(应用光学)2.8-2.16 理想光学系统的物像关系

H
H’
F
（5）共轭光线在主平面上的投射高度相等，即一对主平面的横向放 大率为＋1。
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系 （6）光轴上的物点其像必在光轴上。 （7）过主点光线方向不变。
H’ H
再次强调：作图时先注意光组的正负，看物方焦点F和像方焦点F ’的
位置。
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
2 共轴球面系统的物像关系
可供选择的典型光线和可供利用的性质有：
（1）平行于光轴入射的光线，经过系统后过像方焦点。
H
H’
F’
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2 共轴球面系统的物像关系
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
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2 共轴球面系统的物像关系
（4）自物方焦平面上一点发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平 行光束。
2 共轴球面系统的物像关系 （b）虚物，右侧，一倍焦距以外，二倍焦距以内
A’ 2F ’
B
F’
A
H H’ F
2F
B’
像：倒立，放大，虚像，两侧
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2 共轴球面系统的物像关系
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2 共轴球面系统的物像关系
(b)虚物在一倍焦距之外，二倍焦距之内
B
B’
H
F’
F
H’ A’
A 2F ’
成正立、缩小、实像（一倍焦距之内）， 物像同侧
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2 共轴球面系统的物像关系
(c)虚物在二倍焦距之外
B
B’
H
F’
F
H’ A’
A 2F ’
成正立、缩小、实像（一倍焦距之内）， 物像同侧
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2 共轴球面系统的物像关系
（c）物在一倍焦距内
B
B’
F’
A’
2F ’
AH
H’ F
2F
像：缩小正立虚像，同侧，一倍焦距内
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2 共轴球面系统的物像关系
（六）负光组，虚物成像
（a）虚物，右侧，一倍焦距内
B’
B
F’
H H’ A F
A’
像：正立、放大、实像，同侧
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（一）正光组轴上点作图
已知F 和F ’，求轴上点A的像
N
A’
A
F
H H’
F’
方法1：过F作物方焦平面，与A点发出的光线交于N，以N为辅助物， 从N点作平行与光轴的直线，经过光组后交于像方焦点F ’，则AN光
线过光组后与辅助光线平行，与光轴的交点既是A’。
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2 共轴球面系统的物像关系
方法2：过F 作辅助线，过光组后与光轴平行， 交像方焦平面于N ’，则A点射出的与 辅助光线平行的光线过光组后过 N ’点， 与光轴交点即是A’。
N’
A’
A
F
H
H’
F’
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2 共轴球面系统的物像关系
方法３：过A作垂直于光轴的辅助物AB，按照前面的方法求出B’， 由B’作光轴的垂线，则交点A’就是A的像。
2F ’
成像于像方无限远, 两侧
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2 共轴球面系统的物像关系
(e) 物在一倍焦距内
B’
B
2F A’ F A H
H’ F ’
2F ’
实物成放大正立虚像，同侧
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2 共轴球面系统的物像关系
（四）正光组、虚物成像 (a )虚物在一倍焦距内
B B’
H
F’
F
H’ A’ A
正立缩小实像（一倍焦距之内），物像同侧
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2 共轴球面系统的物像关系
（五）负光组，实物成像 （a）物在二倍焦距外
B
B’
F’
A 2F ’
A’ H
H’ F
2F
像：缩小正立虚像，同侧，一倍焦距内
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2 共轴球面系统的物像关系
（b）物在一倍焦距外，二倍焦距内
B B’
F’
2F ’ A
A’ H
H’ F
2F
像：缩小正立虚像，同侧，一倍焦距内
B’
实物成等大倒立实像，位于二倍像方焦点上。分立两侧
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2 共轴球面系统的物像关系
（c）物在二倍焦距之内，一倍焦距之外
B 2F A F
H H’ F ’
A’ 2F ’
B’
• 成放大倒立实像，像在二倍焦距外两侧
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（d）物在焦平面上
B
A
2F
F
H H’ F ’
（三）正光组，实物成像
已知理想光组的物方焦点F和像方焦点F ’，求物AB的像
（a）物在二倍焦距外
B
A 2F F
A’
H H’ F ’
2F ’
B’
成倒立缩小实像；像在一倍焦距外，二倍焦距内。物、像在两 侧
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2 共轴球面系统的物像关系
(b) 物在二倍焦距上
B
A 2F F
H H’ F ’
A’ 2F ’
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系 方法2：
Q Q’
F’
A’
A
H H’
R’
F
R
N
（1）AQ
（2）QQ’
（3）RH // AQ
（4）辅助面F ’
（5）H’R’ // RH
（6）反向延长H’R’交辅助面F ’于N
（7）NQ’于光轴交点既是A’（物方平行光线出射后反向延长线会聚于像方焦平面 上一点）
B
A’
A
F
H H’
F’
B’
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
方法4：利用过主点光线方向不变，作过主点的辅助光线。利用像方 焦平面上发出的光线过光组后平行射出的性质。然后作平行辅助光线 的出射光线。
N
A’
A
F
H H’
F’
应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
方法五：也可以利用像方焦平面。作和入射光线平行的辅助光线， 利用与光轴成一定角度的光束过光组后交于像方焦平面。
2 共轴球面系统的物像关系 2.8 用作图法求理想光学系统的像位置
已知一个理想光学系统的主点和焦点的位置，利用光线通 过它们后的性质，对物空间给定的点、线、面通过画图追踪典 型光线求像，称为图解法求像。 光学系统的成像性质可用这些基面和基点求得
最常用的是一对共轭面和轴上的两对共轭点。
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N’
A’
A
F
H H’
F’
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应用光学（第四版）
2 共轴球面系统的物像关系
（二）负光组轴上点作图★
方法1：
R
R’
Q Q’
F’
A
A’
H H’
（1）AQ
N
（2）辅助焦平面
（3）延长AQ到N
（4）NR
F （5）RR’（主面上投射高度相等）
（6）R’F ’
（7）QQ’
（8）Q’A’//R’F ’（物方焦平面一点发出的光线过光组后平行射出）
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2 共轴球面系统的物像关系
方法3：
B
Q Q’
B’
F’
A
A’
H H’
F
N
（1）辅助物AB
（2）由B作 BQ // 光轴
（4）由Q’作直线过F ’
（5）BH
（7）反向延长H’N，于Q’F ’交于B’
（8）由B’作直线垂线于光轴交点即是A’
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（3）QQ’ （6）H’N
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