《应用光学》.ppt

合集下载

《应用光学第四章》PPT课件

(c) 别汉棱镜
图〔c〕为别汉棱镜，由于在这种棱镜内光轴转折5次，故在棱镜中可以折叠很长一局部光路，可用于长焦物镜的转像
双像棱镜
z y
由四块棱镜胶合而成，其中棱镜Ⅱ和 III的反射面
A1 A2
o
x
镀半透半反的析光膜。当
III
物点A不在光轴上时，那
么双像棱镜输出二个像点
A 1和A 2；而当物点 A移向光轴O时，双像棱
聚于焦点F上
假设M转动角，那么反射光与光轴成2 角，经物镜L后成像于B
点，设BF = y，物镜焦距为f ，那么
y f tg 2 2 f
又tg
x / a ，上式可写y为 (2 f / a) x K x
K为光学杠杆的放大倍数
B
L
y
2
F a
f
x
4.2双平面镜系统
1.双平面镜成像由△O1O2M，有
平面反射镜的成像原理
反射镜对虚物成实像
〔3〕镜像：由于对称性，一右手坐标系的物体，其像为左手坐标系。就像照镜子时，你的右手只能和镜中的“你〞的左手重合一样，这种像称为镜像正对看 (沿zo/z o 看)：y在x左，y 在x 右；
x
x z
O y
O
P
z
y
M
平面镜的镜像
(4〕物体旋转时，其像反方向旋转一样的角度沿zo/z o 看： y顺时针方向转90 至 x y 逆时针方向转90 至 x 正对xo/x o 看： z顺时针方向转90 至 y，z 逆时针方向转90 至 y
平面镜成像的特点用矢量形式表示反射镜的反射单平面镜摆动引起光线方向旋转平面镜在光路计算中的作用
4.2 双平面镜系统
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4

华中科技大学《应用光学》课程PPT——第九章光学系统的像差

轴外弧矢球差：表示轴外点弧矢宽光束交点与弧矢
细光束交点沿光轴方向的偏离的量度；
§ 9－4 畸变
1. 主光线和高斯象面交点的高度不等于理想象高，其差别就是系统的畸变。
Yz Yz y
当孔阑位置移动，主光线与高斯像面交点高度变化，引起像的变形。
2. 畸变的影响：畸变与所有的其它像差不同，它仅由主光线的光路决定，仅引起像的变形，使像对物产生失真，对成像的清晰度并无影响。
§ 9－1 轴上点的球差
1. 定义：轴上点发出的不同孔径角的光线经系统后的象方截距和其近轴光象方截距之差称为球差。轴向球差： L L l 垂轴球差： y LtgU 2.产因：由轴上点发出的同心光束，经光学系统各个折射面折射后，不同孔径角U的光线交光轴于不同点上，相对于理想象点的位置有不同的偏离。
主光线与辅助一致
4. 弧矢彗差：点BS′到主光线的垂直于光轴方向的距离为弧矢彗差，以KS′表示。
空间光线追踪的方法计算Ys’
Xs′为宽光束的弧矢场曲。
彗差的存在和消除。
§ 9－3 象散和像面弯曲
一、宽光束的象散和场曲
XT′为宽光束的子午场曲。
宽光束的象散
XT XS X TS
实际像高比理想像高大，称正畸变，反之称负畸变。根据畸变的正负，等距的同心圆将会变成不同形状的不等距的同心圆，正方网格也会变成枕形或桶形。
3. 相对畸变：在光学设计中常用上述象高差 δ YZ′相对于理想象高 y′的百分比q′表示，称相对畸变。
Yz y q 100% y
q
只有匹兹万曲面才能对平面物体呈清晰像
单个折射面匹兹万象面弯曲的表示式 :
1 n n x p J 2 nnr 2nu

应用光学课件-PPT

4)若视阑为长方形或正方形,其线视场按对角线计算。
5)入射窗、出射窗、视阑之间得相互共轭关系。
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
例:有一光学系统,透镜O1、O2得口径D1=D2=50mm,焦距 f1′= f2′=150mm,两透镜间隔为300mm,并在中间置一光孔O3,口径D3=20mm,透镜O2右侧150mm处再置一光孔O4,口径D4=40mm,平面物体处于透镜O1左侧150mm处。求该系统得孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗得位置与大小。
两正薄透镜组L1与L2得焦距分别为100mm与50mm,通光口径分别为60mm与30mm,两透镜之间得间隔为50mm,在透镜L2之前30mm处放置直径为40mm得光阑,问 1)当物体在无穷远处时,孔径光阑为哪个？ 2)当物体在L1前方300mm处时,孔径光阑为哪个？
4、说明: 1)物体位置改变,原孔阑可能失去控制轴上点孔径角得作用,要重复上述三个步骤确定孔阑。
工具显微镜中(β 准确)被测物得像与刻度尺相比较,可测物之长度。
物体不论处于何位置,发出得主光线都不随物体位置得移动而变化;读出刻尺面上光斑得中心示值,即可求出准确得象高。
三、象方远心光路
1、概念: 某些大地测量仪器或投影仪器中,为了消除像平面与标尺分划刻
线面不重合而引起得测量误差,在物镜得物方焦平面上加入一个光阑作为孔径光阑,出瞳则位于像方无穷远,称为“像方远心光路”。 2、应用:
3)物点在无限远时,各光孔像中,直径最小者即为入瞳。入瞳对应得实际光孔即为孔径光阑。
例:有两个薄透镜L1与L2 ,焦距分别为90mm与30mm,孔径分别为60mm与40mm,相隔50mm,在两透镜之间,离L2为 20mm处放置一直径为10mm得圆光阑,试对L1前120mm处得轴上物点求孔阑、入瞳、出瞳得位置与大小。

应用光学第二,三章ppt课件

r d 2 2
r d 1 3
14. 假定显微镜物镜由相隔20mm的两个薄透镜组构成，物平面和像平面之间的距离为180mm，放大率β=-10×，要求近轴光线通过二透镜组时的偏角Δu1和Δu2相等，求二透镜组的焦距。解：
' u u u 1 1 1
' u u u 2 2 2
应用视度公式就可以了
1 1 SD 1 l 1
注意符号，这里是-1
3、假定用眼睛直接观察敌人的坦克时，可以在400m的距离上看清
坦克上的编号，如果要求距离2km也能看清，问应使用几倍的望远镜 ?
l ' 36 . 12 m
若 l'50 m
l ' 1 1 1 300 l l ' l f '
3 50 10 f' 166 . 11 mm 301
16. 一个投影仪用5×的投影物镜，当像平面与投影屏不重合而
外伸10mm时，则须移动物镜使其重合，试问物镜此时应向物平面移动还是向像平面移动?移动距离多少?
x 8 m x ' 0 . 703 mm
x 6 m x ' 0 . 9375 mm
x 4 m x ' 1 . 406 mm
x 2 m x ' 2 . 813 mm
7. 设一物体对正透镜成像，其垂轴放大率等于-1，
试求物平面与像平面的位置，并用作图法验证。
ห้องสมุดไป่ตู้
解：
2 2 dx 5 25
dx ' 25 dx
dx ' 10 dx ' 10

北京理工大学应用光学课件(大全)李林_图文

北京理工大学应用光学课件(大全)李林_图文 .ppt
本章要解决的问题：
光是什么？－－光的本性问题光是怎么走的？－－光的传播规律像与成像的概念对成像的要求
第一节光波与光线
研究光的意义: 90%信息由视觉获得,光波是视觉的载体光是什么？弹性粒子－弹性波－电磁波－波粒二象性 1666年：牛顿提出微粒说，弹性粒子 1678年：惠更斯提出波动说，以太中传播的弹性波 1873年：麦克斯韦提出电磁波解释，电磁波 1905年：爱因斯坦提出光子假设 20世纪：人们认为光具有波粒二象性
如果一个物点对应唯一的像点则平面成像为平面
符合点对应点，直线对应直线，平面对应平面的像称为理想像
能够成理想像的光学系统称为理想光学系统
共轴理想光学系统的成像性质
1.轴上点成像在轴上
.A1’
A.
.A2’
2.位在过光轴的某一截面内的物点对应的像点位在同一平面内
3.过光轴任一截面内的成像性质是相同的空间的问题简化为平面问题，系统可用过光轴的一个截面
置
则其它任意物点的像均可求出
基点，基面
已知:两对共轭面的位置和放大率已知:一对共轭面的位置和放大率，和轴上两对共轭点的位置
光程光线在介质中所走过的几何路程和折射率的乘积称为光程
。光程等于在相同的时间内，光在真空中传播的几何路程。
两个波面之间的所有光线的光程都相等。
理想成像的条件：等光程物点和像点间的所有光线的光程都相等。
灯泡
空气
玻璃
光的传播可以分类为： 1、光在同一种介质中的传播； 2、光在两种介质分界面上的传播。
二、几何光学基本定律 1、光线在同一种均匀透明介质中时：直线传播
成分均匀
透光

应用光学-非球面PPT课件

12.05.2020
.
2
Chapt I 非球面的数学模型与性质
1.1 轴对称非球面的数学表达式
一、非球面的两种表达形式
设x为非球面的旋转对称轴，y表示入射光线在非球面上的入射高度，则其子午曲线的两种表达形式：
➢表达形式 1 y2a1xa2x2a3x3... a1=2R0为顶点曲率半径
➢ 这种形式的特点：
y2a1xa2x2
➢ 这种形式与形式２是一致的，即：
a1=2R0， ➢ 有些人喜欢用这种形式。
a2=e2-1
➢形式 4
➢ 以例y2：表一达个x，F/则3的二双次曲曲面线，变设成e一2=个5，以则y2当升y幂=1排时列，的无穷级数：
第为x 三2 0项 02 my R 值2 m0为， 8 4即y R 4 y10 3 =0(1 1-6- 0m02 m，e )。则1 如第y R 果6 三0 6 5 这(项1 - 个对2 面e )x2 的的贡通1 5 献光y R 8 2 为孔0 7( 径1 8 -2 e )3
形式2中解出x，得：
xR0-
R02-(1-e2)y2 1-e2
➢ 对分母有理化后用R0除分子分母，令c=1/R0, K= -e2，即得：
x
cy2
1 1-K1c2y2
➢这种形式表示高次非球面对二次曲面的偏离程度。而 x=Ay2+By4+Cy6+…适用于平
板型非球面。
12.05.2020
.
8
四、ZEMAX中的偶次非球面表达式
R R1R2 R1 R2
➢ 如果c和1异号，数值上又是R1>R2，则R将与R1异号。
12.05.2020
.
9
1.2 二次非球面的重要光学性质

《应用光学》作图习题课 ppt课件

41
《应用光学》作图习题课
42
《应用光学》作图习题课
43
解:
《应用光学》作图习题课
44
《应用光学》作图习题课
45
《应用光学》作图习题课
46
《应用光学》作图习题课
14
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
l=∞
F
F′
H H′
像平面为: 像方焦平面. l ′ = f′
《应用光学》作图习题课
15
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
l = −∞
F′
F
H H′
B B′
A
F′
A′ H
H′
F
《应用光学》作图习题课
l = f′
像平面为 A’B’所在平面,如图示.
18
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
B B′
A
F′
A′ H
H′
F
《应用光学》作图习题课
l f' 2
像平面为 A’B’所在平面,如图示.
19
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
1、垂轴放大率
y nl
y nl
2、轴向放大率
3、角放大率
《应用光学》作图习题课
27
一、物像位置公式 1、牛顿公式 2、高斯公式
二、放大率公式 1、垂轴放大率
2、轴向放大率
3、角放大率：公式《应形用光式学》不作变图习题课
28
解:
《应用光学》作图习题课
29

应用光学课件完整版

由一点A发出的光线经过光学系统后聚交或近似的聚交在一点A′，则A为物点， A′为物点A通过光学系统所成的像点。物与象之间的对应关系称为“共轭”。
一个物点，总是发出同心光束，与球面波相对应；一个像点，理想情况应该由球面波对应的同心光束汇交而成，称这种像点为完善像点。
3. 成完善象的条件发光体每一物点发出球面波，通过光学系统后仍为
反射定律可表示为 I I ''
4. 光的折射定律
折射定律可归结为：入射光线、折射光线和投射点
的法线三者在同一平面内，入射角的正弦与折射角正弦
之比与入射角大小无关，而与两介质性质有关。对一定波长的光线，在一定温度和压力的条件下，该比值为一
常数，等于折射光线所在介质的折射率与入射光线所在
介质折射率之比。
0 i arcsin n12 n2 2 n0
n0 ＝1
n0 sin i n1 cos ic n12 n22
5. 费马原理（光程极值原理）
1）光程— 光在介质中经过的几何路程l与该介质折射率n的乘积。
s=n • l
均匀介质
m层均匀介质
连续变化的非均匀介质
s=n • l=c • t
m
s
波面可分为：平面波、球面波、任意曲面波。波面法线方向即为光传播方向。
光源
光线
波面
5. 光束— 与波面对应的法线集合。
同心光束— 波面为球面，聚于一点。发散光束— 光线在前进方向上无相交趋势。会聚光束— 光线在前进方向上有相交趋势。
平行光束— 波面为平面。象散光束— 波面为曲面，不聚于一点。
1. 共轴球面系统的结构参量：各球面半径：r1 、 r2 …… rk-1 、 rk 相邻球面顶点间隔：d1 、 d2 …… dk-1 各球面间介质折射率：n1 、 n2 …… nk-1 、 nk n 、 k+1

应用光学课件

O1 O2
I2
θ
M β
N B
θ
应用：应用：测距机中用双平面镜代替单个平面镜角镜，角镜，棱镜
应用光学讲稿
§4 - 4
棱镜和棱镜的展开
一、用棱镜代替平面镜的优缺点
棱镜：棱镜：利用光线在介质内部的反射来改变光线方向的光学零件优点：光能损失少优点：坚固耐久，坚固耐久，不易损坏易于安装固定缺点：缺点：体积重量较大对材料要求高受环境影响较大
y P o z 物像大小相等，物像大小相等，形状不同物空间右手坐标对应像空间左手坐标 x x’ z’
y’ o’
分别迎着z 坐标面时，分别迎着、 z ’看xy、x’y’坐标面时，当x按逆时针方向转到看坐标面时按逆时针方向转到 y，x’按顺时针方向转到；物像这种对应关系称为“镜像” 按顺时针方向转到y’ 物像这种对应关系称为“镜像” ，按顺时针方向转到
应用光学讲稿
三、对棱镜的要求 1、棱镜展开后应该是一块平行玻璃板、 2、如果棱镜位于会聚光束中，光轴必须和棱、如果棱镜位于会聚光束中，镜的入射及出射表面相垂直。镜的入射及出射表面相垂直。
应用光学讲稿
四、典型棱镜展开举例
B 1、直角棱镜、在平行光路中使用
在平行光路中只需满平第一个条件：展开开后成平行玻璃板即 AB//AC′ 则∠ ABC = ∠ A′CB Q ∠ A′CB 是∠ ACB 折过过去的，二者相等 ∴ ∠ ABC = ∠ ACB 只要两要两角相等就能 AB//AC′，不一定为45°， ∠ A 也不一定为直角。
应用光学讲稿
结论：结论：
A
物像位置相对平面镜对称，物像位置相对平面镜对称，物像大小相等实物成虚像，虚物成实像。实物成虚像，虚物成实像。 D 单个平面镜对物点能成理想像，单个平面镜对物点能成理想像， O O’

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

1、垂轴放大率
y nl y nl
2、轴向放大率
3、角放大率
高斯公式
f ' f 1 l' l
一、物像位置公式 1、牛顿公式 2、高斯公式
二、放大率公式 1、垂轴放大率 2、轴向放大率
3、角放大率：公式形式不变
解:
解:
解:
解:
解:
解:
解:
解:
像平面为: 像方焦平面. l ′ = f′
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
l = −2f′
B
A
F
H H′
F′
A′
像平面为
A’B’所在平
B′
面,如图示.
l ′ = 2f′
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
l = −f′
l f' 2
F
像平面为 A’B’所在平面,如图示.
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
B
B′
F′
A′
F
HA H′
l=0
像平面为: 像方主平面
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
B′
l f' 2
B
A
F′
H H′
F A′
B
B′
F
F′
H
H′ A′ A
l = f′
像平面为 A’B’所在平面,如图示. l ′ = f′/2
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
l = 2f′
B
B′
F
F′
H
H′ A′
A
像平面为
A’B’所在平
面,如图示.
l ′ = 2f′/3
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
F
F′
H H′
l=∞
像平面为: 像方焦平面. l ′ = f′
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
F′
F
H H′
l = −∞
像平面为: 像方焦平面
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
B
F′ B′
F
A
A′ H
H′
l = 2f′
像平面为 A’B’所在平面,如图示.
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
B B′
A
F′
A′ H
H′
l = f′
F
像平面为 A’B’所在平面,如图示.
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
B B′
A
F′
A′ H
H′
像平面为
A’B’所在平面,如图示.
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
l = −f′
B
……
F′
F
H H′
A
像平面在像空间无限远处.
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
l = −2f′
B
A′
F′
F
H H′
A 像平面
习题课第二章共轴球面系统的物像关系
一、作图法求像二、应用题
主平面、主点
（垂轴放大率β=1的一对共轭面）
焦平面、焦点
节平面、节点
（角放大率γ=1的一对共轭面）
理想光学系统
作图法求像点 ① ②
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
F
F′
H H′
l = −∞
为A’B’
B′
所在平
面,如图
示.
2.5 作图法对位于空气中的负透镜组(f′＜０)分别求不同物距的像平面位置.
F′
F
HБайду номын сангаас
H′
l=∞
像平面为: 像方焦平面. l ′ = f′
一、作图法求像二、应用题
应用题
共轴球面系统光路计算公式
近轴光线的光路计算公式
一、物像位置
牛顿公式
二、物像大小
B
……
F
F′
A
H H′
像平面在像空间无限远处.
l′=∞
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
B′
B
A′ F
F′
AH
H′
l f' 2
像平面为 A’B’所在平面,如图示. l ′ = −f′
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
B
B′
F
A′
F′
HA H′
l=0
像平面为: 像方主平面
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.
B
B′
F
A′
F′
H
H′ A
l f' 2
像平面为 A’B’所在平面,如图示. l ′ = f′/3
2.4 作图法对位于空气中的正透镜组(f′＞０)分别求不同物距的像平面位置.