光学教程：解析成像问题的基本概念

在成像问题中，我们把物体(发光体)看成是由许多发光点组成的，发光点是指只有几何位置而不考虑大小的光源，也称物点。引入发光点这个理想模型是为了便于讨论问题。

有一定关系的许多光线构成光束，如果光束中的所有光线都相交于一点，那么这种光束就称为单心光束。显然，由物点发出的光束是单心光束。按照波动光学，点光源发出的光波是球面波，因此单心光束对应的是球面波，发光点在无限远的单心光束对应的是平面波。对于非球面波，其对应的光束中的光线并不相交于一点，这种光束称为像散光束。

从物点发出的单心光束通过光学系统后，若透射出来的光束仍然能保持单心性，即透射出来的光线仍然能相交于一点，则这个相交点就称为物点的像。像的情况分为两种，一种是透射光束中的光线真实地相交于一点，这种情况称为实像，另一种是透射光线的反向延长线相交于一点，称为虚像，若自物点发出的单心光束经光学系统后变成像散光束则不存在点像，而是一个弥散的光斑。

由球心在同一直线上的两个或两个以上的球面组成的光学系统，称为共轴光具组。图4-8所示是由四个球面组成的光学系统。解决共轴光具组成像问题可用下述方法，从物点P发出的单心光束经第一球面(1)折射后，在一定条件下折射光束能会聚于一点，在图4-8中是成一实像，像点P'1的位置可通过光在球面上折射时的成像规律确定下来，然后把这一像点，不论是实像还是虚像，均看作是次一个球面(2)的物点，再次利用光在球面上折射时的成像规律确定出光经第(2)个球面所成像的位置。依此类推，最终可确定出物点经共轴光具组所成像的位置，这种方法称为逐个球面成像法。(www.xing528.com)

图4-8 逐个球面成像法

在用上述方法解决共轴光具组成像问题，会出现这样一种情况，如图4-8所示，光经第(3)个球面折射时，折射光线是会聚的，但还没有会聚于一点就被第(4)个球面折射，这时自然会提出这样一个问题：对第(4)个球面来说，它的物点在哪里?对此，我们仍然认为它的物点就是上一个球面(3)的像点P'3，为了加以区别，把这种物点称为虚物。