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物方焦點
鎖定
- 中文名
- 物方焦點
- 外文名
- Object focus
- 領 域
- 光學
- 性 質
- 位於軸上無限遠
- 共 軛
- 像點
- 相關名詞
- 物方焦平面
目錄
- 1 簡介
- 2 共軸理想光學系統的基點——主平面和焦點
- ▪ 主平面
- ▪ 球面的主點位置
- ▪ 球面焦距公式
- 4 共軸球面系統的主平面和焦點
- ▪ 焦點位置
- ▪ 焦點位置計算
- ▪ 像方主平面位置
- ▪ 物方焦點和物方主平面位置計算
物方焦點簡介
如果軸上某一物點F，和它共軛的像點位於軸上無限遠，則F稱為物方焦點。
物方焦點共軸理想光學系統的基點——主平面和焦點
近軸光學基本公式的缺點：物面位置改變時，需重新計算，若要求知道整個空間的物像對應關係，勢必要計算許多不同的物平面。
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，以及軸上的兩對共軛點的位置，則其任意物點的像點就可以根據這些已知的共軛面和共軛點來求得。
光學系統的成像性質可用這些基面和基點求得，最常用的是一對共軛面和軸上的兩對共軛點。
物方焦點主平面
放大率β=1的一對共軛面叫做主平面。
不同位置的共軛面對應着不同的放大率。放大率β=1的一對共軛面稱為主平面。
物平面稱為物方主平面，像平面稱為像方主平面。兩主平面和光軸的交點分別稱為物方主點和像方主點，用H、 H’表示， H和H’顯然也是一對共軛點。
主平面性質：
物方焦點像方焦點和像方焦平面性質
當軸上物點位於無限遠時，它的像點位於F’處。F’稱為像方焦點。
通過像方焦點垂直於光軸的平面稱作像方焦平面。
像方焦平面和垂直於光軸的無限遠的物平面共軛。
像方焦點和像方焦平面性質：
1、平行於光軸入射的任意一條光線，其共軛光線一定通過F'點；
2、和光軸成一定夾角的光線通過光學系統後，必交於像方焦平面上同一點。
物方焦點物方焦點和物方焦平面性質
1、過物方焦點入射的光線，通過光學系統後平行於光軸出射；
2、由物方焦平面上軸外任意一點下發出的所有光線，通過光學系統以後，對應一束和光軸成一定夾角的平行光線。
主平面和焦點之間的距離稱為焦距。
由像方主點H’到像方焦點F’的距離稱為像方焦距，用f ’表示。
由物方主點H到物方焦點F的距離稱為物方焦距，用f表示。
f、 f'的符號規則：
f'—以H'為起點，計算到F'，由左向右為正；
f —以H為起點，計算到F，由左向右為正。
因此，如果已知一個共軸系統的一對主平面和兩個焦點位置，它的成像性質就完全確定。所以，可用一對主平面和兩個焦點位置來代表一個光學系統：
物方焦點單個折射球面的主平面和焦點
物方焦點球面的主點位置
主平面是垂軸放大率β=1的一對共軛面。
或者
。
同時，由於它是一對共軛面，主點位置應滿足：
球面的兩個主點與球面頂點重合。其物方主平面和像方主平面即為過球面頂點的切平面。
物方焦點球面焦距公式
令
，應用公式
同樣物方焦點為：
球面反射的情形反射看作是
的折射，
。
結論：反射球面的焦點位於球心和頂點的中點。
物方焦點共軸球面系統的主平面和焦點
物方焦點焦點位置
平行於光軸入射的光線，通過光學系統後，與光軸的交點就是像方焦點F’。
物方焦點焦點位置計算
利用近軸光路計算公式，計算
把平行於光軸入射的近軸光線逐面計算，最後求得出射光線的座標
，從而找出像方焦點F’，像方焦點F’離開最後一面頂點
的距離
稱為像方頂焦距。
物方焦點像方主平面位置
入射光線高度h1，出射光線延長線與像方主平面的交點高度也等於h1，延長入射光線和出射光線，其交點必定位在像方主平面上。
焦距公式：
物方焦點物方焦點和物方主平面位置計算
將光學系統翻轉，按計算像方焦點和像方主平面同樣的方法，計算出的結果就是物方焦點和物方主平面的結果。
第一面頂點到物方焦點F的距離
稱為物方頂焦距。
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