【正文】 于攝影系統(tǒng)。= 當(dāng)時(shí)，此時(shí)當(dāng)時(shí)，有第二種情況景深更大。 由得考慮到對Z1’和Z2’的要求相同，又當(dāng)物很遠(yuǎn)時(shí)，得可見，焦距短景深大，對準(zhǔn)平面遠(yuǎn)景深大，入瞳直徑小則景深大，且遠(yuǎn)景深大于近景深。如圖，當(dāng)Z1’和Z2’小到可以看成一點(diǎn)時(shí)，我們認(rèn)為從B1到B2的空間深度范圍內(nèi)的物，都能在像平面上得到清晰像。但當(dāng)此斑對眼睛的張角小于眼睛的最小分辨角1’時(shí)，人眼看起來仍為一點(diǎn)。 54 光學(xué)系統(tǒng)的景深特別是全對稱系統(tǒng)，必有兩個(gè)漸暈光闌。關(guān)于問題②：單向攔光相當(dāng)于孔闌位于光學(xué)系統(tǒng)之外。 面漸暈系數(shù)=軸外點(diǎn)光束在入瞳上的截面積／入瞳面積線漸暈系數(shù)=軸外點(diǎn)光束在入瞳上的高度／入瞳直徑想一想：①是否所有光學(xué)系統(tǒng)都要無漸暈？②漸暈光闌是否只有一個(gè)？　關(guān)于問題①：當(dāng)孔徑和視場都較大時(shí)，無漸暈既無必要也不可能。 通常用漸暈系數(shù)表示漸暈嚴(yán)重的程度：上圖中，B1的成像光束不被攔，B2的成像光束主光線以下被攔，B3發(fā)出的光線只有一條通過，B3以下不能成像。光孔離孔闌越遠(yuǎn)越易引起漸暈。由軸外發(fā)出的充滿入瞳的光被部分遮攔的現(xiàn)象叫漸暈。軸外點(diǎn)的實(shí)際成像光束孔徑要比軸上點(diǎn)小。 漸暈光闌　 　　軸外物點(diǎn)發(fā)出并充滿入瞳的光束不一定能全部通過系統(tǒng)，還可能受到遠(yuǎn)離孔闌的光孔的阻攔，這就是攔光。視闌被其前面的鏡組成在系統(tǒng)物空間的像稱為入射窗，被其后面的鏡組成在系統(tǒng)像空間的像稱為出射窗。顯然，如果有接收面，則接收面的大小直接決定了物面上有多大的范圍能被成像。 53 光學(xué)系統(tǒng)中的視場光闌和漸暈光闌　　 ?　　入瞳中心是所有主光線的交點(diǎn)?？钻@、入瞳和出瞳之間的共軛關(guān)系可用下圖表示：入瞳和出瞳的作用：　　 　　入瞳是物面上所有各點(diǎn)發(fā)出的光束的共同入口；出瞳是物面上各點(diǎn)發(fā)出光束經(jīng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)以后從最后一個(gè)光孔出射的共同出口。　　通過入瞳中心的光線必通過孔闌中心，并過出瞳中心。 　　所有光孔投射到最后一個(gè)光孔的像空間，對軸上像點(diǎn)A’張角最小的光孔“像”所共軛的光孔為孔徑光闌，該光孔“像”稱出射光瞳，這個(gè)張角稱像方孔徑角2U’。請看找孔闌的過程：?物體位置變了，孔闌可能會(huì)變。 孔徑光闌　　 視場光闌一般是在實(shí)像面或中間實(shí)像面上，也可以沒有漸暈光闌位置可選擇，以改善成像質(zhì)量，與視場光闌二者必有其一消雜光光闌位置可選擇，以達(dá)到限制雜散光的目的，也可以沒有167。 光闌的位置孔徑光闌隨系統(tǒng)而異，目視光學(xué)系統(tǒng)要求孔闌或孔闌的像一定要在外面，以與眼瞳重合；遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)要求孔闌在焦面上。 光闌的概念　　 　　光闌：起限制成像光束作用的透光孔。167。透鏡的大小和像面的大小有限，從而限制了成像光束的寬度和成像范圍。當(dāng)共軛距一定時(shí)，物的大小與像的大小成比例。 本章要點(diǎn) 1. 光闌的概念2. 孔徑光闌及其判斷3. 入瞳、出瞳的概念及其與孔徑光闌的共軛關(guān)系4. 入、出瞳在光學(xué)系統(tǒng)中的作用5. 主光線6. 視場光闌概念、位置、入射窗、出射窗7. 視場光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用8. 攔光及漸暈光闌9. 漸暈系數(shù)10. 對準(zhǔn)平面、景像平面、遠(yuǎn)景平面、近景平面、遠(yuǎn)景深、近景深、景深11. 景深與焦距、相對孔徑、對準(zhǔn)距離的關(guān)系12. 物（像）方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)引言 　　前幾章主要討論理想光學(xué)系統(tǒng)的特性。不同類型厚透鏡都相當(dāng)于二光組組合加平板后產(chǎn)生軸向位移 4. 平凹透鏡f39?？煽闯墒钦⊥哥R+平行平板，f39。 []時(shí)是望遠(yuǎn)鏡，f’→165。 []當(dāng)d|r| 時(shí)，f’0H，H’都在透鏡內(nèi)部,H在H’的前面當(dāng)時(shí)二球心重合，主面重合于球心，f’0此時(shí)時(shí)是正透鏡，主面在內(nèi) []光焦度計(jì)算四、厚透鏡的主面薄透鏡的放大率薄透鏡的共軛距三、厚透鏡的焦距 []考慮厚度，由對于兩個(gè)面得將其看成二薄光組組合，按當(dāng) d 185。光焦度（焦距）計(jì)算正透鏡，會(huì)聚透鏡對平行光起會(huì)聚作用，有實(shí)的像方焦點(diǎn)。 [] 二、薄透鏡47成倒像，觀察不便，但便于測量，必要時(shí)加倒像系統(tǒng)成正像，用于觀察，但無實(shí)像面，不能測量③ 當(dāng)時(shí)物經(jīng)望遠(yuǎn)鏡成縮小像距離拉近很多　對眼睛的張角變大④ 系統(tǒng)一定，則β，α，γ為定值，與物距 l 無關(guān)四、望遠(yuǎn)鏡與其他光組的組合 []望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)＋望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)＝望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)＋有限焦距系統(tǒng)＝有限焦距系統(tǒng)等效系統(tǒng)的像方焦點(diǎn)與第二系統(tǒng)的像方焦點(diǎn)重合。0,f239。二、視覺放大率 由得 △=0最簡單的望遠(yuǎn)鏡至少有兩個(gè)獨(dú)立光組，第一光組的像方焦點(diǎn)與第二光組的物方焦點(diǎn)重合 []一、放大率β、α、γ由得一般并有且望遠(yuǎn)鏡的三種放大率均與物距無關(guān)，僅與二光組的焦距有關(guān)仍有36，則像高 可以根據(jù)視場角求焦距注意：當(dāng)節(jié)點(diǎn)與主點(diǎn)不重合時(shí)不能直接使用公式例如單個(gè)折射球面焦距測定必須提供一定角度的平行光——平行光管 []焦距儀（詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)“焦距測量實(shí)驗(yàn)”） []　 167。兩個(gè)特例 即過渡： 1. 正切計(jì)算法——初值 u1=0, h1任選 []2. 截距計(jì)算法 []由令反復(fù)利用高斯公式得各截距，最后算出 f’,并有3. 各光組對總光焦度的貢獻(xiàn)每個(gè)光組對總光焦度的貢獻(xiàn)，除與自身的光焦度有關(guān)外，還與它在系統(tǒng)中的位置有關(guān)。所以 當(dāng) 兩個(gè)有一定焦距的光組組合，系統(tǒng)的總焦距或光焦度除與各自的光焦度有關(guān)外，還與其間隔 d 有關(guān) 例：兩個(gè)正光焦度薄光組組合 []當(dāng) 則一般光組在空氣中，有f =f39。的位置,確定H,H39。以及d(△),（△光學(xué)間隔）求總光組的 F,F39。,F2,F239。 光學(xué)系統(tǒng)的組合 [] 一、兩個(gè)光組的組合問題已知 F1,F139。為解決任給一條光線求其共軛光線的問題，有必要利用輔助光線3并結(jié)合依據(jù)5 []167。 理想光學(xué)系統(tǒng)的圖解求像 依據(jù)①平行于光軸的光線經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后必通過像方焦點(diǎn)； ②過物方焦點(diǎn)的光線經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后必為平行于光軸的光線； ③過節(jié)點(diǎn)的光線方向不變；[]正透鏡成像（圖中移動(dòng)的黑線為物，紅線為像） []負(fù)透鏡成像（圖中移動(dòng)的黑線為物，紅線為像） []167。 立體物像不再相似2. 角放大率——像方、物方傾斜角的正切之比 []若 n39。+x39。=ff39。 單位：屈光度——以米為單位的焦距的倒數(shù)。 （+）表示光束會(huì)聚折合焦距倒數(shù),光焦度φ（）表起發(fā)散作用（+）表示起會(huì)聚作用光焦度等于像方光束會(huì)聚度與物方光束會(huì)聚度之差它表征光學(xué)系統(tǒng)偏折光線的能力。 （）表示發(fā)散光束折合像距V39。,如反射球面理想光學(xué)系統(tǒng)的拉氏公式 []三、光束的會(huì)聚度和系統(tǒng)的光焦度 []折合物距倒數(shù),會(huì)聚度V如空氣中折射系統(tǒng)若包含 k 個(gè)反射面,則若 n39。當(dāng)l一定時(shí)，β與 y的大小無關(guān)二、理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距的關(guān)系和拉氏公式 []由即并由代入之得對近軸區(qū)，有兩焦距的關(guān)系結(jié)合若 n39。= n 時(shí)，化為與單個(gè)透鏡物像公式相同，這時(shí)β與 l，l39。43單個(gè)折射球面球面鏡薄透鏡H，H’，F(xiàn)，F(xiàn)’四點(diǎn)稱為光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)四、節(jié)點(diǎn)和節(jié)平面——γ = 1的一對共軛點(diǎn) []由全等得同理當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的f39。共軛,β = 1，物、像方主面是一對β=1的物像共軛面光學(xué)系統(tǒng)總包含一對主點(diǎn)（主平面），一對焦點(diǎn)（焦平面），前者是一對共軛點(diǎn)（面），后者不是像方焦距，后焦距 物方焦距，前焦距只要一對主點(diǎn)、一對焦點(diǎn)的相對位置一定，一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的理想模型就定了?！铮ㄏ瘢┓街髅妫埃ê螅┲髅?，且HQ與H39?！铮ㄏ瘢┓街鼽c(diǎn)，前（后）主點(diǎn)，QH,Q39。 理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面 一、焦點(diǎn)F，F(xiàn)’ 與焦平面 []物方無窮遠(yuǎn)AF’: 后焦點(diǎn)，像方焦點(diǎn)軸上物點(diǎn) FA’(165。 理想光學(xué)系統(tǒng)及其原始定義 [] 理想光學(xué)系統(tǒng)——像與物是完全相似的物空間像空間點(diǎn)——共軛點(diǎn)直線——共軛直線直線上的點(diǎn)——共軛直線上的共軛點(diǎn)理想光學(xué)系統(tǒng)理論——高斯光學(xué)　 167。 開始時(shí)，首先將系統(tǒng)看成是理想的 167。 第四章 理想光學(xué)系統(tǒng)?銀比鋁反射率高，鋁的反射率比銀穩(wěn)定。 當(dāng)設(shè)計(jì)激光光學(xué)系統(tǒng)、紅外、紫外等光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，須計(jì)算其他波長的折射率，可利用經(jīng)驗(yàn)公式，如Schott公式： 　　對于反射材料，由于沒有色散，不必考慮阿貝數(shù)，其唯一特性是反射率。 光明玻璃廠的玻璃領(lǐng)域圖另外材料的光學(xué)均勻性、化學(xué)穩(wěn)定性（ n 大時(shí)往往較軟，化學(xué)穩(wěn)定性差）氣泡、條紋、內(nèi)應(yīng)力等，皆對成像有影響。用 n 和ν可以表征玻璃的光學(xué)性能。人眼最靈敏波長是555nm ，兩個(gè)極端是C光，F(xiàn)光。 光學(xué)材料主要包括光學(xué)玻璃、光學(xué)晶體和光學(xué)塑料等。 光學(xué)材料光的色散現(xiàn)象證明光學(xué)材料對不同波長的光折射率不同 。自然光通過三棱鏡將得到由紅到紫排列的光譜。 光的色散 ③ 雙光楔用兩個(gè)光楔相對轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生不同的偏角 一般轉(zhuǎn)過φ角167。 四、 討論 ①折射角α很小很小，α→ 0 ，棱鏡→平板，δ =0 ②α很小，為光楔。 由,得 由得 又所以 令所以即 比較只有時(shí)δ為極小值此時(shí)。 折射棱鏡 —— 利用表面的折射作用 折射棱 —— 入射面與出射面的交線 折射角 —— 頂角α 　偏向角δ —— 入射光線與出射光線的夾角從入射光線轉(zhuǎn)到出射光線，順正逆負(fù)二、偏向角的求出 由及幾何關(guān)系得對于給定棱鏡， n, α一定，δ僅隨 I1變，是 I1的函數(shù)。 一、概念： 反射棱鏡 —— 利用表面的反射作用： 第一反射面xoz——N1= j第二反射面yoz——N2= i第三反射面xoy——N3= k 令，逐步得 ， 與反向平行 167。可以用矢量形式的反射定律驗(yàn)證。 角錐棱鏡要使該倒像再倒過來成正像，需要棱鏡組合系統(tǒng)。 坐標(biāo)根據(jù)總反射次數(shù)而定 3. 棱鏡組合系統(tǒng)（用來倒像） 不變 ②垂直于主截面的坐標(biāo) x39。 2. 由物坐標(biāo)求像坐標(biāo) 屋脊就是將一個(gè)反射面用兩個(gè)互成直角的反射面來代替，其交線平行于原反射面，且在主截面上。 屋脊棱鏡與棱鏡組合系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)常數(shù) 光軸在棱鏡中的長度 ( 一般即為等效平板的厚度 ) 與通光口徑之比 K=d/D 通光口徑 允許通過的光斑最大直徑 結(jié)構(gòu)常數(shù)K＝1結(jié)構(gòu)常數(shù)K＝2斜方棱鏡K＝2五角棱鏡K＝達(dá)夫棱鏡K與折射率有關(guān) 棱鏡的展開與結(jié)構(gòu)常數(shù) 光軸轉(zhuǎn)90度光軸轉(zhuǎn)180度光軸轉(zhuǎn)60度光軸平移光軸轉(zhuǎn)45度??當(dāng)棱鏡繞光軸轉(zhuǎn)90度時(shí)，像轉(zhuǎn)180度。 一次反射棱鏡 —— 成鏡像 等腰直角棱鏡，相當(dāng)于一個(gè)平面鏡。 反射棱鏡的工作面 —— 入射面、出射面、反射面 反射棱鏡的棱 —— 工作面的交線 反射棱鏡的主截面 —— 垂直于棱的截面 一次反射棱鏡二次反射棱鏡三次反射棱鏡棱鏡組合系統(tǒng)主要利用全反射原理。 在許多場合下用反射棱鏡，優(yōu)點(diǎn)是裝配方便，減少光能損失。 　　用反射鏡可以改變光軸方向、減小長度、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)像等。u 很小時(shí)，167。?不論物距為何值，像相對于物的位置總不改變。?如分劃板、顯微鏡載物臺(tái)上的載波片和蓋玻片、濾光片和濾色片、補(bǔ)償平板及保護(hù)玻璃片等。 出射光線不穩(wěn)定五角棱鏡兩反射面的夾角一定則出射光線穩(wěn)定167。入射光線與出射光線的夾角物的位置一定，則像與物的夾角只與雙平面鏡的夾角有關(guān)。 研究經(jīng)兩個(gè)反射面各成像一次的情況。 由于轉(zhuǎn)角 很小，此裝置的位移量放大倍數(shù) 167。 平面鏡的偏轉(zhuǎn)　　若入射光線不動(dòng)， 平面鏡偏轉(zhuǎn)α 角，則反射光線轉(zhuǎn)過2α角 ( 因?yàn)槿肷浣桥c反射角同時(shí)變化 了α角 ) 該性質(zhì)可用于測量物體的微小轉(zhuǎn)角或位移當(dāng)測桿處于零位時(shí)，平面鏡處于垂直于光軸的狀態(tài) ，此時(shí) 點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)物鏡后與光軸平行，再經(jīng)平面鏡反射原路返回，重被聚焦于 點(diǎn)。 奇次反射成鏡像 偶次反射成一致像 由圖可見： 平面鏡能改變光軸方向，將較長的光路壓縮在較小空間內(nèi)，但成鏡像，會(huì)造成觀察者的錯(cuò)覺。由 當(dāng) n39。 平面鏡的像 鏡像 31 平面鏡 我們?nèi)粘Ｊ褂玫溺R子就是平面鏡但有時(shí)為了起到透鏡無法滿足的作用，還常應(yīng)用平面系統(tǒng)。 第三章 平面和平面系統(tǒng)同時(shí)，孔徑角還與光學(xué)系統(tǒng)分辨微細(xì)結(jié)構(gòu)的能力有關(guān)。 一、由入射光線求出射光線 對一個(gè)面的操作 + 過渡對一個(gè)面的操作過渡公式二、共軸光學(xué)系統(tǒng)的放大率 且有對整個(gè)系統(tǒng)有：三、光學(xué)系統(tǒng)的拉氏不變量及其另一表示式 由過渡公