血魂有什么用2.3 理想光学系统物像关系教案

2021年1月17日发(作者：毛文荪)


《光学》教案


主讲教师：袁

焕

周口师范学院物理与机电工程学院
2015
年
6
月
15
日


1
丽










§
2.3
理想光学系统的物像关系


学时安排：
1
教学目标：
会用图解法和解析法求像，
熟练掌握高斯公式和牛顿公式

教学重点：
图解法；理想光学系统的物像位置公式

教学难点：
利用垂轴放大率判断成像特性

教学方法：
探究法、讨论法、多媒体辅助法

教学过程：

新课导入：
使用光学系统一般都是为了得到物体不同的像，
几何光学的基本
内容就是求 像。
理想系统的物像关系是我们几何光学的重点知识。
对于放大镜这
样单个薄透镜，< br>可以利用中学薄透镜成像公式求出具体像。
对于照相机、
显微镜
等光学系统一般 不是单一的薄透镜构成，
不能再用薄透镜的成像公式。
已知物的
大小和位置、并且光学 系统的参数确定时，想要求得像的大小、正倒、虚实，需
要研究理想光学系统的物像关系。

一、图解法求像

依据
：
理想的成像情况下，
从一点发出的 一束光线经光学系统作用后仍交于一点。

方法：
求物点发出的两条特定光线在像方空间的光线，二者的交点为共轭像点。
已知一个理想光学系统的主点和焦点的位置，
利用光线通过它们后的性质，
对物
空 间给定的点、线、面通过画图追踪典型光线求像，称为图解法求像。

1.
可供选择的典型光线和可供利用的性质有：

（
1
）
平行于光轴入射的光线，经过系统后过像方焦点。

（
2
）过物方焦点的光线，经过系统后平行于光轴。
（焦点性质）

（
3
）倾斜于光轴的平行光线，经过系统后交于像方焦平面上某一点。
（
4
）
自物方焦平面上一点发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平行光束。
（焦平
面性质）



（
5
）共轭光线在主平面 上的投射高度相等，即一对主平面的垂轴放大率为＋
1
。
（主面性质）

2.
对于轴外物点
B
或以垂轴线段
AB
的图解法求像

2

选取两条典型光线，
（
1
）平行于光轴入射的光线， 经过系统后过像方焦点。
（
2
）过物方焦点的光线，经过系统后平行于光轴。并且利用 性质（
5
）共轭光线
在主平面上的投射高度相等，
就可以求得像方空间两条线 的焦点即是
B
’
为像点。
同时利用理想光学系统成像的性质，垂轴线段的像必 然也垂直也光轴，所以过
B'
点的做垂线，交点为
A'
，在这里面我们求得了 轴上
A
点的像。得到线段
A'B'
就是线段
AB
得像，也给 我们求线段的像提供了方法。


3.
轴上点的图解法求像


方法一：
轴外点法
(
更简单
)
过该轴上点 做一垂轴线，
选垂轴线上任一轴外点，
用前面方法求像点，该像点在光轴上的垂直投影点，即为 轴上点的像。


方法二：
利用焦平面的性质，该像方光线的求法有如 下两法：⑴、利用物方
焦平面，
由物方光线与物方交面的交点作一条平行于光轴的辅助物光线，
像方光
线应平行于辅助像光线；
⑵、
利用像方焦平面，
过物方焦点作 一条平行于物方光
线的辅助线，像方光线过辅助像光线与像方焦面的交点。


3