1.2光学系统与物象关系解析
理想光学系统
f h
tan Uk
Uˊk
f h tan U1
目 录 Contents
理想光学系统与共线成像理论 理想光学系统的基点和基面 理想光学系统的物像关系 理想光学系统的放大率 理想光学系统的组合 透镜
24
第三节 理想光学系统的物像关系
一、图解法求像
1、典型光线及性质:
1）平行于光轴的光线，经系统后必经过像方焦点； 2）过物方焦点的入射光线，经系统后平行于光轴；
2. 物像相似性：
四、讨论
一个正方体经光学系统成像后，成为非立方体。物与像不具有相似性。
垂直于光轴的任一共轭平面具有物像相似性。
dl ' dl
nl '2 n'l2
=
n' n
2
y nl
y nl
相片
以后讨论共轴系统成像＝》 垂直于光轴的物平面和像平面
四、讨论
3. 共轭面和共轭点：
已知共轴理想光学系统 M 的两对共轭面 O1（ O1 ˊ）、 O2 （ O2 ˊ）的位 置和放大率β1、β2 求：任一物点O的共轭像点
共轴理想光学系统的基点和基面
★一对主点、一对主平面； ★一对节点、一对节平面； ★一对焦点、一对焦平面；
（共轭） （共轭） （非共轭）
（J）
（Jˊ）
共轴理想光学系统的简化图：用基点和基面的位置表征。
四、实际光学系统的基点位置和焦距计算
第二章-共轴球面系统的物像关系
折射定律
n sin I n' sin I '
看成是折射的一种特殊情形： n' n
1.
2.
3.
4.
Lr sin I sinU r n sin I ' sin I n' U ' I U I' sin I ' L' r r sinU '
n' n
一、概念
1. 子午面——包含物点与光轴的平面 2. 截距：物方截距——物方光线与光轴交点到顶点的距离 像方截距——像方光线与光轴交点到顶点的距离 3. 倾斜角：物方倾斜角——物方光线与光轴的夹角 物方倾斜角——物方光线与光轴的夹角
P
U A O
φ C
Uˊ Aˊ
n
nˊ
二、表示光线位置的坐标——光路的位置
5
O
各参量的符号规则规定如下：
1．线段： 由左向右为正，由下向上为正，反之为负。 规定线段的计算起点：
L、L'—由球面顶点算起到光线与光轴的交点 r—由球面顶点算起到球心 d—由前一面顶点算起到下一面顶点 h —以光轴算起
2．角度：
一律以锐角度量，顺时针转为正，逆时针转为负。 角度也要规定起始轴： U、U'—由光轴起转到光线； I、I'—由光线起转到法线； ψ—由光轴起转到法线，
转面公式：
L2 L2 'd
' U 2 U1 '
l2 l1 'd1 u2 u1 '
上述公式称为近轴光线的光路计算公式。
靠近光轴的区域叫近轴区，近轴区域内的光线 叫近轴光线（高斯光学） • 近轴光路计算公式有误差 • 相对误差范围
第1.4讲 理想光学系统的物像关系
成像的有关概念（1 成像的有关概念（1）
共轭关系：物点 A
物点：入射光线的交点 物点：入射光线的交点 虚物点：入射光线的延长线的交点 实像点：出射光线的交点 像点：出射光线的交点 像点：出射光线的交点 虚像点：出射光线的延长线的交点
经过光学系统
像点 A′
实物点：入射光线的出发点
成像的有关概念（2 成像的有关概念（2）
1. 只有知道系统的焦距后，才能使
用牛顿公式或高斯公式； 2. 牛顿公式和高斯公式计算的结果 应该是一致的； 3. 理想光学系统的焦距 任意物平面所对应的像平面的位 置和放大率。
物方焦距和像方焦距的关系
结论：与系统结构无关 f′ n′(像 间 质 折 率 空 介 的 射 ) =− f n(物 间 质 折 率 空 介 的 射 ) 光学系统位于空气中：f 光学系统位于空气中：f ′=－f 牛顿公式：x 牛顿公式：x x′=－f ′2 高斯公式： 1 1 1 l′ − = β= ′ l f′ l l 正透镜： f ′＞0 f ＜0 负透镜： f ′＜ 0 f ＞0
F
F′
F′
F
例题1 例题1
求物AB 求物AB
Hale Waihona Puke 用作图法求光学系统的理想像
B′
F H H′ A′ F′
（1）已知像A′B′ 已知像A
（2）已知物AB 已知物AB 求像A 求像A′B′
B
F′ A
H
H′
F
例题 1 解
⑴正透镜虚物成实像
⑵负透镜实物成虚像
例题 2
如图所示，一物体位于焦距为200 如图所示，一物体位于焦距为200 mm 的透镜前300 mm处，求像的位置和放 的透镜前300 mm处，求像的位置和放 大率？
初中物理光学成像原理
初中物理光学成像原理
光学成像原理是光学中非常基础的概念之一，它涉及到光线经过透镜或其他光学设备后形成的图像的特点和规律。
在学习光学成像原理时，我们通常会涉及到以下几个概念：物体、像、透镜、成像规律等。
物体是指光线经过透镜之前的待成像的对象，它可以是实际存在的实物，也可以是一个虚拟的物体。
通过透镜和其他光学设备的作用，光线经过透镜后会发生折射、反射等现象，最终在屏幕上形成一个像。
像是指物体通过光学设备形成的图像，它与物体有一定的对应关系。
正常情况下，透镜将物体成像于透镜的对焦平面上，所以透镜是重要的成像元件。
成像规律可以用来描述物体与像之间的关系，最经典的成像规律是“物距与像距的倒数之和等于
透镜焦距的倒数”。
根据这一规律，我们可以计算出透镜的物距、像距和焦距之间的关系。
除了透镜，我们还可以通过其他光学装置实现成像，比如反射镜、凸面镜等。
这些设备在成像原理上略有不同，但都遵循物距与像距的关系。
其中，反射镜通过反射光线形成像，而凸面镜则是通过透镜的折射原理实现成像。
在真实的光学成像过程中，光线可能会发生各种折射和反射的现象，导致成像有一定的偏差或者模糊。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体情况来选择合适的光学设备和适当的参数，以获得清晰、准确的成像效果。
总结起来，光学成像原理是研究光线经过透镜等光学设备后形成图像的规律和特点。
通过理解和应用成像规律，我们可以更好地设计和使用光学设备，实现清晰、准确的成像效果。
光学系统
第一节 理想光学系统与共线成像理论
理想光学系统理论在1841年由高斯提出，1893年阿 贝发展了理想光学系统理论。 理想光学系统理论——高斯光学 对于实际使用的共轴光学系统，由于系统的对称 性，共轴理想光学系统所成的像还有以下性质： （1）位于光轴上的物点对应的共轭像点也必然位 于光轴上；位于过光轴的某一个截面内的物点对应 的共轭像点必位于该平面的共轭像面内；过光轴的 任意截面成像性质都是一样的。因此可以用过光轴 的截面代表一个共轴系统。
共轴理想光学系统所成像的性质
（2）垂直与光轴的平面物所成的共轭平面像的几何 形状完全与物相似，也就是说在整个物平面上无论 哪一部分，物和像的大小比例等于常数。像和物的 大小之比称为“放大率”，对于共轴理想光学系统 来说，垂直于光轴的同一平面上的各个部分具有相 同的放大率。 （3）一个光学系统，如果已知两对共轭面的位置和 放大率；一对共轭面的位置和放大率以及轴上的两 对共轭点的位置，则其它一切物点的像点都可以根 据这些已知的共轭面和共轭点来表示。
第一节 理想光学系统与共线成像理论
理想光学系统——像与物是完全相似的
这种“共线成像”理论的初始几何定义可归纳为：
第一节 理想光学系统与共线成像理论
理想光学系统——像与物是完全相似的 物空间 像空间 点 共轭点 直线 共轭直线 直线上的点 共轭直线上的共轭点 任一平面 一共轭平面
同样：物空间中每一同心光束在像空间中均有一共轭 同心光束与之对应。 简单的说：物空间的任一点、线、面都有与之相共轭 的点、线、面存在，且是唯一的。
第二节 理想光学系统的基点与基面
这些已知的共轭面和共轭点为共轴光学系统的 “基面”和“基点”。 基点就是一些特殊的点，基面就是一些特殊的面。 正是这些特殊的点与面的存在，从而使理想光学系 统的特性有了充分体现，只有掌握了这些基点基面 的特性，才能够分析计算理想光学系统。 基点：物方焦点，像方焦点；物方主点，像方主 点；物方节点，像方节点。 基面：物方主面，像方主面；物方焦面，像方焦 面。
光学系统
n' p2
p2 3
（令 n' n ）即成倒立、缩小的实像。
[解] （3）光线自右向左经凸球面折射成像：
s3 10 cm，r3 r1 20cm ，n 1.5 ，n' 1.0，代入物
像公式得
1 1.5 11.5 s3' 10 20
, 解得s3' 8 cm，
p p' f '
（2） 平面折射
r , 0
n n 0 p' p
例1：水深度为60cm处有一个
青蛙，在水面上方看到的青蛙上 升了多少cm?
解：p' n' p
n
像距
上升的高度为
H=(1-n’/n)*(水深 度)
p`=-40cm 物距 p=-60cm
p' n' p n
空气n’=1
傍轴小物：点到光轴的距离远小于球面曲率半径
三、傍轴球面折射的物象关系式
nn'n(u(' uin))unn('(n'('niu')')) n
p
u
i
n'
o h i' c u'
p'
h
r
u p'
p
p'
h
u p
h
n p'
n p
n r
n
物像关系式
r
n'n
解 ：(2) p=0.6m ，r=-0.3m，代入公式
1 1 2 0.6 p' 0.3
解得 p' 0.2 m，像在镜前离顶点0.2m处，为实像。
几何光学系统的规律与成像概念
B y A
-U -L
应用光学（第四版）
E h O r L’ C U’
A’ -y’ B’
2 共轴球面系统的物像关系
（2） 光线与法线的夹角，如I, I’, 以光线 为起始边。
B I E I’ C O
y
A
I
-U
-I”
h
-I”
U’
A’ -y’
I’
-L
r
-I’
L’
B’
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
O2
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系 2. 垂轴线段：以光轴为界，上方为正，下方为负。
B +y A O
E +h C A’ -y ’ B’
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
（三）角度 角度一律以锐角 来度量，由起始边 转到终止边 ，顺时针为正，逆时针 为负。
起始边规定如下：
（1）光线与光轴的夹角，如U, U’ , 以光轴 为起始边。
φ
r
C
h 入射角可以按 sin I r
应用光学（第四版）
计算, 其它公式不变。
（3） 入射点法线与光轴的夹角φ（球心角），以光轴 为起始边。
B y -U O
I h
E
φ r I’ C U’ A’
A -L
-y’ B’
L’
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
练习：试用符号规则标出下列光组及光线的位置
（1）r = -30mm, L = -100mm, U = -10°
（2）r = 30mm, L = -100mm, U = -10° （3）r1 = 100mm, r2 = -200mm , d = 5mm, L = -200mm, U = -10° （4）r = -40mm, L’ = 200mm, U’ = -10°
物理学中的光学成像和成像原理
物理学中的光学成像和成像原理光学成像是指利用光学系统将物体的形象投射到成像平面上的过程，是光学研究中的重点领域之一。
成像的原理在于，物体发出的光线通过透镜或者反射镜的作用进行折射或者反射，最终汇聚到成像平面上形成图像。
一、成像系统光学成像系统主要由以下三部分组成：物体、成像光学系统和成像平面。
物体是指成像系统中所要成像的物体，一般来说是三维实体。
成像光学系统是指由透镜、反射镜等光学元件组成的系统，通过折射或者反射实现对物体的成像。
成像平面是指光学成像系统中光线汇聚的平面，一般设在透镜或者反射镜的焦点处。
二、成像原理光学成像的原理基于物体发出的光线通过透镜或者反射镜的折射或者反射，经过光路的衍射和干涉，最终在成像平面上形成图像。
透镜成像的原理：透镜的最主要功能是将不同方向的光线汇聚到一点上，透过透镜的光线叫做主光轴，与主光轴相交的点叫做透镜的光心，透镜中央部位叫作透镜中心。
成像时，物体发出的光线通过透镜后汇聚于像点上，定位光线汇聚于像平面上，成像平面和物体成为一组共轭点，这就是透镜成像的原理。
反射镜成像的原理：反射镜成像的原理基于反射定律和成像接续原理。
在反射镜的表面，物体发出的光线与反射面相交，反射面将光线反射，经过光路的干涉和判定后，光线汇聚于像平面上形成图像。
反射镜成像与透镜成像不同之处在于，反射镜成像是关于反射面对称的，且成像像与物体位于同一侧，而透镜成像像和物体位于相反的两侧。
三、光学成像的衍射和干涉效应光学成像除了基于透镜和反射镜的成像原理外，还涉及到光的衍射和干涉等效应。
光衍射是光在经过孔径或者薄缝等区域后，产生的散射和衍射现象；光干涉是光的波动性体现，当两个光束相遇时，互相干涉，产生明暗相间的干涉条纹。
这些效应均对光学成像产生了影响。
四、光学成像的应用光学成像是现代技术领域不可或缺的重要手段，涉及到广泛的领域。
在医疗领域，光学成像被广泛应用于微小器械的制造和外科手术，如飞秒激光角膜切削、飞秒激光全息成像等。
应用光第二章 共轴球面系统的物像关系
➢符号规则
• 光线的传播方向：自左向右为正 • 线段
• 沿轴:以球面顶点o为起点，自左向右为正，－L，r，L′ • 垂轴 h，光轴为起点，向上为正，向下为负。 • 球面的曲率半径：球心在球面顶点的右方为正，反之为负
• 角度(一律以锐角来度量，顺时针转为正，反之为负；正切方法）
• 光线与光轴的夹角：光轴转向光线 -U，U′ • 光线与法线的夹角：光线转向法线 I，I′
近轴条件有
h lu lu
8
光焦度
物理意义
n' n r
>0 会聚 ＝0 平面折射 <0 发散
l l'
l'
f
'
n,
n' /(
n)
n,
/
r
l f -n /(n' n) -n / r
f ' n' fn
n n n n l l r
n, / f ' -n / f
第二章 共轴球面系统的物像关系 Coaxial Spherical System
1
➢基本概念
•光轴：若光学系统由球面组成，它们的球心位于同一直线上，
则称为共轴球面系统，这条直线为该光学系统的光轴。实际 上，光学系统的光轴是系统的对称轴
•子午面：通过物点和光轴的截面 • 物方截距 •像方截距 •物方孔径角 •像方孔径角
1) r2
(n 1)2 d nr1r2
1 f
4. 计算主平面位置。
lH
n(r2
r1d r1) (n 1)d
lH'
n(r2
r2d r1) (n 1)d
63
5. 两个主平面之间的距离。
【课堂笔记】理想光学系统
对高斯公式微分，可得高斯公式的轴向放大率
f' f 2 dl ' 2 dl 0 l' l
dl' l '2 f 2 dl l f'
f' 2 f
由式（2-44）与式（2-41）比较，可得
角放大率
• 定义
tgU ' tgU
计算
l l'
f 1 f'
f l' f x' f 'l x f'
垂轴放大 率β 轴向放大 率α
nl ' n' l
nl ' 2 n' l 2
物像方处于 相同介质 l l'
l '2 2 l
l '2 f x' 2 x l f'
角放大率γ
拉赫不变 量J
l l'
主面和主点
垂轴放大率等于+1的一对共轭平面称为主 面 主面与光轴的交点为主点 在物方的称为物方主面和物方主点 在像方的称为像方主面和像方主点 图
返回
光学系统的焦距
主面和主点
在一对主面上,只要知道其中一个面上的点, 就可以找到共轭点----等高度.
作图时,一般将物方光线延长交于物方主面, 根据共轭关系找到像方主面上的共轭点,然 后再确定光线经像方主面后的出射方向.
理想光学系统
理想光学系统
理想光学系统和共线成像
理想光学系统的基点、基面
理想光学系统的物象关系
理想光学系Байду номын сангаас的放大率
关于各种光学仪器成像原理详解
关于各种光学仪器成像原理详解几何（光学）是光学设计的基础，要做好光学设计必须懂得一些光学仪器的成像原理，今天光电资讯为大家整理了一些关于各种光学仪器成像原理内容。
光学成像利用折射、反射等手段将物的信息再现。
成像是几何光学研究的核心问题之一。
实像与虚像、实物与虚物1，物和像都是由一系列的点构成的，物点和像点一一对应。
2，实物、实像的意义在于有光线实际发自或通过该点，而虚物、虚像仅仅是由光的直线传播性质给人眼造成的一种错觉，实际上并没有光线经过该点。
3，物和像具有相对性，虚实之间也可以进行转换。
等光程面和严格成像理想成像的基本要求是满足同心光束的不变性，并且从整个物和像的对应关系看，还必须要满足物像间的相似性。
空间上各个点之间的相互位置要一一对应，同时每一对物像点的颜色要一一对应。
要求成像的光学系统不产生畸变，没有像差、色差等。
理想光具组是严格成像的必要条件。
投影仪投影仪的结构投影仪的关键参数亮度：家用一般2000-3000 ANSI 流明（辐射光学部分细讲）标准分辨率（真实分辨率或物理分辨率）对比度：明暗区域最亮的白色和最暗的黑色之间的不同亮度层级的测量（人眼一般接近2000:1）投射比：投影距离D / 画面宽度W。
（越小说明在相同距离下，投射的画面越大）计算投影和幕布大小、距离之间的最佳关系。
投射比一般在1.5-1.9之间，小于1时一般称为短焦镜头，小于0.6称为超短焦。
投影幕布一般用对角线的英寸数来标识，需要根据长宽比进行折算。
关于投影的幕布选择玻珠幕，表面增加了光学晶体玻璃球的涂层。
特点是画面有鲜明的焦点感和活力，增益高、视角小。
而最大的特点是“光线回归性”，即反射光线沿入射光线的方向返回，这也是增益高的一个原因，对光线有一定的“收集”效果。
白塑幕，直接采用粗白纹面料，不做表面处理。
特点是能把投影机的性能，原原本本的表现出来，不加修饰，增益低、视角很大、颜色自然。
照相机照相机的最简结构—箱式照相机特点：无反光镜，直接取景对焦。
1.2_光学系统及成像的基本概念
第二节光学系统及成像的基本概念(P13)一光学系统Ø光学系统：由一系列反射、折射表面（零件）按一定方式组合而成，从而满足一定使用要求的组合Ø球面系统：光学表面均为球面Ø共轴球面系统：各球面的球心均在一直线上Ø非球面系统：二成像概念Ø物点：物光束的交点Ø像点：像光束的交点Ø成像：物点发出的同心光束、经光学系统后变为另一个同心光束Ø实物、实像点：实际光线的会聚点Ø虚物、虚像点：由光线的延长线构成的物像点Ø共轭：物经光学系统后与像的对应关系（A、A′对称性）Ø物空间：物所在的空间（包括虚物）Ø像空间：物所在的空间（包括虚像）物空间与像空间可能重合完善成像的条件1.完善像的定义：每一个物点对应于唯一的一个像点，该像点称为完善像点，物体上每个点经过光学系统后所成完善像点的集合就是该物经过关学系统后的完善像2.完善成像的条件：①入射波面为球面波时，出射波面也为球面波∵球面波对应同心光束(会聚或发散)∴②入射光束为同心光束时，出射光束亦为同心光束3.特例：单个界面可实现等光程条件反射①有限远物A——》有限远像A′：椭球反射面②无穷远物A——》有限远像A′：抛物反射面③有限远物A——》无穷远像A'：根据光路可逆性•这是一个四次曲线方程，为卵形线。
以此曲线绕旋转而成的曲面，称卵形面。
•若令物或像点之一位于无穷远，可得二次曲面。
这些曲面加工困难，且它们对轴外点并不满足等光程条件•实际的光学系统，绝大多数由容易加工的球面构成，当满足一定条件时，能对有限大小的物等光程成像。
印刷应用光学1-2光学
3、光的反射、折射定律
（研究光传播到两种均匀介质的分界面时的定律）
A
B
n
I I’’
P n’ O
Q
n=c/v
I’ C
反射定律： 1）反射光线、入射光线和法线在同一平面内； 2）反射光线和入射光线居于法线的两侧； 3）反射角与入射角绝对值相等，符号相反。 反射形式：镜面反射、漫反射、逆向反射等。
判断虚实小窍门：
※ 实物，虚像对应发散的同心光束。 ※ 虚物，实像对应汇聚的同心光束。
照相机 实物
物的虚像
照相机的实物
若A’与A互为物像关系，在几何光学中称为“共轭”。 共轭的概念反映了物像之间的对应关系。
光学系统中，通常将入射光线所在的空间称为物空间 （物方），出射光线所在的空间称为像空间（像方）。 物空间和像空间分别是实际入射光束和出射光束所在的 空间。仅仅是光学意义上的空间概念，不是几何位置的空 间概念。
两个介质的相对折射率可以用光在该介质2
v1 v2
C C
n1 n2
n2 n1
两种介质的相对折射率等于两介质的绝对折射率之比
折射定律（斯涅耳定律）： 1）折射光线、入射光线和法线在同一平面内； 2）折射光线、入射光线居于法线的两侧； 3）入射角的正弦和折射角的正弦之比对两种一
此时，光线1 处的几何波前已穿过A 点处的界面进
入第二介质，它向前传播的距离为：
d2
v2 t
c t n2
折射率:表征透明介质光学性质的重要参数
各波长的光在真空中速度都相同，在各介质中的速度
都不同，都比在真空中慢。
n
c v
物体、像和光的成像关系
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录 /目录
01
物体与像的关 系
02
光与成像的关 系
03
物体、像和光 的相互作用
01 物体与像的关系
物体的形状和大小与像的对应关系
物体形状规则时，像的形状也规则 物体距离镜头越远，像的尺寸越小 镜头的焦距会影响像的大小 镜头的焦距也会影响像的清晰度
感谢您的观看
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物体的位置和方向与像的对应关系
当物体位于凸透镜的焦距之内时，物体成正立、放大的虚像。 当物体位于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，物体成倒立、放大的实 像。 当物体位于凸透镜的二倍焦距之外时，物体成倒立、缩小的实像。
物体的位置和方向发生变化时，像的位置和方向也会随之发生变化。
物体的颜色和亮度与像的对应关系
光的强度与成像亮度
光的方向与成像立体感
光的聚焦与成像清晰度
光的方向与成像的关系
光的方向影响成像 的形状和大小
光的入射角和反射 角决定了成像的明 暗程度
光的折射率影响成 像的色彩和清晰度
光的散射作用可以 改变成像的清晰度 和色彩
光的颜色与成像的关系
不同颜色的光具有不同的波长和频率，对成像的影响不同 红色光波长较长，对成像的细节表现较弱，适合表现暖调氛围 蓝色光波长较短，对成像的细节表现较强，适合表现冷调氛围 自然光中包含多种颜色的光，对成像的综合表现较好
漫反射。
透射光线：物 体对光线的透 射能力取决于 其材料的透光
性和厚度。
吸收光线：物 体对光线的吸 收能力取决于 其颜色和厚度， 吸收的光线越 多，颜色越深。
光的散射：光 线通过大气或 其他介质传播 时，由于遇到 微小颗粒而发 生散射现象。
光学系统中的物像关系
光学系统中的物像关系嘿，朋友们！今天咱来聊聊光学系统里那奇妙的物像关系。
你看啊，这光学系统就好比一个神奇的魔法盒子。
咱平常照镜子，那就是一个最简单的例子呀。
你在镜子前一站，嘿，镜子里就出现了一个和你一模一样的家伙，这就是物和像嘛。
想象一下，一个物体放在那，通过各种透镜啊、镜子啊之类的光学元件，就会产生一个像。
这像呢，有时候跟物体长得一模一样，有时候又会变个样儿，是不是很有意思？比如说放大镜吧，你把一个小蚂蚁放下面，哇塞，一下子就变得好大呀，就像小蚂蚁瞬间变成了大怪兽。
这就是物像关系在起作用呢！那这物像关系有啥规律呢？哈哈，这里面的门道可多啦！比如说，物体离透镜的距离不一样，那像的大小、位置、虚实可都不一样哦。
这就好像你和朋友玩躲猫猫，你离朋友的距离变了，你看到朋友的样子也就不一样啦。
再来说说这像的虚实。
有的像啊，你能实实在在地在屏幕上看到，就像你在电影院看电影，那画面就是实实在在的。
可有的像呢，你只能用眼睛看，却没办法在别的地方找到，这就是虚像啦，就好像你做了个美梦，梦醒了啥也没有啦。
哎呀，这光学系统里的物像关系可真是太奇妙啦！咱生活中到处都有它的影子呢。
你想想看，咱的眼睛不就是一个超级厉害的光学系统吗？我们能看到这五彩斑斓的世界，不就是因为眼睛里的各种结构在处理物像关系嘛。
还有那些望远镜、显微镜，不都是利用了物像关系的原理嘛。
望远镜能让我们看到遥远的星星变得好像就在眼前，显微镜能让我们看到那些小得不能再小的微生物，这多神奇呀！你说，要是没有这物像关系，我们的世界得少多少乐趣呀！所以呀，咱可得好好感谢那些发现和研究物像关系的科学家们，是他们让我们看到了更精彩的世界。
总之呢，光学系统中的物像关系就像是一个充满魔力的宝藏，等待着我们去不断探索和发现。
让我们带着好奇的心，继续在这个神奇的领域里遨游吧！。
列出不在空气中光学系统的焦距f,f’的关 系,物象距s,s’的关系,放大率的表达式
列出不在空气中光学系统的焦距f，f’的关系，物象距s，s’的关系，放大率的表达式1.引言1.1 概述光学系统中的焦距和放大率是光学设计和应用中非常重要的概念。
焦距是指光学系统中物体到透镜或镜面的距离与成像物体到透镜或镜面的距离之间的比例关系。
放大率是指成像物体与实际物体的大小比例关系。
在光学系统中，焦距f和f'之间有着密切的关系。
焦距f是指物体到透镜或镜面的距离与透镜或镜面到成像物体的距离的比值，而f'则是指物体到透镜或镜面的距离与透镜或镜面到成像物体的距离的比值的倒数。
简而言之，f和f'是互为倒数的关系。
物象距s和s'则是指物体到透镜或镜面的距离与成像物体到透镜或镜面的距离之间的比例关系。
s和s'的关系可以通过透镜或镜面的公式来表示，根据该公式可以计算出s和s'之间的具体关系。
放大率是指成像物体的大小与实际物体大小的比值。
放大率的表达式可以通过光学系统中的物体大小、成像物体大小以及焦距的关系来推导得出。
本文将对光学系统中焦距f，f'的关系、物象距s，s'的关系以及放大率的表达式进行详细的叙述和推导，以便读者能够更好地理解光学系统中这些重要概念的含义和应用。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要围绕光学系统中焦距f，f’的关系，物象距s，s’的关系，以及放大率的表达式展开讨论。
文章结构如下：第二部分为正文部分，具体分为以下三个小节：2.1 光学系统的焦距f，f’的关系：本小节首先对焦距的定义和概念进行简要介绍，然后详细阐述了焦距f和焦距f’之间的关系，并给出关系的表达式。
通过这一部分的内容，读者可以了解光学系统中焦距的含义和计算方法，为后续的内容做好准备。
2.2 物象距s，s’的关系：本小节首先对物象距和像距的定义和概念进行解释，然后详细阐述了物象距s和像距s’之间的关系，并给出了关系的表达式。
通过这一部分的内容，读者可以了解物象距和像距之间的关系，以及它们与光学系统中焦距的关联性。
理论力学中的光学系统与成像分析
理论力学中的光学系统与成像分析光学系统在理论力学中扮演着重要的角色。
它是研究光传播、成像和光学现象的重要工具。
本文将重点介绍理论力学中的光学系统及其成像分析。
一、光学系统的组成光学系统由多个基本元件构成，包括光源、透镜和物体。
光源是产生光线的物体，透镜是光线传播的介质，物体是光线所要成像的对象。
这些基本元件相互作用，形成一个完整的光学系统。
二、光学系统的成像原理光学系统中的成像原理主要有两种，分别是几何光学和波动光学。
几何光学基于射线光学的假设，将光线视为直线传播，通过几何形状和位置的关系来描述光的传播和成像。
而波动光学则是基于波动理论，将光视为波动现象，通过波动方程和干涉、衍射等现象来描述光的传播和成像。
三、光学系统的成像分析方法在理论力学中，我们可以使用不同的方法对光学系统的成像进行分析。
其中，光线追迹法是一种常用的方法，它基于几何光学原理，通过追踪入射光线和出射光线的路径，计算物体的像的位置和大小。
光线追踪法可以应用于各种光学系统，如单透镜系统、透镜组系统等。
另外，我们还可以使用矢量法来分析光学系统的成像。
矢量法是一种基于几何和矢量运算的分析方法，它通过将光的传播和成像过程转化为矢量运算的问题，从而得到物体的像的位置和大小。
矢量法在光学系统的定量分析中具有重要的意义。
四、光学系统中的畸变和校正光学系统在成像过程中，常常会出现畸变现象，包括畸形畸变和色差畸变。
畸形畸变是由光学系统的构造导致的，主要表现为物体的像形不规则，形状扭曲等。
而色差畸变是由光通过透镜或透镜组时，不同波长的光经过折射引起的，主要表现为物体边缘的色差。
为了校正这些畸变，我们可以采取一些方法，如使用非球面透镜、添加滤光片等。
五、光学系统中的像差和衍射现象除了畸变外，光学系统还会出现像差和衍射现象。
像差是光学系统在成像过程中引起的光线偏离理想成像位置的现象，主要包括球差、散光、像散等。
像差会影响物体的像质量，因此在实际应用中需要对其进行校正。
1.2光学系统与物象关系
平面镜成像
• 水淹不灭的蜡烛
• 平面镜又称为平面反射镜，是光学系统中最简单而且 也是唯一能成完善像的光学零件。下面我们就来研究 下单平面镜的成像规律以及成像特点。
1.单平面镜成像
虚像
• 2.单平面镜成像规律与特点
• • • • ①像与物等大。 ②像与物距平面镜等距。 ③像与物对应点连线与平面镜垂直。 ④像与物左右对称。
• 请同学们根据凸透镜成像的三条特殊光线做出一物体 于两倍焦距，两倍焦距一倍焦距之内及一倍焦距内的 光路图。
A B
A B
A B
练习与思考
• 1.凹面镜对光线有（ ）作用；凸面镜对光线有 （ ）作用。并举例说明应用。 • 2.凹透镜对光线有（ ）作用；凸透镜对光线有 （ ）作用。并举例说明应用。 • 3.平面镜成像的特点是什么？ • 4.P31 4
• (5)物距小于焦距时，成正立、放大的虚像。放大镜
• 4.图解凸透镜的成像 • 三条特殊光线：入射光平行于光轴，经凸透镜折射后 过焦点；入射光过光心，传播方向不变;入射光过焦点， 经凸透镜折射后平行于光轴。
A
B
B’
A’
• 5.凸透镜的成像规律结论
• • • • 一倍焦距分虚实 两倍焦距分大小 物近像远像变大 物远像近像变小
平面镜成像的光路图
垂直于镜面，距离相等。 A B B’
A’
凸透镜成像
• 凸透镜在生活中的应用十分广泛，照相机，投影仪， 望远镜等常见光学仪器都包含凸透镜。研究凸透镜的 成像规律有助于我们理解这些光学仪器的工作原理。 • 1.凸透镜的聚光作用
• 2.凸透镜的成像规律 • 请同学们自己观察研究凸透镜成像的实验现象，记录 实验数据。
• 实际上共轴球面光学系统都是由不同形状的透镜构成， 因此单个透镜是共轴球面系统的基本组元。（end）
物象关系
凸透镜成像规律目录相关词条分享纠错摘要凸透镜成像规律，是指物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种。
物距越小，像距越大，实像越大。
物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。
物距越小，像距越小，虚像越小。
讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。
”如果是厚的弯月形凹透镜，情况会更复杂。
当厚度足够大时相当于伽利略望远镜，厚度更大时还会相当于正透镜。
凸透镜是指边缘薄、中间厚，至少要有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面。
凸透镜成像规律简介在光学中，由实际光线汇聚而成，且能在光屏上呈现的像称为实像；由光线的反向延长线会聚而成，且不能在光屏上呈现的像称为虚像。
讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。
”平面镜、凸透镜和凹透镜所成的三种虚像，都是正立的；而凹透镜和凸透镜所成的实像，以及小孔成像中所成的实像，无一例外都是倒立的。
当物体与透镜的距离大于1倍焦距时，物体成倒立的像，这个像是物体经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。
当物体与透镜的距离小于1倍焦距时，物体成正立的虚像（就如同放大镜）。
当物距无限远时，所成的像无限接近1倍焦距，但始终比1倍焦距远。
如果是厚的弯月形凹透镜，情况会更复杂。
当厚度足够大时相当于伽利略望远镜，厚度更大时还会相当于正透镜。
凸透镜成像规律凸凹透镜区别结构不同凸透镜是边缘薄中间厚，至少要有一个表面制成球面，亦可以两面都制成球面。
可分为双凸、平凸及凹凸透镜三种。
凹透镜边缘厚中间薄，至少有一个表面制成球面，亦可两面都制成球面。
可分为双凹、平凹及凸凹透镜三种。
对光线作用不同凸透镜主要对光线起会聚作用凹透镜主要对光线起发散作用成像性质不同凸透镜是折射成像，成的像可以是正立、倒立；虚像、实像；放大、缩小。
对光起会聚作用。
凹透镜是折射成像，只能成正立、缩小的虚像。
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• ③棱镜 • 棱镜是透明材料（如玻璃、水晶等）做成的多面体。 根据主截面的形状可分成三棱镜、直角棱镜、五角棱 镜等。在潜望镜、双目望远镜等仪器中改变光的进行 方向，从而调整其成像位置的称“全反射棱镜”，一 般都采用直角棱镜。
• 3.光学系统的划分
• ①球面系统与非球面系统 • 组成光学系统的光学零件均为球面，称为“球面系 统”，反之称为“非球面系统”。 • 在各种不同形式的曲面中，目前能比较方便的大量生 产的只限于球面和平面。
平面镜成像
• 水淹不灭的蜡烛
• 平面镜又称为平面反射镜，是光学系统中最简单而且 也是唯一能成完善像的光学零件。下面我们就来研究 下单平面镜的成像规律以及成像特点。
1.单平面镜成像
虚像
• 2.单平面镜成像规律与特点
• • • • ①像与物等大。 ②像与物距平面镜等距。 ③像与物对应点连线与平面镜垂直。 ④像与物左右对称。
• 实际上共轴球面光学系统都是由不同形状的透镜构成， 因此单个透镜是共轴球面系统的基本组元。（end）
物象关系
• 物象的概念
• 光学系统对目标物体成像，目标物体发出的光线在未 经过光学系统传播之前都称为物方光线，物方光线的 会聚点处称为物，经过光学系统传播后的光线称为像 方光线，像方光线的会聚点称为像。物体有实物和虚 物之分，像也有实像和虚像。 • 实际光线相交的点为实物点或实像点，而由实际光线 的延长线相交所形成的点为虚物点或虚像点。
放大
虚像
u<f,v<u 像物同侧
• 3.凸透镜的成像规律及应用 • (1)物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像； 照相机 • (2)物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像； 测焦距 • (3)物距大于1倍焦距而小于2倍焦距时，成倒立、放大 的实像； 投影仪，幻灯机 • (4)物距等于焦距时，不成像 ； 探照灯
• ②共轴光学系统和非共轴光学系统 • 如果组成光学系统的各个光学零件的表面曲率在一条 直线上，则光学系统称为“共轴光学系统”，该直线 叫做光轴。反之，称为“非共轴光学系统”。
• 光学系统中大部分为共轴光学系统，非共轴光学系统 较少使用。
• ③共轴球面光学系统 • 在球面系统中，表面各点的曲率半径圆心在同一条直 线上，由于球面对于系统的光轴。这样的光学系统称 “共轴球面光学系统”。
• 2.常见简单光学零件
• ①反射镜 • 反射镜它是一种利用反射定律工作的光学元件。反射 镜按形状可分为平面反射镜、球面反射镜和非球面反 射镜三种；按反射程度，可分成全反反射镜和半透半 反反射镜。它是在在光学玻璃的背面，镀一层金属银 (或铝)薄膜，使入射光反射的光学元件。
• 镜子就是最常见平面反射镜；常见球面反射镜为凸面 镜和凹面镜。
• 请同学们根据凸透镜成像的三条特殊光线做出一物体 于两倍焦距，两倍焦距一倍焦距之内及一倍焦距内的 光路图。
A B
A B
A B
练习与思考
• 1.凹面镜对光线有（ ）作用；凸面镜对光线有 （ ）作用。并举例说明应用。 • 2.凹透镜对光线有（ ）作用；凸透镜对光线有 （ ）作用。并举例说明应用。 • 3.平面镜成像的特点是什么？ • 4.P31 4
研究凸透镜成像的实验 焦距f 物距u 像距v 已知f=10 单位cm
物距 像距 （u） (v)
40 30 20 15 10 5 13.3 15 20 30
正/倒
倒立 倒立 倒立 倒立 不成像 正立
像 大/小
缩小 缩小 等大 放大
实/虚
实像 实像 实像 实像
像距（v）物距 （u）关系
u>2f,f<v<2f u=2f,v=2f f<u<2f,v>2f u=f,v无穷远
《激光原理》 光学基础知识
任务二 光学系统与物象关系
光学系统
• 1.定义：将各种光学元件（反射镜，透镜，棱镜…）
按一定方式组合起来，由物体发出的光线，经过这些 光学零件的反射或折射后，按照我们的需要改变传播 方向，随后射出光学系统，从而满足一定的使用要求 的光路系统。 • 例如望远镜，显微镜，放大镜都是人们根据生活需要 制造的光学器件。在后面的学习中会专门为大家介绍 他们的光学系统特点及构成。
• (5)物距小于焦距时，成正立、放大的虚像。放大镜
• 4.图解凸透镜的成像 • 三条特殊光线：入射光平行于光轴，经凸透镜折射后 过焦点；入射光过光心，传播方向不变;入射光过焦点， 经凸透镜折射后平行于光轴。
A
B
B’
A’
• 5.凸透镜的成像规律结论
• • • • 一倍焦距分虚实 两倍焦距分大小 物近像远像变大 物远像近像变小
平面镜成像的光路图
垂直于镜面，距离相等。 A B B’
A’
凸透镜成像
• 凸透镜在生活中的应用十分广泛，照相机，投影仪， 望远镜等常见光学仪器都包含凸透镜。研究凸透镜的 成像规律有助于我们理解这些光学仪器的工作原理。 • 1.凸透镜的聚光作用
• 2.凸透镜的成像规律 • 请同学们自己观察研究凸透镜成像的实验现象，记录 实验数据。
• ②透镜 • 透镜是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种 光学元件。透镜是折射镜，其折射面是两个球面 （球面一部分），或一个球面（球面一部分）一个 平面的透明体。它所成的像有实像也有虚像。透镜 一般可以分为两大类：凸透镜和凹透镜。
• 凸透镜：中间厚，边缘薄，有双凸、平凸、凹凸三 种； • 凹透镜：中间薄，边缘厚，有双凹、平凹、凸凹三 种。