几何光学第四章
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《光学》PPT课件
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•沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》中，论述了凹面镜、 凸面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。 培根（1214～1294年）提出用透镜校正视力和用透镜组成望 远镜的可能性。 阿玛蒂（1299年）发明了眼镜。 波特（1535～1561年）研究了成像暗箱。
沈括（1031～1095年） 培根（1214～1294年）
1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。 光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用（效应）等。 3、光的本性问题
4、光在生产和社会生活中的应用
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
3
§0-2 光学发展简史
一、萌芽时期 世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧
5
• 克莱门德（公元50年）和托勒玫（公元90～168年）研 究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面 时的入射角和折射角。
• 罗马的塞涅卡（公元前3～公元65年）指出充满水的玻璃 泡具有放大性能。
• 阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金（公元965～1038 年）认为光线来自被观察的物体，而光是以球面波的形 式从光源发出的，反射线与入射线共面且入射面垂直于 界面。
几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的 墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德 （公元前330～275年），差一百多年。
墨翟（公元前468～376年）
4
• 从内容上看，墨经中有八条关于光学方面的（钱临照， 物理通极，一卷三期，1951）第一条，叙述了影的定 义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条，畅言 光的直线传播，并用针孔成像来说明；第四条，说明 光有反射性能；第五条，论光和光源的关系而定影的 大小；第六、七、八条，分别叙述了平面镜、凹球面 镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》 中，研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角 的反射定律，但也同时反映了对光的错误认识——从 人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。
•沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》中，论述了凹面镜、 凸面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。 培根（1214～1294年）提出用透镜校正视力和用透镜组成望 远镜的可能性。 阿玛蒂（1299年）发明了眼镜。 波特（1535～1561年）研究了成像暗箱。
沈括（1031～1095年） 培根（1214～1294年）
1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。 光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用（效应）等。 3、光的本性问题
4、光在生产和社会生活中的应用
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
3
§0-2 光学发展简史
一、萌芽时期 世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧
5
• 克莱门德（公元50年）和托勒玫（公元90～168年）研 究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面 时的入射角和折射角。
• 罗马的塞涅卡（公元前3～公元65年）指出充满水的玻璃 泡具有放大性能。
• 阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金（公元965～1038 年）认为光线来自被观察的物体，而光是以球面波的形 式从光源发出的，反射线与入射线共面且入射面垂直于 界面。
几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的 墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德 （公元前330～275年），差一百多年。
墨翟（公元前468～376年）
4
• 从内容上看，墨经中有八条关于光学方面的（钱临照， 物理通极，一卷三期，1951）第一条，叙述了影的定 义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条，畅言 光的直线传播，并用针孔成像来说明；第四条，说明 光有反射性能；第五条，论光和光源的关系而定影的 大小；第六、七、八条，分别叙述了平面镜、凹球面 镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》 中，研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角 的反射定律，但也同时反映了对光的错误认识——从 人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。
几何光学期末复习 (1)
三、物方主平面与像方主平面间的关系
1、主平面的物理意义
QH 1 QH
★ 垂轴放大率为+1
★ 共轭面：QH，Q'H'
——出射光线在像方主平面的投射高度与入射光线 在物方主平面的投射高度相等。 2、共轴理想光学系统的基点和基面 ★一对主点、一对主平面； ★一对焦点、一对焦平面； 共轴理想光学系统的简化图：用基 点和基面的位置表征。
dl nl 2 2 dl nl
n 2 n
3、角放大率
l u lu h
l n 1 ——取决于共轭点位置。 l n
u ——反映折射球面将光束变宽或变细的能力。 u
n 2 n
★ 拉格朗日—— 赫姆霍兹不变量 nuy nuy J ——拉赫不变量！
第三节 光路计算与近轴光学系统 一、基本概念与符号法则
1、单个折射球面 光轴、顶点、子午面、物/像距 2、笛卡尔（坐标）法则 左 (1) 像方参量：
加撇号´与物方参量加以区别。
右
(2) 光线传播方向： 一般假定自左向右为正. (3) 沿轴线段：（如，物/像距） 以折射面顶点为坐标原点：其右方者为正，左方者为负. （如，物像位置） 以主光轴为界： 其上方为正，下方为负。 (4) 垂轴线段： (5) 夹角：按锐角方向旋转，顺时针为正，逆时针为负； 光轴与法线夹角：光轴转向法线 N 转向：光线与法线夹角：光线转向法线 N 光线与光轴夹角（孔径角）：光轴转向光线 (6) 光路图中，都用各量的绝对值表示，即全正。凡负值的量, 在图中均加负号。 L | L | 例：
3、无限远轴外物点发出的光线 ★ 共轭像点位于像方焦平面上
反映轴外物点偏离光轴的角距离。
八年级物理上册第四章第五节《光的色散》说课稿(新版)新人教版
4.5光的色散一、教材分析1.教材的地位和作用光的色散是几何光学根据新课程标准的要求和教材的具体内容，结合学生实际，我制定了以下教学目标：知识与技能:初步了解太阳光的光谱。
了解色散现象，知道色光的三原色跟颜料的三原色。
探究色光的混合和颜料的混合，获得有关的知识体验探究的过程和方法。
方法与过程:探究色光的混合和颜料的混合，获得有关的知识，体验探究的过程和方法。
情感、态度与价值观：通过观察、实验以及探究的学习活动，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度。
通过亲身的感悟和体验，使学生获得感性认识，为后续学习打基础。
通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动。
重点：光的色散及色光的复合，物体的颜色。
难点:色光的三原色跟颜料的三原色及其混合规律的不同。
二、学情分析八年级学生正处于发育、成长阶段,他们思维活跃，求知欲旺盛，具有强烈的操作兴趣，处于从形象思维向抽象思维过渡的时期。
但是他们刚接触物理，对科学探究的基本环节掌握欠缺，他们的抽象逻辑思维还需要直接经验的支持。
因此应以学生身边事物和现象引入知识，理论联系实际，加强直观教学，逐步让学生理解和应用科学知识。
三、教法与学法根据物理课程标准的要求，结合本节课的实际情况，改变过分强调知识传授的倾向，让学生经历科学探究过程，在探究过程中学习科学研究方法，培养学生的科学态度、探索精神、实践能力及创新意识。
在教学过程中创设情景，引导启发，评价方案，分析讨论，指导实验，归纳结论。
运用提问法、谈话法、讨论法、直观法、探究法、多媒体辅助教学法等教学方法。
八年级学生处于中学期间的过度阶段，自学能力和观察能力都有了一定的发展，根据学生的具体情况，运用了讨论法、自主合作交流探讨法等学习方法，着力开发学生的活动空间、思维空间、表现空间。
四、教学过程为实现本节课的教学目标，充分发挥学生的主体作用，最大限度的激发学生的学习兴趣，我制定了以下教学环节：第一环节:创设情境,导入新知。
《光学教程》第五版 姚启钧 第四章 光的衍射
4.1 光的衍射现象
光的衍射现象
衍射屏 观察屏 衍射屏
观察屏
*
S
a
L
L
S
~a
定义:光在传播过程中能绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的 现象叫光的衍射。
4.2 惠更斯—菲涅耳原理
4.2.1惠更斯原理
波前（波阵面）上的每一点都可作为次波的波源，各自収 出球面次波；在后一时刻这些次波的包络面就是新的波前。
dx x 0 θ r0
A0 dx dE cost kr b A0 dx cost k (r0 x sin ) b
b 2 b 2
k
2
P点合振幅为：
令
A0 AP dE cost kr0 kx sin dx b 2 t kr0 , k sin sin
0.047 0.017
0
sin
b
b
2
b
2 b
由
sin u I I0 ， 可得到以下结果： u
1. 主最大（中央明纹中心）位置： sin u 1 I I 0 I max 0处，u 0 u
即为几何光学像点位置
2. 极小(暗纹)位置:
衍射条纹特点： 1. 衍射图样为同心的明暗相间的圆环 2. 中心亮斑称为爱里斑
半角宽度:
0 0.61 1.22
R
D
D:为圆孔直径
4.8 平面衍射光栅
4.8.1 光栅
a. 定义 任何具有空间周期性的衍射屏都可叫做衍射光栅
光栅是由大量的等宽等间距的平行狭缝或(反射面)组成 b. 光栅的种类
几何光学第四章
F -uJ
xJ=f ’
x H= - f -x’J= - f
H
H’ J
J’
-u’J
F’
-x’H= f ’
4.3物像位置和放大率、焦距和光焦度、节点
11.共轭距 光学系统物像间的距离称为共轭距。实物成实像的共轭距可
1 L l 'l HH ' 2 f ' HH ' 分别求一阶导数和二阶导数并考虑到β<0的事实，当β＝－ 1时， L 4 f ' HH '
9.基点上放大率的情况： 1）物方焦面上： 0, x' x 故有
F , F , F 0
2）像方焦面上：x' 0, x 故有 F 0, F 0, F 3）主平面上：不论像方焦距f’是正的还是负的，总有xH f
yf 可得： tan u y ' f ' tan u '
nyu 由拉氏公式： n' y' u'
yfu 近轴区： y' f ' u ' f' n' f n
4.3物像位置和放大率、焦距和光焦度、节点
6.将 f ' n' 代入 yf tan u y ' f ' tan u '
2.主点、主面
A h1 F E1 P Q’ Q Ek G’ H Ok u’k A’
u1
O1 H’
F’
f’ -f
H’ ：像方主点或后主点
H ：物方主点或前主点
Q’H’ ：像方主面或后主面
QH ：物方主面或前主面
平面QH与Q’H’共轭，具有相同高度，在光轴同侧，放大率β=1。
xJ=f ’
x H= - f -x’J= - f
H
H’ J
J’
-u’J
F’
-x’H= f ’
4.3物像位置和放大率、焦距和光焦度、节点
11.共轭距 光学系统物像间的距离称为共轭距。实物成实像的共轭距可
1 L l 'l HH ' 2 f ' HH ' 分别求一阶导数和二阶导数并考虑到β<0的事实，当β＝－ 1时， L 4 f ' HH '
9.基点上放大率的情况： 1）物方焦面上： 0, x' x 故有
F , F , F 0
2）像方焦面上：x' 0, x 故有 F 0, F 0, F 3）主平面上：不论像方焦距f’是正的还是负的，总有xH f
yf 可得： tan u y ' f ' tan u '
nyu 由拉氏公式： n' y' u'
yfu 近轴区： y' f ' u ' f' n' f n
4.3物像位置和放大率、焦距和光焦度、节点
6.将 f ' n' 代入 yf tan u y ' f ' tan u '
2.主点、主面
A h1 F E1 P Q’ Q Ek G’ H Ok u’k A’
u1
O1 H’
F’
f’ -f
H’ ：像方主点或后主点
H ：物方主点或前主点
Q’H’ ：像方主面或后主面
QH ：物方主面或前主面
平面QH与Q’H’共轭，具有相同高度，在光轴同侧，放大率β=1。
几何光学04-zhu3
n 1 n0 1n0 − n n0 n 1 n − n0 n ( 2) + = + 1 =(1) − n0 ( + − = ) − v1 v2 r2 u1 v1 r1
u
v
2.薄透镜焦点、焦距和焦度 薄透镜焦点、 薄透镜焦点
n0 n n0 n0 n n0
F1
F2 f1
f2
第一焦点（物焦点） 第一焦点（物焦点） F1 第一焦距 f1
-u2
解得v 解得 1=90cm； ； （2）对于第二折射面，n1’=1.5, n2’=n3=1.0, ）对于第二折射面， u2=P1P2 - v1=20-90 =- 70cm, r2=-10cm，代入成像公式 ，
1 .5 1 1 − 1 .5 n n n −n , + = , + = − 70 v 2 − 10 u2 v 2 r2
第一主焦点F 第一主焦点 1 第二主焦点F 第二主焦点 2
3 A1 A2 1‘ 2’ N1 H1 H2 B1 B2 N2 F2 3‘
（2）两主点： ）两主点：
第一主点H 第一主点 1 第二主点H 第二主点 2
1 2 F1
（3）两节点N1，N2 ）
三对基点等效光路法： 三对基点等效光路法：
H1 H2 N2 f2 v F2
解决方法： 解决方法：会聚透镜和发散透镜适当组合使 一个透镜的色散为另一个透镜色散所抵消。 一个透镜的色散为另一个透镜色散所抵消。
第三节 眼睛
一、人眼的结构 二、简约眼 三、眼的调节和视力 四、眼的屈光不正及其矫正
一、人眼的结构
（1.376）
（1.406）
（1.336）
（1.337）
光线从空气 角膜 状液 视网膜
几何光学-第四章 光阑
CCD偏左
2019/11/10
CCD偏右
没 有 远 心 镜 头
加 上 远 心 镜 头
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场镜
• 在某些连续成像的组合系统中，为了使前透镜组的出射 光束都能进入后透镜组，可能要求后透镜组口径加大很 多。
• 为了不使后透镜组口径过大，常在中间的实像平面上加 入一块透镜，使前组的出射光束主光线，经透镜后，通 过后透镜组的中心，从而大大减小后组透镜的口径。
• 在大多数的计量光学仪器中，其孔径光阑（或出瞳） 常安置在显微镜物镜或投影物镜像方焦平面上以形成 物方远心光路以提高观测精度。
• 在光学仪器中常采用另一种光路→像方远心光路 • 它是孔径光阑（或入瞳）安置在整个光组的物方焦平
面上形成的
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这种光学系统因为出瞳位于像方无限远处，平行于光 轴的像方主光线在无限远处会聚于出瞳中心，因此称 为像方远心光路。
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后组
前组
B＇
B ''
A
B
A＇ A ''
(a)
前组
场镜
后组
A ''
A
B
B ''
这种和像平面重合，或很靠近像平面的透镜称为场镜。
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第二节 视场光阑
• 光学系统的成像范围是有限的,能清晰成像的 范围在光学系统中称为视场。 • 照相机中底片框限制了被成像范围的大小 • 工具显微镜中分划板的直径决定成像物体的 大小
物平面 入窗
• 入射窗和物平面相重合 出瞳 • 或者把视场光阑设置在
像平面上
• 视场具有清晰的界限
4.几何光学讲解
4.3.2 孔径光栏、入瞳和出瞳
物面中心点 A经系统成像于 A‘，其成像光束受限制的最小的圆 为 P，称为“孔径光栏”
P经系统前部的像为 P‘,称为入瞳，经后部的像为 P“，称为出瞳， 显然所有通过孔径光栏的光线必定都通过入瞳和出瞳。入瞳和出瞳互 为物像关系。
对于边缘的物点 B，通过入瞳的光线可能不能完全通过孔径光 栏和出瞳，称为有“渐晕”（见下文讨论），但对于一个设计得较好 的光学系统，渐晕不应该很大。
远心光路的一个用途是控制光束粗细，以适应光学元件的大小（如用在 有双折射滤光器的光路）；另一个用途是当存在失焦时，像点的中心距（A"-
B"）将不会改变，因此适合某些测量仪器。
4.4 近轴光路和理想光路的计算公式
4.4.1 同轴光路、近轴光路和理想光路
同轴光路是一种应用最广的光学系统，望远镜系统多属于同轴光 路。
实际的同轴光路计算要用三角函数。但如将孔径角和视场角均限 制得很小时，角度的正弦值或正切值可以用弧度值代替，于是光路计 算就大为简化，这样的光路称为“近轴光路”。
近轴光路对于光路的方案设计、外部参数计算（如焦距、截距、 像的高度、放大率、组合光学系统参数等）非常有利。
至于实际光路对于近轴光路在计算结果上的差异则可以归为光学 设计的"像差修正"的程度。
对于由多圈子镜组合起来的大型主镜，除中间一块子镜外，多数子 镜的对称轴与理论曲面的旋转轴是不重合的，称为“偏轴”曲面。
天文望远镜反射式光路常见的曲面及其组成的系 统
4.3 视场和孔径
如将光学系统看成一块没有厚度的透镜，则很容易区分“视场” 和“孔径”的不同概念。其区别在于：视场是从“镜头中心”出发向 观测物张开的角度，它表示可以观测的范围；而孔径是从物面（或像 面）上的一点出发向“镜头”张开的角度，它表示成像光束的粗细 （即反映光能量的集中程度）。
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M
N A´
——轴外光束决定 孔径光阑的位置
M´ N´
二、渐晕光阑
（Vignetting stop）
1、渐晕现象：像平面的边缘比中间暗（离轴物点）。
（渐晕光阑）
2、渐晕系数:
K
D D
一般允许达到0.5
三、照相系统的光阑总结
孔径光阑在物镜中的位置 1、根据轴外光束的像质选择孔径光阑位置； 2、轴外点成像光束宽度取决于孔径光阑、渐晕光阑均有关； 3、感光底片边框，即视场光阑； 4、孔径光阑一般为圆形，视场光阑为圆形或者矩形。
B' A'
O'2
ω
O1
O2
P'
B
入 射 窗 A O'2 O1
出 射 光 瞳
孔 径 光 阑
入 射 光 瞳
B'
P'' ω' P
O2
P'
ω
B
A'
入射窗边缘对入瞳中心的张角为物方视场角 2 ，同时也决定 了视场边缘点。视场光阑经后面光学零件所成的像即为出射窗， 出射窗对出瞳中心的张角即为像方视场角 。 ' 2
c.在光学设计时，可以合理设置孔径光阑位置用以校正像差.
d. 各光学元件的口径匹配。
4、主光线（Chief ray）
★定义：离轴物点发出的、通过孔径光阑中心的光线。 出瞳
Q 1
L1
孔径光阑 L 2
Q1
入瞳
Q 1
B
A
Q
Q
Q2
Q
A
B
C
Q 2
Q2
★ 主光线的入射、出射部分各自通过入瞳及出瞳的中心。
★景像平面的弥散斑直径： z1 z1
z2 z2
z1 , z2是否可以看做一个几何点，取决于： （ ）其对观测元件的张角！ 1 （如照片，由正确透视距离和极限分辨角决定） （2）成像单元（如ccd）的几何尺寸。
以照相机为例，分析人眼看照片认为是清晰图像的情况：
★ 正确透视距离：观察距离满足照片上各点对人眼睛的 张角，与直接观察空间时各对应点对眼睛的张角相等。
第四章 光学系统中的光阑(Stops)
作用：限制成像光束孔径、限制视场（成像范围）。 实例：透镜边缘、框架、特别设置的带孔屏障等。 第一节 第二节 光阑 照相系统的光阑
第三节
第四节 第五节
望远镜系统中成像光束的选择
显微镜系统中的光束限制与分析 光学系统的景深
第一节
光阑
一、孔径光阑 (Aperture镜系统中成像光束的选择
物镜、目镜的 共同焦面上
一、双目望远镜的组成
转像
2、光学参数
' ★物镜焦距： f 物 1 0 8 m m
★目镜焦距：f目 1 8 m m
l ★出瞳距离： z 1 1m m
★出瞳直径： D ' 5 m m ★视觉放大率： 6
tan y p tan
'
y
'
D
眼睛
u
： 人 眼 的
极限分辨角
p
p
清 晰 像 ： 弥 散 斑 直 径 对 人 眼 的 张 角 < 人 眼 的 极 限 分 辨 角 1 ~ 2
远景、近景到对准平面的距离：
★总成像深度——景深
1
p
2
2 a p
4 ap
(b) 调焦不准：
—— 物方远心光路
三、场镜的应用
1、长光路显微镜系统
-1 透镜转像系统：加长光路。
×
缺点：出射主光线的投射太高，要求物镜后面系统的口径 必须非常大。
2、降低主光线，减小后续光路口径的办法
★ 实际设计： 在-1×转像透镜前、物镜的实像面处加场镜。 ★ 效果：主光线经场镜后通过-1×转像透镜中心， 从而对后面系统的口径要求最小。 场镜起到使前后系统的光瞳衔接的作用。
透 镜 焦 距 ： l1 6 0, l1 3 0 f 2 0; 光孔关于透镜的像： l 2 d 1 0, f 2 （ 自 右 向 左 ） ， l 2 2 0； 0 像的大小： D 2 D 2 l2 l2 D2 44m m
1 l 1 l 1 f
ta n ta n
f 1 f 2
3、分划板 —— 视场光阑
入 瞳
D
f物
f目
tan tan
f物 f目
出 瞳
D
D D
f物 f目
D D
望远镜系统简化图
D D 30 m m
分划板位于物、目两镜的共同焦面上： 入射窗、出射窗均在无穷远处， 分别与物、像面重合。
B
A'
2 (3 0 2 0 )
D2′的张角最小，最能限制轴上物点A的成像光束， 为入瞳，即光孔2为孔径光阑，U2为物方孔径角。 光孔2后面无透镜，孔径光阑与出瞳重合，U2′为像方 孔径角。
(3) 孔径光阑位置的安放原则： a. 目视光学系统，出瞳与人眼瞳孔衔接（光瞳衔接原则）； b.在投影计量光学中，要求入瞳或出瞳位于无穷远。
★ 孔径光阑的定义： 1）限制轴上物点成像光束孔径角的大小（宽度）； 2）选择轴外物点成像光束的位置。
2、入射光瞳与出射光瞳（Entrance and Exit pupils）
例1：单个薄透镜系统
★入射光瞳：孔径光阑经其前面光学系统所成的像（物空间） ——可直接确定入射孔径角 ★出射光瞳：孔径光阑经其后面光学系统所成的像（像空间）
出射光瞳
入射光瞳
确定视场光阑的方法： (1)把所有光孔经前面的光学系统成像到物空间，确 定入瞳中心位置 (实际上在确定孔径光阑时这一步骤 已完成)。
(2)计算这些像的边缘对入瞳中心的张角大小。张角最 小者即为入射窗，入射窗对应的光学零件视场光阑.
入 射 窗 A 出 孔 射 径 光 光 瞳 阑 P'' ω' P 入 射 光 瞳
1、孔径光阑的定义和作用
★ 含义1：限制轴上物点成像光束孔径角大小的光阑。
入射孔径角
出射孔径角
★ 含义2：孔径光阑的位置不同，但都起到了对轴上物点成 像光束宽度的限制作用；只需相应的改变光阑大小，即可保 证轴上物点成像光束的孔径角不变。
★含义3：孔径光阑的位置不同，则对应于选择轴外物点 发出光束的不同部分参与成像。
-1×转像系统
★ 场镜：与像平面重合、或者很靠近像平面的透镜。
四、显微镜系统光束选择的总结
1、一般情况，孔径光阑在显微物镜上； 2、一次实像面处安放视场光阑； 3、测长显微镜，孔径光阑在显微物镜焦平面上 ——物方远心光路 4、长光路显微镜系统： 利用场镜达到前后系统的光瞳衔接， 减小光学零件尺寸。
1 A B
2
2′
B'
A'
3）D1，D2'对轴上物点A的张角：
U 1 a rctg a rctg D1 2 l1 30 2 (30) 2 6 .5 6 5
2 1 A
2′
B'
) ) U1 U 2
U 2 (
U 2 a rctg a rctg
D2 2 ( l1 l 2 ) 44 2 3 .7 4 9
视场光阑是对一定位置的孔径光阑而言的(因为与入 瞳出瞳有关)。
第二节
照相系统中的光阑
一、照相机的三个组成部分
镜头L、可变光阑（孔径光阑）A、 感光底片/暗盒（视场光阑）B
假设：透镜口径足够大
★轴上物点：孔径光阑在不同 位置，对成像光束宽度的限 制作用相同：都是光束的中 间部分参与成像。
A
★轴外物点：孔径光阑在 不同位置，参与成像光 束的空间位置不同，成 像质量不同。
望远镜系统光束限制的总结
1、两光学系统联用时，一般应满足光瞳衔接原则；
2、目视光学系统的出瞳一般在外，且不小于6mm；
3、孔径光阑大致在物镜镜框左右（满足出瞳距要求）；
4、中间像处的分划板就是视场光阑。
第四节 显微镜系统中的光束限制和分析 一、简单显微镜系统中的光束限制
1、显微镜系统的构成
二、远心光路
F
孔径光阑
★ 小结：孔径光阑、入瞳与出瞳
出瞳
Q 1
孔径 光阑
L1
Q1
入瞳
L2
Q 1
B
y
A
y
) U
Q
Q
Q2
U (
Q
A
B
Q 2
Q2
1）入瞳：决定光学系统的入射光束的孔径角。 2）出瞳：决定光学系统的出射光束的孔径角。 3）孔径光阑：实际对光束孔径限制作用最大的光阑。 决定了入瞳、出瞳；三者互为物像关系。
二、光学系统的景深
★ 成像空间的景深： 在景象平面上所获得的成清晰像的物空间深度。 近景平面 远景 平面
1 2
（每一个弥散斑可近似看作一个几何点）
入瞳中心： 物空间参数 的起算原点
p2 p1
p
出瞳中心： 像空间参数 的起算原点
p1
p p2
★对准平面的弥散斑直径： z 1 z 2
★ 主光线是通过孔径光阑、参与成像的光束的中心光线。
视场光阑
限制物平面或物空间范围的光阑称视场光阑。
P''1
Q2’
入射窗
P1
视场光阑 Q1Q2 是 视 场 光 (出射窗) 阑。 U'
P' Q2 Q1
P'1
B
-
A
U