Построение изображений и хода лучей в идеальной оптической системе.

Графическое решение задачи построения изображения предмета в оптической системе сводится к построению изображения отдельных точек предмета, а в конечном итоге к построению хода лучей через оптическую систему. При этом используются свойства кардинальных элементов идеальной оптической системы.Для построения любой точки предмета достаточно построить ход хотя бы двух лучей, проходящих через предметную точку. Точка пересечения этих лучей после прохождения их через оптическую систему будет изображением предметной точки.

Обычно для построения используют так называемые характерные лучи, ход которых в оптической системе хорошо известен, т.е. лучи, проходящие через фокусы и главные (узловые) точки оптической системы (рис.8).

Рис.8. Графическое построение изображения точки, расположенной вне оптической оси.

Луч (а), проходящий через предметную точку (А) и падающий на систему параллельно оптической оси, после преломления на задней главной плоскости (Oh ¢ ) проходит через задний фокус (F ¢).

Луч (b), проходящий через предметную точку и передний фокус, после преломления на передней главной плоскости идет параллельно оптической оси.

Луч (c), проходящий через предметную точку и переднюю главную (узловую) точку, выходит из задней главной (узловой) точки параллельно падающему лучу (e = e¢).

Этими тремя лучами удобно пользоваться, если предметная точка расположена вне оптической оси. Если же точка расположена на оптической оси, то все три описанных выше луча совпадают с оптической осью.

Поэтому для построения изображения точки, расположенной на оптической оси, необходимо построить ход хотя бы одного луча, пересекающего оптическую ось в предметной точке, и найти точку пересечения этого луча после выхода из оптической системы с оптической осью. Эта точка и будет изображением исходной предметной точки.

Рис.9. Построение хода лучей в положительной (а) и отрицательной (б) оптической системе. 1 - заданный луч, 2 - вспомогательный луч.

На рис.9 показаны четыре способа построения хода лучей через положительную и отрицательную оптические системы. Для построения используются вспомогательные лучи, проходящие через фокусы или главные точки.

Точки, общие для заданного и вспомогательного лучей в передней фокальной плоскости, обозначены точкой С, а точки общие для тех же лучей в задней фокальной плоскости обозначены соответственно через С ¢. Лучи, выходящие из точек С, после прохождения оптической системы будут параллельными между собой. Параллельные лучи, падающие на оптическую систему соберутся в точке С ¢.