如何画任意光线通过凸、凹透镜的光路图

利用焦平面和副光轴画任意光线通过凸、凹透镜

的光路图

有几个新的概念：副光轴---过焦点并穿过透镜的直线；焦平面---透镜另外一侧过焦点，且与主光轴垂直的平面

平行与副光轴的光线经过透镜折射后经过副光轴与焦平面的焦点

通过这个规律可以画出任意经过透镜的光线折射后的光线，这部分你要有兴趣可以上网查找相关知识

什么叫薄透镜的焦平面和副光轴？

通过焦点F，F＇垂直于主光轴的平面分别叫做物方焦平面和像方焦平面。通过光心任一直线称为薄透镜的副光轴，副光轴跟焦平面的交点称为副焦点。与副光轴平行的入射光线其出射线都会聚于副轴跟像方焦平面的交点上，如图2-14所示的(a)和（c）；通过（或指向）物方焦平

面上某点的光线，经折射后的出射线都跟通过该点的副光轴平行，如图2－14中的(b)和（d）所示。上述诸情况在画光路图时，经常要用到。

什么叫做薄透镜的作图求像法？

如图2-15所示：P为近轴物点，我们从以P点为顶点的入射光束中选

焦平

面

择三条特殊（典型）光线如下：①通过光心的光线方向不变；②通过（或指向）物方焦点的光线，其出射光线跟主光轴平行；③跟主光轴平行的入射光线，其出射光线都交于（或指向像方焦点。在作光路图时，从上述三条光线中任选其中两条，它们出射线的交点就是所求的像点。

如果物点在主光轴上，上述三条特殊光线重合为一条，故得不到交点，此时需要用副光轴和焦平面的有关性质来画光路图。

图2-16

(1)从P 点作沿主轴的入射线，经凸透镜折射后方向不变； 焦平

面

副光轴

副焦点

点；

光线与沿主轴的光线交于P＇，它就是所求跟物点共轭的像点（P＇），如图2-16(a)。

2-16(b)所示。

上述用物方焦平面或像方焦平面，及副光轴求像的方法，也同样适合于凹透镜成像的情况。不过要注意凹透镜的像方焦平面在物空间，物方焦平面在像空间。图2-17所示为用凹透镜的像方焦平面作的成像光路图。步骤如下：

如图2-17所示）；

交

于B＇点；

(3)连接A，B＇两点，它的延长线就是出射光线（折射光线）的方向，它与通过主轴的光线交于P＇，则P＇点即为所求的像点。同样可利用物方焦平面及副光轴作图求得像点P＇。上述方法同样适用于轴外（近轴）物点成像的情形。只不过比利用三条典型光线作图复杂罢了。但是，这种方法对处理复杂的光学系统（如显微镜、望远镜等）成像相当方便。