关于薄透镜的成像与作图方法的内容

几何光学是光学设计的基础，今天晶亮光电为大家整理了一些关于薄透镜的成像与作图方法的内容

薄透镜的成像特性

透镜

透镜：由两个折射球面构成的光具组，球面间为透镜媒质。

薄透镜

由两个折射球面组成，过两球面圆心的直线为光轴，顶点间距 d。如果满足：

就是薄透镜，通常可以认为d=0此时，两球面顶点重合，称为光心，记为O。

回顾逐次成像法

① 成像透镜由两个折射球面组成，透镜使光线经过了两个球面的折射。 

② 可以用逐次成像法得到透镜的成像公式。 

③ 物Q经第一面折射成像（应用物像关系可确定像）。 

④ 𝑄′ 1无论虚实，对第二面来说都等效于物。 

⑤ Q'作为第二面的物，经第二面折射成像 Q' （再次应用物像关系可确定像）。 

⑥ 反复应用上述方法，可得到最终的像

厚透镜的逐次成像

薄透镜成像的物像关系

薄透镜的焦距公式

 

成像的基本光学单元

正透镜与负透镜

焦距为正值的透镜是正透镜；焦距为负值的透镜是负透镜。

正透镜的像方焦点在像方；负透镜的像方焦点在物方。

正透镜使入射的平行光汇聚在像方焦点；负透镜使入射的平行光发散。 

空气中，中间厚边缘薄的透镜是正透镜；中间薄边缘厚的透镜是负透镜。

从费马原理看光学成像

Newton物像公式 – 距离从焦点算起

 

薄透镜成像的横向放大率

密接薄透镜组

焦平面

物方焦面：通过物方焦点垂直于光轴的平面，又称第一焦面、 前焦面，记为F。物方焦面上的点成像于像方轴外无穷远处 （与光轴成一定角度的平行光束）。

像方焦面：通过像方焦点垂直于光轴的平面，又称第二焦面、 后焦面，记为F'。物方轴外无穷远处的物点（与光轴成一定角度的平行光束）成像于像方焦面上。

 

薄透镜的光学参数定义

薄透镜作图法

三对共轭的特殊光线

正透镜作图法1

正透镜作图法2

正透镜作图法3

负透镜作图法1

负透镜作图法2

负透镜作图法3

透镜组成像

透镜组：由多个透镜或反射镜组成的光具组

计算方法：利用逐次成像法，物经透镜1所成的像作为透镜2的物，再成一次像，以此类推。反复应用成像公式进行计算（高斯、牛顿）。

逐次成像法示例1：透镜1的像是透镜2的实物

逐次成像法示例2：透镜1所成的像是透镜2的虚物

另一种透镜组的作图解法

透镜组逐次成像的物像虚实性

像本身的虚实性，与作为物的虚实性没有关系。如果将第一透镜的像作为第二透镜的实物处理，则会得到错误的结果。

透镜组逐次成像计算方法总结

① 对第一个透镜用成像公式计算，确定像的位置。 

② 将该像作为第二个透镜的物，再次进行成像，依次逐个进行。 

③ 如果上述像是下一个透镜的实物，则物距为正值，直接应用公式进行计算；如果是虚物，则其到第二透镜的距离，即物距是负值。

 

以上就是为大家带来的关于薄透镜的成像与作图方法的内容！掌握以上知识对学习ZEMAX光学设计是有很大的帮助的。光学设计工程师的岗位还是比较抢手的，学会相应的技术对自己找工作是很有帮助的。