科普：光學(xué)系統(tǒng)

光學(xué)系統(tǒng)（optical system）是指由透鏡、反射鏡、棱鏡和光闌等多種光學(xué)元件按一定次序組合成的系統(tǒng)。通常用來(lái)成像或做光學(xué)信息處 理。曲率中心在同一直線上的兩個(gè)或兩個(gè)以上折射（或反射）球面組成的光學(xué)系統(tǒng)稱(chēng)為共軸球面系統(tǒng)，曲率中心所在的那條直線稱(chēng)為光軸。

一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)除了要考慮高斯光學(xué)的有關(guān)問(wèn)題，諸如物像共軛位置、放大率、轉(zhuǎn)像和轉(zhuǎn)折光路等以外，還需考慮成像范圍的大小、成像光束孔徑角的大小、成像波段的寬窄以及像的清晰度和照度等一系列問(wèn)題。滿足一系列要求的實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)往往不是幾個(gè)透鏡的簡(jiǎn)單組合，而由一系列透鏡、曲面反射鏡、平面鏡、反射棱鏡和分劃板等多種光學(xué)零件組成，并且要通過(guò)合理設(shè)置光闌、精細(xì)校正像差和恰當(dāng)確定光學(xué)零件的橫向尺寸等手段才能得到合乎需要的高質(zhì)量系統(tǒng)。

用途:

通常用來(lái)成像或做光學(xué)信息處理

實(shí)際系統(tǒng):

學(xué)等的有關(guān)問(wèn)題

理論:

光線和波面的傳播規(guī)律

理想光學(xué)系統(tǒng):

理想光學(xué)系統(tǒng)是能產(chǎn)生清晰的、與物*相似的像的成像系統(tǒng)。光束中各條光線或其延長(zhǎng)線均交于同一點(diǎn)的光束稱(chēng)為同心光束。入射的同心光束經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后，出射光束必定也是同心光束。入射和出射同心光束的交點(diǎn)分別稱(chēng)為物點(diǎn)和像點(diǎn)。理想光學(xué)系統(tǒng)具有下述性質(zhì)：①交于物點(diǎn)的所有光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后，出射光線均交于像點(diǎn)。反之亦然。這一對(duì)物像可互換的點(diǎn)稱(chēng)為共軛點(diǎn)。②物方的每條直線對(duì)應(yīng)像方的一條直線稱(chēng)共軛線；相對(duì)應(yīng)的面稱(chēng)共軛面。③任何垂直于光軸的平面，其共軛面仍與光軸垂直。④對(duì)垂直于光軸的一對(duì)共軛平面，橫向放大率為常量。研究理想光學(xué)系統(tǒng)上述物像兩方一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的理論稱(chēng)為高斯光學(xué)。首先由德國(guó)科學(xué)家C.高斯在1841年的著作中闡明。實(shí)際上不存在真正的理想光學(xué)系統(tǒng)。共軸球面系統(tǒng)在近軸條件下可近似滿足理想光學(xué)系統(tǒng)的要求。

基點(diǎn)和基面:

決定理想光學(xué)系統(tǒng)物像共軛關(guān)系的幾對(duì)特殊的點(diǎn)和面。

焦點(diǎn)和焦面:

光軸上與無(wú)窮遠(yuǎn)像點(diǎn)共軛的點(diǎn)稱(chēng)為物方焦點(diǎn)（或焦點(diǎn)），記作F；光軸上與無(wú)窮遠(yuǎn)物點(diǎn)共軛的點(diǎn)稱(chēng)為像方焦點(diǎn)（或第二焦點(diǎn)），記作F'。通過(guò)F和F′點(diǎn)并與光軸垂直的面稱(chēng)為物方焦面（焦面）和像方焦面（第二焦面）。

主點(diǎn)和主面:

橫向放大率等于1的一對(duì)共軛面稱(chēng)主面，兩主面與光軸的交點(diǎn)稱(chēng)主點(diǎn)。從物方焦點(diǎn)F發(fā)出的任一光線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后成為平行于光軸的光線，延長(zhǎng)這對(duì)共軛光線得其交點(diǎn)M，這交點(diǎn)的集合構(gòu)成物方主面（主面），該主面與光軸的交點(diǎn)H稱(chēng)物方主點(diǎn)（主點(diǎn)）。平行于光軸的光線入射后，出射光線交于像方焦點(diǎn)F'，延長(zhǎng)這對(duì)共軛光線得其交點(diǎn)M'，該交點(diǎn)的集合構(gòu)成像方主面（第二主面），它與光軸的交點(diǎn)H'稱(chēng)像方主點(diǎn)（第二主點(diǎn)）。兩主面是一對(duì)共軛面，兩主點(diǎn)是一對(duì)共軛點(diǎn)。兩主面上任一對(duì)共軛點(diǎn)離光軸的高度相等，橫向放大率為1。

節(jié)點(diǎn)和節(jié)面:

光軸上角放大率為1的一對(duì)共軛點(diǎn)稱(chēng)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)并與光軸垂直的面稱(chēng)節(jié)面。