(guān)系得對于給定棱鏡， n, 一定，僅隨 I1變，是 I1的函數(shù)。 三、 最小偏向角及其應(yīng)用 返回本章要點(diǎn)由,得 由得 又所以 令所以即 比較只有時為極小值此時。利用最小偏角可測量棱鏡折射率。 四、 討論 折射角很小很小， 0 ，棱鏡平板， =0 很小，為光楔。返回本章要點(diǎn) 所以得I1有一定大小，所以。 雙光楔用兩個光楔相對轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生不同的偏角 一般轉(zhuǎn)過角 3-6 光的色散和光學(xué)材料 為什么白光通過棱鏡

28、會看到彩虹？ 光的色散 返回本章要點(diǎn) 對于不同波長的光線，光學(xué)材料具有不同的折射率，即，當(dāng)小時折射率大。自然光通過三棱鏡將得到由紅到紫排列的光譜。光的色散現(xiàn)象證明光學(xué)材料對不同波長的光折射率不同 。在進(jìn)行光學(xué)儀器設(shè)計時，我們必須考慮到光學(xué)材料的這種性質(zhì)。 光學(xué)材料 返回本章要點(diǎn) 光學(xué)系統(tǒng)中以折射零件和反射零件為主，反射零件主要性能在于其反射率及其穩(wěn)定性，折射零件的性能主要在于透明度、吸收系數(shù)、透明波段等。 光學(xué)材料主要包括光學(xué)玻璃、光學(xué)晶體和光學(xué)塑料等。 1 、光學(xué)玻璃的技術(shù)參數(shù) 符號 顏色 紅 黃 綠 青 藍(lán) 紫 768.2 706.5 656.3 589.3 587.6 546.1 486

29、.1 435.8 434.0 404.7 元素 對于光學(xué)設(shè)計來說，折射率和色散是其主要參數(shù)。人眼最靈敏波長是555nm ，兩個極端是C光，F(xiàn)光。平均色散部分色散阿貝常數(shù)(平均色散系數(shù))相對色散(部分色散系數(shù))用 n 和可以表征玻璃的光學(xué)性能。 例如： K9 玻璃， n= 1.5163, =64.1 一般玻璃 n= 1.4 至 1.82 、光學(xué)玻璃分類及其技術(shù)參數(shù) K 冕牌玻璃 特征是n 小大 ，有QK K PK BaK ZK LaK 等 F 火石玻璃 特征是n 大小，有 KF QF BaF F ZF ZBaF LaF TF ZLaF 等 一般玻璃廠家都提供n便于設(shè)計者從中選擇光學(xué)玻璃。 光明玻

30、璃廠的玻璃領(lǐng)域圖另外材料的光學(xué)均勻性、化學(xué)穩(wěn)定性（ n 大時往往較軟，化學(xué)穩(wěn)定性差）氣泡、條紋、內(nèi)應(yīng)力等，皆對成像有影響?？傊畱?yīng)根據(jù)儀器要求挑選不同等級的玻璃。 當(dāng)設(shè)計激光光學(xué)系統(tǒng)、紅外、紫外等光學(xué)系統(tǒng)時，須計算其他波長的折射率，可利用經(jīng)驗(yàn)公式，如Schott公式： 對于反射材料，由于沒有色散，不必考慮阿貝數(shù)，其唯一特性是反射率。通常需要采用鍍反射膜的方法提高反射率，在可見光波段可以鍍銀或鋁。銀比鋁反射率高，鋁的反射率比銀穩(wěn)定。具體鍍什么金屬反射膜要根據(jù)所用波段而定。 第四章 理想光學(xué)系統(tǒng) 本章要點(diǎn) 1. 理想光學(xué)系統(tǒng)原始定義2. 理想光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)、焦平面、主點(diǎn)、主平面3. 理想光學(xué)系統(tǒng)的節(jié)

31、點(diǎn)4. 理想光學(xué)系統(tǒng)的物像位置關(guān)系，牛頓公式和高斯公式5. 理想光學(xué)系統(tǒng)物方焦距與像方焦距的關(guān)系6. 理想光學(xué)系統(tǒng)的拉氏不變量7. 理想光學(xué)系統(tǒng)的光焦度及其與焦距的關(guān)系8. 理想光學(xué)系統(tǒng)的垂軸放大率、沿軸放大率和角放大率及其關(guān)系9. 幾個特殊位置的三種放大率10. 理想光學(xué)系統(tǒng)的作圖法11. 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合：作圖法和計算法12. 遠(yuǎn)距型和反遠(yuǎn)距型理想光學(xué)系統(tǒng)模型13. 多光組組合，正切計算法，截距計算法14. 各光組對總光焦度得貢獻(xiàn)15. 焦距儀基本原理16. 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的理想光學(xué)系統(tǒng)模型17. 視覺放大率概念18. 望遠(yuǎn)鏡與其他光組的組合19. 薄透鏡成像原理20. 厚透鏡的基點(diǎn)和基面及

32、其與光組組合的關(guān)系引言 單個折射球面（或反射球面） 單薄透鏡對細(xì)小平面以細(xì)光束成完善像實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)對具有一定大小的物（視場） 以寬光束（孔徑） 一個光學(xué)系統(tǒng)必須由若干元件組成，經(jīng)反復(fù)精密計算，使其成像接近完善。 開始時，首先將系統(tǒng)看成是理想的 4-1 理想光學(xué)系統(tǒng)及其原始定義 返回本章要點(diǎn) 理想光學(xué)系統(tǒng)像與物是完全相似的物空間像空間點(diǎn)共軛點(diǎn)直線共軛直線直線上的點(diǎn)共軛直線上的共軛點(diǎn)理想光學(xué)系統(tǒng)理論高斯光學(xué) 4-2 理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面 一、焦點(diǎn)F，F(xiàn) 與焦平面 返回本章要點(diǎn)物方無窮遠(yuǎn)AF: 后焦點(diǎn)，像方焦點(diǎn)軸上物點(diǎn) FA(處）F：前焦點(diǎn)，物方焦點(diǎn)A F:物方無窮遠(yuǎn)垂軸平面的共軛平面為通過 F

33、的垂軸平面（后焦平面，像方焦面）FA：像方無窮遠(yuǎn)垂軸平面的共軛平面為物方過 F 的垂軸平面（前焦平面，物方焦面） 注意：這里F與F不為共軛點(diǎn)，A與A也不為共軛點(diǎn)二、主點(diǎn)H，H和主平面 返回本章要點(diǎn)延長 TE1，F(xiàn)S1交于QH，H亦為一對共軛點(diǎn) 延長 SkR，EkF交于Q點(diǎn)H,H物（像）方主點(diǎn)，前（后）主點(diǎn)，QH,QH物（像）方主面，前（后）主面，且HQ與HQ共軛, = 1，物、像方主面是一對=1的物像共軛面光學(xué)系統(tǒng)總包含一對主點(diǎn)（主平面），一對焦點(diǎn)（焦平面），前者是一對共軛點(diǎn)（面），后者不是像方焦距，后焦距 物方焦距，前焦距只要一對主點(diǎn)、一對焦點(diǎn)的相對位置一定，一個光學(xué)系統(tǒng)的理想模型就定了。單

34、個折射球面、球面鏡和薄透鏡都相當(dāng)于兩個主面重合在一起的情況。單個折射球面球面鏡薄透鏡H，H，F(xiàn)，F(xiàn)四點(diǎn)稱為光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)四、節(jié)點(diǎn)和節(jié)平面 = 1的一對共軛點(diǎn) 返回本章要點(diǎn)由全等得同理當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的f=-f時系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)與主點(diǎn)重合4-3 物像位置和三種放大率、兩種焦距和光焦度 一、理想光學(xué)系統(tǒng)的物像位置關(guān)系和橫向放大率 返回本章要點(diǎn)1. 以 F，F(xiàn)為原點(diǎn)牛頓公式2. 以 H，H為原點(diǎn) 由代入牛頓公式得高斯公式此時由高斯公式后面會看到單個折射球面公式具有普遍性當(dāng) n= n 時，化為與單個透鏡物像公式相同，這時與 l，l有關(guān)。當(dāng)l一定時，與 y的大小無關(guān)二、理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距的關(guān)系和拉氏公式 返回本章要

35、點(diǎn)由即并由代入之得對近軸區(qū)，有兩焦距的關(guān)系結(jié)合若 n=n,則f = -f如空氣中折射系統(tǒng)若包含 k 個反射面,則若 n=-n, 則 f = f ,如反射球面理想光學(xué)系統(tǒng)的拉氏公式 返回本章要點(diǎn)三、光束的會聚度和系統(tǒng)的光焦度 返回本章要點(diǎn)折合物距倒數(shù),會聚度V （-）表示發(fā)散光束折合像距V （+）表示光束會聚折合焦距倒數(shù),光焦度（-）表起發(fā)散作用（+）表示起會聚作用光焦度等于像方光束會聚度與物方光束會聚度之差它表征光學(xué)系統(tǒng)偏折光線的能力。 單位：屈光度以米為單位的焦距的倒數(shù)。 眼鏡的度數(shù)=屈光度數(shù)100 返回本章要點(diǎn)四、軸向放大率、角度放大率及其與橫向放大率的關(guān)系1. 軸向放大率像與物沿軸移動量

36、之比由 xx=ff得 xdx+xdx=0所以仍成立，當(dāng) n=n時 立體物像不再相似2. 角放大率像方、物方傾斜角的正切之比 返回本章要點(diǎn)若 n=n 仍然成立3. 對薄透鏡，幾個特殊位置的 、1. 物在無窮遠(yuǎn)，像與像方焦面重合2. 物在2倍物方焦距處3. 物與物方焦面重合時4. 物與H重合返回本章要點(diǎn)正透鏡成像（圖中移動的黑線為物，紅線為像） 返回本章要點(diǎn)負(fù)透鏡成像（圖中移動的黑線為物，紅線為像） 返回本章要點(diǎn)4-4 理想光學(xué)系統(tǒng)的圖解求像 依據(jù)平行于光軸的光線經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后必通過像方焦點(diǎn)； 過物方焦點(diǎn)的光線經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后必為平行于光軸的光線； 過節(jié)點(diǎn)的光線方向不變； 返回本章要點(diǎn) 任意方向

37、的一束平行光經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后必交于像方焦平面上一點(diǎn)； 過物方焦平面上一點(diǎn)的光線經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后必為一束平行光。為解決任給一條光線求其共軛光線的問題，有必要利用輔助光線1、2、3并結(jié)合依據(jù)4、5 返回本章要點(diǎn)4-5 光學(xué)系統(tǒng)的組合 返回本章要點(diǎn) 一、兩個光組的組合問題-已知 F1,F1,H1,H1,F2,F2,H2,H2以及d(),（光學(xué)間隔）求總光組的 F,F,H,H解決1. 圖解組合2. 找出分光組與等效總光組之間的關(guān)系3. 求出 f,f,確定H,H,F,F的位置 返回本章要點(diǎn)合成光組的像方參量以第二個光組的像方焦點(diǎn)、像方主點(diǎn)為起始點(diǎn)合成光組的物方參量以第一個光組的物方焦點(diǎn)、物方主點(diǎn)為起始點(diǎn)

38、組合放大率：一般已知 x1, 則返回本章要點(diǎn) 則一般光組在空氣中，有f =-f,于是 兩個有一定焦距的光組組合，系統(tǒng)的總焦距或光焦度除與各自的光焦度有關(guān)外，還與其間隔 d 有關(guān) 例：兩個正光焦度薄光組組合 返回本章要點(diǎn)當(dāng) 當(dāng) 當(dāng) 二、多光組組合 返回本章要點(diǎn)所以 即過渡： 1. 正切計算法初值 u1=0, h1任選 返回本章要點(diǎn)2. 截距計算法 返回本章要點(diǎn)由令反復(fù)利用高斯公式得各截距，最后算出 f,并有3. 各光組對總光焦度的貢獻(xiàn)每個光組對總光焦度的貢獻(xiàn)，除與自身的光焦度有關(guān)外，還與它在系統(tǒng)中的位置有關(guān)。與前面得到的結(jié)論一致。兩個特例返回本章要點(diǎn)位于中間實(shí)像面上的光組對總光焦度無貢獻(xiàn)此時 d

39、=0, =1+2二正透鏡組合，越靠近總光焦度越大兩個例子 返回本章要點(diǎn)三、光學(xué)系統(tǒng)焦距的測定 返回本章要點(diǎn)用左圖，可得到 F,但 f=?必須用軸外平行光寫成例如：135相機(jī)，底片2436，則像高 可以根據(jù)視場角求焦距注意：當(dāng)節(jié)點(diǎn)與主點(diǎn)不重合時不能直接使用公式例如單個折射球面焦距測定必須提供一定角度的平行光平行光管 返回本章要點(diǎn)焦距儀（詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)“焦距測量實(shí)驗(yàn)”） 返回本章要點(diǎn) 4-6 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) 返回本章要點(diǎn) 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)是以平行光入射，再以平行光出射的系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn)焦點(diǎn)、主點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)，焦距無窮大 由得 =0最簡單的望遠(yuǎn)鏡至少有兩個獨(dú)立光組，第一光組的像方焦點(diǎn)與第二光組的物方焦點(diǎn)重合 返回本章要

40、點(diǎn)一、放大率、由得一般并有且望遠(yuǎn)鏡的三種放大率均與物距無關(guān)，僅與二光組的焦距有關(guān)仍有 諸放大率的關(guān)系不變二、視覺放大率 返回本章要點(diǎn) 人對物體主觀感覺的大小與視角有關(guān)，目視光學(xué)儀器用視覺放大率物體經(jīng)目視儀器所成的像對人眼張角的一半人眼直接觀察時物對人眼張角的一半對于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)物鏡焦距目鏡焦距三、討論 返回本章要點(diǎn) 要求主觀放大，故或?qū)懗?一般 f10,f2可正可負(fù)。成倒像，觀察不便，但便于測量，必要時加倒像系統(tǒng)成正像，用于觀察，但無實(shí)像面，不能測量 當(dāng)時物經(jīng)望遠(yuǎn)鏡成縮小像距離拉近很多對眼睛的張角變大 系統(tǒng)一定，則，為定值，與物距 l 無關(guān)四、望遠(yuǎn)鏡與其他光組的組合 返回本章要點(diǎn)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡

41、系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)有限焦距系統(tǒng)有限焦距系統(tǒng)等效系統(tǒng)的像方焦點(diǎn)與第二系統(tǒng)的像方焦點(diǎn)重合。焦距為將第二系統(tǒng)的焦距擴(kuò)大到倍有限焦距系統(tǒng)對無窮遠(yuǎn)物成像時，焦距短則像小，反之像大望遠(yuǎn)鏡與眼睛組合，相當(dāng)于把眼睛的焦距擴(kuò)大到倍 返回本章要點(diǎn)4-7透鏡 一、透鏡 球面透鏡( 主要考慮工藝過程簡單 )，非球面透鏡 ( 提高像質(zhì)、簡化結(jié)構(gòu) ) 雙凸平凸月凸雙凹平凹月凹dtm 凸透鏡 ( 雙凸、平凸、月凸 )d0 即薄透鏡。 返回本章要點(diǎn) 二、薄透鏡 返回本章要點(diǎn)結(jié)構(gòu)特征薄透鏡：H，H重合，J，J重合，f=-f光焦度（焦距）計算正透鏡，會聚透鏡對平行光起會聚作用，有實(shí)的像方焦點(diǎn)。負(fù)透鏡，發(fā)散透鏡對平行光起發(fā)散

42、作用，有虛的像方焦點(diǎn)。薄透鏡的放大率薄透鏡的共軛距三、厚透鏡的焦距 返回本章要點(diǎn)考慮厚度，由對于兩個面得將其看成二薄光組組合，按當(dāng) d 0時，為厚透鏡，此時代入之得到厚透鏡焦距返回本章要點(diǎn)光焦度計算四、厚透鏡的主面 返回本章要點(diǎn)利用二光組組合求主面的的公式，可得透鏡主面、焦點(diǎn)位置為:1. 雙凸透鏡 返回本章要點(diǎn)當(dāng)d0H，H都在透鏡內(nèi)部,H在H的前面當(dāng)時二球心重合，主面重合于球心，f0此時時是正透鏡，主面在內(nèi) 返回本章要點(diǎn)時是望遠(yuǎn)鏡，f時是負(fù)透鏡，f0，主面在外2. 雙凹透鏡 不管 d 怎么變，f0 恒成立并也有主面也總在內(nèi)部3. 平凸透鏡可看成是正薄透鏡+平行平板，f=f1加平板后產(chǎn)生軸向位移

43、 4. 平凹透鏡f 0與 d無關(guān)可看成負(fù)薄透鏡+平行平板返回本章要點(diǎn)討論：返回本章要點(diǎn)平凸、平凹薄透鏡 + 平板有限焦距系統(tǒng) + 望遠(yuǎn)鏡雙凹、彎凸f恒為負(fù)或正不變雙凹：負(fù)負(fù)彎凸：但使正負(fù)雙凸、彎凹f的正負(fù)與厚度有關(guān)雙凸：總光焦度與 d 有關(guān)正正彎凹：但使總光焦度與 d 有關(guān)正負(fù)厚的彎月形凹透鏡可用于校正像面彎曲，它可在厚度不太大時得到正光焦度。不同類型厚透鏡都相當(dāng)于二光組組合第五章 光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制 本章要點(diǎn) 1. 光闌的概念2. 孔徑光闌及其判斷3. 入瞳、出瞳的概念及其與孔徑光闌的共軛關(guān)系4. 入、出瞳在光學(xué)系統(tǒng)中的作用5. 主光線6. 視場光闌概念、位置、入射窗、出射窗7. 視場光闌

44、在光學(xué)系統(tǒng)中的作用8. 攔光及漸暈光闌9. 漸暈系數(shù)10. 對準(zhǔn)平面、景像平面、遠(yuǎn)景平面、近景平面、遠(yuǎn)景深、近景深、景深11. 景深與焦距、相對孔徑、對準(zhǔn)距離的關(guān)系12. 物（像）方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)引言 前幾章主要討論理想光學(xué)系統(tǒng)的特性。理想光學(xué)系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)成像，而且可以對任意物以任意寬的光束給出某一定倍率的像。當(dāng)共軛距一定時，物的大小與像的大小成比例。但實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的成像光束將會受到限制。透鏡的大小和像面的大小有限，從而限制了成像光束的寬度和成像范圍。 透鏡的大小限制A點(diǎn)發(fā)出的成像光束的孔徑角，像面的大小限制成像范圍，它們都是對光束的限制，稱為光闌。 5-1 概述 光闌的概念返回本章要

45、點(diǎn) 光闌：起限制成像光束作用的透光孔。 孔徑光闌限制軸上點(diǎn)成像光束中邊緣光線的最大傾角（孔徑角）視場光闌限制物平面或物空間能被系統(tǒng)成像的最大范圍（視場）漸暈光闌限制物空間軸外點(diǎn)發(fā)出的、本來能通過上述兩種光孔的成像光束消雜光光闌限制雜散光（從視場外射入系統(tǒng)，或由鏡頭內(nèi)部的光學(xué)表面、金屬表面及鏡座內(nèi)壁的反射和散射所產(chǎn)生） 光闌的位置孔徑光闌隨系統(tǒng)而異，目視光學(xué)系統(tǒng)要求孔闌或孔闌的像一定要在外面，以與眼瞳重合；遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)要求孔闌在焦面上。其他無特殊要求的可以選擇。視場光闌一般是在實(shí)像面或中間實(shí)像面上，也可以沒有漸暈光闌位置可選擇，以改善成像質(zhì)量，與視場光闌二者必有其一消雜光光闌位置可選擇，以達(dá)到限

46、制雜散光的目的，也可以沒有 5-2 光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌、入射光瞳和出射光瞳 孔徑光闌返回本章要點(diǎn) 一個光學(xué)系統(tǒng)有若干個透光孔，其中哪一個是孔徑光闌？是最前面的一個嗎？是最小的一個嗎？請看動畫： 何為孔闌要依當(dāng)時的條件而定。物體位置變了，孔闌可能會變。當(dāng)物體位置一定時，有一個光孔最限制成像光束的寬（角）度孔闌要找到孔闌，首先應(yīng)使所有的光孔處于同一空間。請看找孔闌的過程： 入射光瞳和出射光瞳返回本章要點(diǎn) 所有光孔投射到第一光孔的物空間，對軸上物點(diǎn)A張角最小的光孔“像”所共軛的光孔為孔徑光闌，該光孔“像”稱入射光瞳，這個張角稱物方孔徑角2U。 所有光孔投射到最后一個光孔的像空間，對軸上像點(diǎn)A張角最小

47、的光孔“像”所共軛的光孔為孔徑光闌，該光孔“像”稱出射光瞳，這個張角稱像方孔徑角2U。 入瞳直徑與焦距之比稱為相對孔徑。通過入瞳中心的光線必通過孔闌中心，并過出瞳中心。通過入瞳邊緣的光線必通過孔闌邊緣，并過出瞳邊緣。孔闌、入瞳和出瞳之間的共軛關(guān)系可用下圖表示：入瞳和出瞳的作用：返回本章要點(diǎn) 入瞳是物面上所有各點(diǎn)發(fā)出的光束的共同入口；出瞳是物面上各點(diǎn)發(fā)出光束經(jīng)整個光學(xué)系統(tǒng)以后從最后一個光孔出射的共同出口。物點(diǎn)和入瞳中心的連線稱為主光線，主光線也通過孔闌和出瞳的中心。入瞳中心是所有主光線的交點(diǎn)。 5-3 光學(xué)系統(tǒng)中的視場光闌和漸暈光闌 視場光闌、入射窗、出射窗：返回本章要點(diǎn) 在光學(xué)系統(tǒng)中，起限制成

48、像范圍作用的光孔稱為視場光闌(以下簡稱視闌)。顯然，如果有接收面，則接收面的大小直接決定了物面上有多大的范圍能被成像。因此，在成實(shí)像或有中間實(shí)像的系統(tǒng)中必有位于此實(shí)像平面上的視闌，此時有清晰的視場邊界。視闌被其前面的鏡組成在系統(tǒng)物空間的像稱為入射窗，被其后面的鏡組成在系統(tǒng)像空間的像稱為出射窗。 攝影系統(tǒng)：像面的大小決定視場角2W的大小望遠(yuǎn)鏡：中間實(shí)像面上分劃板的大小決定視場角2W的大小 漸暈光闌返回本章要點(diǎn) 軸外物點(diǎn)發(fā)出并充滿入瞳的光束不一定能全部通過系統(tǒng)，還可能受到遠(yuǎn)離孔闌的光孔的阻攔，這就是攔光。請觀察，當(dāng)視場逐漸增大時，軸外點(diǎn)發(fā)出充滿孔闌的光束被前后兩個透鏡所攔，其中上光線被第2個透鏡攔，下光線被第1個透鏡攔。軸外點(diǎn)的實(shí)際成像光束孔徑要比軸上點(diǎn)