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理想光學系統與共線成像理論

理想光學系統與共線成像理論

一、基本概念

1、高斯光學：

暫時拋開光學系統的具體結構將一般僅在光學系統的近軸區存在的完善成像拓展成在任意大的空間中以任意寬的光束都成完善像的理想模型, 這個理想模型就是理想光學系統。

理想光學系統理論是在1841年由高斯所提出來的，所以理想光學系統理論又被稱為“高斯光學”。

2、共軛：

將這種物像對應關系叫做“共軛”。

3、共線成像：

這種點對應點、直線對應直線、平面對應平面的成像變換謂之共線成像。

二、共軸理想光學系統的成像性質

1、位于光軸上的物點對應的共軛像點必然在光軸上；位于過光軸的某一截面內的物點對應的共軛像點必位于該平面內，且在物面的共軛像面內；光軸的任意截面成像性質都相同；垂直于光軸的物平面，它的共軛像平面也必然垂直于光軸。

2、垂直于光軸的平面物與其共軛平面像的幾何形狀完全相似，即：在垂直于光軸的同一平面內，物體的各部分具有相同的放大率β。

3、一個共軸理想光學系統，如果已知兩對共軛面的位置和放大率，或者一對共軛面的位置和放大率，以及軸上兩對共軛點的位置，則其它一切物點的共軛像點都可以根據這些已知的共軛面和共軛點來表示。

基面和基點：

通常將這些已知的共軛面和共軛點分別稱為共軸系統的“基面”和“基點”。

作圖法證明：

①已知兩對共軛面的位置和放大率

兩對共軛面的位置和放大率

已知一對共軛面的位置和放大率，以及軸上兩對共軛點的位置

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