工程光学5习题课ppt课件.ppt

5-1,已知照相物镜焦距f=50mm，相对孔径D/f=1/2.8，底片面积为24mm*36mm，求照相物镜的最大入瞳直径和最大视场角。,解,由图可以判断，照相物镜的边框即为孔径光阑，也就是入瞳,相对孔径,底片面积为24mm*36mm，其对角线对入射光瞳的张角即为最大视场角,5-2,一个焦距为100mm的透镜与一个在其后方相隔20mm的光孔组成的系统对无限远物体成像。设透镜的口径为15mm，光孔的口径为10mm。（1）分别计算系统的入瞳和出瞳的位置和大小？（2）分别计算光线从左到右与从右到左入射时的系统相对孔径？,解,（1）求所有器件在物空间的共轭像,求光孔的物空间共轭像，将系统翻转180，经透镜成像,透镜的共轭像就是其本身，,由无限远物体向所有物空间的器件像做边缘连线（此时为平行光束），可以判断，光孔的共轭像就是入瞳，位置在透镜后25mm处，大小为12.5mm。光孔为孔径光阑，由于其后没有透镜，故光孔也就是出瞳。,5-2,一个焦距为100mm的透镜与一个在其后方相隔20mm的光孔组成的系统对无限远物体成像。设透镜的口径为15mm，光孔的口径为10mm。（1）分别计算系统的入瞳和出瞳的位置和大小？（2）分别计算光线从左到右与从右到左入射时的系统相对孔径？,解,（2）光线从左到右入射时，,光孔的共轭像是入瞳，故有相对孔径,光线从右到左入射时，,光孔是入瞳，故有相对孔径,5-3,焦距f=140mm的薄透镜，通光口径为40mm，在镜前50mm处有一直径为30mm的圆孔，问物体处于什么范围光孔为孔径光阑，处于什么范围透镜为孔径光阑？对于物体在无穷远时，系统无渐晕（K=1）及系统有一半渐晕（K=0.5）时的视场角各为多少？,解,（1）作经过透镜和圆孔边缘的光线，并延伸与光轴相交,物体在无穷远，系统有一半渐晕，对应光路如右图，有,可得，当物体处于无穷远至-200mm范围内，光孔是孔径光阑；当物体处于-200mm至0范围内，透镜是孔径光阑。,（2）物体在无穷远，系统无渐晕，对应光路如右图，有,5-4,有两个薄透镜组成的双光组组合系统，透镜1的焦距为f1=100mm，透镜2的焦距为f2=50mm，两透镜间距d=50mm，两透镜的通光口径均为20mm。物体距前透镜50mm。请分别用作图法和解析法求出光学系统的孔径光阑、入瞳和出瞳的位置与大小。,解,（1）作图法,确定孔径光阑和入瞳：透镜L1的共轭像就是其本身；作透镜L2的物空间共轭像，得到L2。从物点A作L1和L2的边缘光线，比较入射孔径角，得知，L2是入瞳，L2是孔径光阑。,L2是系统的孔径光阑，且后无透镜，故L2就是系统的出瞳。,5-4,有两个薄透镜组成的双光组组合系统，透镜1的焦距为f1=100mm，透镜2的焦距为f2=50mm，两透镜间距d=50mm，两透镜的通光口径均为20mm。物体距前透镜50mm。请分别用作图法和解析法求出光学系统的孔径光阑、入瞳和出瞳的位置与大小。,解,（2）解析法,L2是系统的孔径光阑，且后无透镜，故L2就是系统的出瞳。,透镜L1的共轭像就是其本身；求透镜L2的物空间共轭像，将系统翻转180，经透镜成像,从物点A作L1和L2的边缘光线，,得知，L2是入瞳，L2是孔径光阑。,5-5,已知放大镜的焦距f=25mm，通光口径D1=25mm，人眼的瞳孔D2=2mm，位于放大镜后10mm处，物体位于放大镜前23mm处，求（1）该系统的孔径光阑、入瞳和出瞳；（2）人眼通过放大镜所看到的最大物面范围。,解,（1）求系统的孔径光阑、入瞳和出瞳,求瞳孔的物空间共轭像，将系统翻转180，经透镜成像,放大镜的共轭像就是其本身，,可以判断，瞳孔的共轭像就是入瞳，位置在透镜后16.67mm处，大小为3.334mm。瞳孔为孔径光阑，由于其后没有透镜，故瞳孔也就是出瞳。,由物体向所有物空间的器件像做边缘连线,5-5,已知放大镜的焦距f=25mm，通光口径D1=25mm，人眼的瞳孔D2=2mm，位于放大镜后10mm处，物体位于放大镜前23mm处，求（1）该系统的孔径光阑、入瞳和出瞳；（2）人眼通过放大镜所看到的最大物面范围。,解,（2）求人眼通过放大镜所看到的最大物面范围,连接入瞳的下边缘点和透镜的上边缘点，并延长至物面，视场角为,放大镜是视场光阑，最大物面范围，可以定义为渐晕为0的最大视场,最大物高,人眼通过放大镜所看到的最大物面范围为64.1mm。,