20150924.L03-理想系统成像规律-透镜资料

应用光学应用#03理想光学系统透镜光信息2013行远楼A1022015,09,24Appliedoptics2理想光学系统成像规律及求解Appliedoptics近轴球面理想系统3rnnlnln'''fnfnlnln''''焦距：从球面顶点作为起始点到焦点焦点已经具有普适的物理含义，那么顶点（顶点所处的平面）呢？2.顶点所处的平面：1.焦点：平行光的汇聚点1''lnnl垂轴放大率=1的一对共轭点：主点（顶点主点）Appliedoptics近轴球面理想系统43.角放大率γ=1的特殊点？球心C（虚物实像重合）出射光线（过C’）//入射光线（过C）节点Appliedoptics理想系统可由三对点表示511焦点（1）F与F’不是共轭点F’共轭于轴上无穷远物点F共轭于轴上无穷远像点（2）焦距的计算11'/tan(')/'kkfhUhu•物像主平面上投射高相等•单个球面的主点与顶点重合•线段长度以主点为起始点•出射光线//入射光线•置于空气中的系统，节点与主点重合Appliedoptics6§2.7图解理想光学系统①④②③⑥⑤Appliedoptics7Appliedoptics8F1’F2CFF’FJJ’Appliedoptics9§2.8理想系统成像规律---解析法Appliedoptics10例1•一架幻灯机的投影镜头f’=75mm,当屏由8m移至10m时，镜头需要移动多少距离？方向如何？Appliedoptics11§2.9理想光学系统的组合---双光组Appliedoptics12Appliedoptics13Appliedoptics14Appliedoptics15焦距公式的光焦度表示：1212d''nnff3.主点的位置212112'(')'''(')HFHFfffxxffffxxf焦距公式：231212/111'nndffffffAppliedoptics164.垂轴放大率AFF1H1H1’H2’H2xFx1x按牛顿公式''fxxf物点对组合系统的物距-x,对第一光组的物距-x1,组合系统物方焦点距第一系统焦点的距离-xF1111'Fxxxxff12111'ffffx表明，双光组系统（已知各自的焦距）的垂直放大率，可由物点相对于第一光组物方焦点的距离x1直接求得。Appliedoptics17例2•一组合系统由薄正透镜和薄负透镜组成，两者的焦距分别为20mm和-20mm，间隔为10mm；当一物体位于正透镜前方100mm处，求组合系统的垂轴放大率及像的位置。Appliedoptics18透镜Appliedoptics19§2.10最简单的双光组---单透镜薄透镜焦距：0121111(1)()'nfnrrf21()drrAppliedoptics20例3•一个双凸薄透镜两表面半径分别为r1=50mm,r2=-50mm,求该系统位于空气和侵入水（n=1.33）中的焦距分别为多少？透镜材料的折射率n=1.5.Appliedoptics211.单透镜的结构及特征量D通光口径Tc中心厚度Te边缘厚度P1，P2物像方主点的位置（到对应球面顶点的距离）EFL（有效）焦距FFL前焦长：物方焦点到前球面的距离BFL后焦长：像方焦点到后球面的距离f/#=f’/D~1/(2NA)Appliedoptics222.单透镜类型'0f'0fAppliedoptics23121'0,'01,0cHHrrrfnTlln双凸透镜一般为正透镜。试求其为正透镜的条件？平凸透镜恒为正透镜。物方主平面与凸面相切与其顶点；像方主平面位于透镜内部。Appliedoptics24121'0,'01,0cHHrrrfnTlln双凹透镜恒为负透镜。平凹透镜恒为负透镜。物方主平面与凹面相切与其顶点；像方主平面位于透镜内部。Appliedoptics253.成像规律例举---正透镜Appliedoptics26Thinlensimages,fromWIKIAppliedoptics27例4•有一正薄透镜对某一物体成像实像时，像高为物高一半；若将物体向透镜移近100mm时，则所得的实像与物大小相同，求透镜焦距。Appliedoptics284.透镜的选择（Newportproduct为例）材料形状参数Appliedoptics29Tc中心厚度Te边缘厚度P1，P2物像方主点的位置（到对应球面顶点的距离）EFL（有效）焦距FFL前焦长：物方焦点到前球面的距离BFL后焦长：像方焦点到后球面的距离f/#=f’/D~1/(2NA)参数Appliedoptics30硼硅酸盐冕玻璃380~2100nm，可见光至近红外易受温度影响紫外熔融石英紫外波段极高的透射率温度膨胀系数低紫外到红外波段非双折射易受温度影响紫外到红外波段正双折射晶体温度和机械振动抗性好石英晶体单轴双折射紫外~近红外多用做波片Appliedoptics31OpticalSurfacesAppliedoptics32Appliedoptics335.透镜及其组合的应用Appliedoptics34Appliedoptics35Appliedoptics36Appliedoptics37SpatialfilteringofabsorptionimagesofaatomStreed,etal.,NatureCommunications,3(933),2012Appliedoptics38LasertofiberAppliedoptics39作业：双球面反射镜系统由主镜O1和次镜O2构成，总焦距f’=500mm.若要求将无限远目标成像在主镜后20mm处，且次镜垂轴放大率为β2=5，求主镜次镜曲率半径及两镜间隔。Appliedoptics40思考：玻璃球中心有一图案，观察此图案时，像的位置及大小？若将玻璃球用作透镜，其主平面位于何处？