Фокальные плоскости и фокусы

Центрированная оптическая система

Основные теоретические положения

Определение фокусных расстояний и положения главных плоскостей двухлинзовой оптической системы

Оптика-I

Методическое руководство по выполнению лабораторных работ

Составители: проф. Карагодова Т. Я.

проф. Мельников Г. В.

доц. Купцова А. В.

Редактор: доц. Купцова А. В.

Саратов, 2004

Лабораторная работа № 1

Цель работы: изучение основных законов геометрической оптики, определение фокусных расстояний и положений кардинальных точек оптической системы, составленной из двух линз.

Оптическая система представляет собой совокупность отражающих и преломляющих поверхностей, отделяющих друг от друга оптически однородные среды. Обычно эти поверхности бывают сферическими или плоскими. Идеальной оптической системой называется система изображающая точку в виде точки, т. е. все лучи, исходящие из любой точки предмета, собираются после выхода из системы в одной точке изображения. Достаточно хорошим приближением к идеальной системе является центрированная оптическая система, если ограничиться лучами, образующими лишь небольшие углы с нормалями к поверхностям преломления. У центрированной оптической системы центры всех поверхностей лежат на одной прямой. Эту прямую называют оптической осью системы.

Пространство слева от оптической системы считается пространством предметов, а справа – пространством изображений. В обоих пространствах точки, прямые и плоскости однозначно соответствуют друг другу и называются сопряжёнными.

Точки и плоскости, обладающие важными свойствами, называются кардинальными. К ним относятся фокальные, главные и узловые точки и плоскости. Задание кардинальных точек или плоскостей полностью определяет свойства центрированной оптической системы.

Задней фокальной плоскостью F' называется плоскость, сопряженная с находящейся на бесконечности в пространстве предметов плоскостью, перпендикулярной к оси системы. Значит, в задней фокальной плоскости лежит изображение бесконечно удалённого предмета.

Точка пересечения задней фокальной плоскости с оптической осью называется задним фокусом F'. Лучи, идущие параллельно главной оптической оси системы (луч 1 на рис.1.1), на выходе из системы образуют пучок, сходящийся в фокусе F'. При этом оптическая система является собирающей (положительной). Если упавший на систему параллельный пучок лучей выходит из системы не в виде сходящегося, а в виде расходящегося пучка, то тогда в точке F' будут пересекаться не сами вышедшие лучи, а их продолжения в обратном направлении. Соответственно задняя фокальная плоскость окажется перед системой или внутри системы, то есть в пространстве предметов. Такая система является рассеивающей (отрицательной).

Рис.1.1 Ход лучей через оптическую систему.

Аналогичными свойствами обладают передняя фокальная плоскость F и передний фокус. Т. е. параллельный пучок, состоящий из лучей 2, на выходе из системы сойдётся в переднем фокусе F. Плоскость, проходящая через эту точку, называется передней фокальной плоскостью F.

Если оптическая система является собирающей, то передняя фокальная плоскость и фокус лежат в пространстве предметов. Если оптическая система является рассеивающей, то передняя фокальная плоскость и фокус лежат в пространстве изображений.

Дата добавления: 2015-06-04