应用光学第二章
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§2-6 理想像和理想光学系统(§1-7)从前面讨论可知,共轴球面系统只有在近轴区才能成完善像,而对于宽光束,当u 较大时,成像就不完善,存在像差。
其他原因:(1)光束太细,进入光学系统的能量太弱,成像太暗。
(2)只能对物面上很小的部分成像,不能反映全貌。
只能对细光束成完善像的光学系统实用价值不高!所以,寻找一个能对较大范围、较粗光束及较宽波段范围都能成满意像的光学系统,就是应用光学所需要解决的中心问题。
到哪里找这样的系统呢?•为了揭示物、像、成像系统三者之间的内在联系,可暂时抛开成像系统的具体结构,将一般仅在光学系统近轴区存在的完善像拓展成在任意大的空间以任意宽光束都能完善成像的理想模型,即称为理想光学系统,又称为高斯光学系统(1841年由高斯提出)。
为什么要研究理想光学系统?♦理想光组的成像作为衡量实际光学系统成像质量的标准。
◆进行光学设计的时候,开始只是提出性能要求,如放大倍数等。
这是,光组的具体参数是未知的,因此无法用近轴光学公式计算。
这可咋整?这时就要用由理想光组所抽象出来的光学特征公式进行光组的初始计算,也就是以理想光组理论为基础,根据要求,寻找和确定一个能满足要求的光学系统的整体方案。
这称为光学系统的外形尺寸计算,也称轮廓计算。
♦理想光组可有任意多个折、反射球面或多个光组组成。
寻找理想光组的特征点、面就可以代表整个光组的光学特性,用以讨论成像规律。
P •A•A’P’O 1O K BC DD’C’B’理想光学系统中,物像关系具有以下性质:(1)物空间一个物点对应像空间中唯一的像点,这种一一对应关系称为共轭,这两个对应点称为共轭点。
(2)物空间中每一条直线对应于空间中唯一相应直线,这两条直线称为共轭线。
(直线成像为直线)(3)物空间中每一个平面对应于像空间中唯一平面,这两个面称为共轭面。
(平面成像为平面)(4)如果物空间任意一点D 位于直线BC 上,那么其在像空间的像D’也必位于BC 的共轭线B’C’上。