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在一個理想的光學系統當中,

透鏡組多半由各式各樣的透鏡組成。

 

每個透鏡有屬於自己的光學性質,

而整合在一起時可將整個光學系統視為一整體,

並可透過六個基點來描述此系統的光學性質。

 

六基點分別為 :

第一焦點(F1)

第二焦點(F2)

第一主點(H1)

第二主點(H2)

第一節點(N1)

第二節點(N2)

 

若光學系統左右兩側相同介質,

主點(H)與節點(N)會重和 !

 

先來個示意圖 : 

光學系統all.jpg

 

 1. 焦點 (Focal points)

在國高中物理介紹關於透鏡也許只有講到最初淺的 “焦點”

焦點固然是光學性質中重要的一個物理點。

 

焦點定義   : 

平行光軸的光線,經由一理想光學系統後,

會聚到光軸上的一點,將此點稱之為焦點。

 

以前或許會聽過 :

放在焦點的光源經透鏡後會變成平行光;

而平行光入射透鏡後會匯聚在焦點。

 

由第一焦點(F1)至光學系統前緣(V1)之距離稱之為前焦聚(f.f.1);

反之由第二焦點(F2)至光學系統末端(V2)之距離稱之為後焦聚(b.f.1)

前緣或末端處亦可稱為曲面頂點。

 

 

焦主點.jpg

 

 2. 主點 (Principle points)

主點定義 :

主平面與光軸的交點,

分有第一主平面之第一主點與第二主平面之第二主點。

 

而主平面定義為 :

將各個入射光與其對應的出射光的反向延長相交得一交點,

這些交點會組成一個面,將其稱之為主平面。

 

然而主平面並不是真的平面,

此兩主平面為橫向放大率為1的共軛面。 

 

 3.節點(Nodal points)

節點定義 :

入射與出射之光線平行時,延長兩光線,其與光軸之焦點即為節點。

 

此兩節點互為角放大率為1的共軛點,

入射與出射光互為平行,與光軸的夾角相同。

 

節點.jpg

 

而前面有提過,

若是光學系統左右兩側的介質相同,其主點與節點會重和。

在大部分的情況下,透鏡組置於空氣中,主點與節點固然重和;

在些特殊使用下,透鏡會一邊置於水中一邊置於空氣中,

此時的主點與節點則會分開。

 


 

光學六基點是光學系統中用來描述系統特性的基本概念,

透過這六個基點的幾何、位置設計,即可模擬設計出有效的光學系統。

 

以上透過圖文說明光學六基點的相關知識,

希望對你有幫助 !

 

ps. 每張圖都是我辛苦畫的哦~

如果需要引用的話也請註明出處哦,感謝。

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