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理想光学系统

理想光学系统是能产生清晰的、与物完全相似的像的成像系统。光束中各条光线或其延长线均交于同一点的光束称为同心光束。入射的同心光束经理想光学系统后，出射光束必定也是同心光束。入射和出射同心光束的交点分别称为物点和像点。

理想光学系统具有下述性质：①交于物点的所有光线经光学系统后，出射光线均交于像点。反之亦然。极紫外光刻是传统投影光刻技术向更短波长的延伸，被认为是潜力的下一代光刻技术。这一对物像可互换的点称为共轭点。②物方的每条直线对应像方的一条直线称共轭线；相对应的面称共轭面。③任何垂直于光轴的平面，其共轭面仍与光轴垂直。④对垂直于光轴的一对共轭平面，横向放大率为常量。研究理想光学系统上述物像两方一一对应关系的理论称为高斯光学。首先由德国科学家C.高斯在1841年的著作中阐明。实际上不存在真正的理想光学系统。共轴球面系统在近轴条件下可近似满足理想光学系统的要求。

显微镜的光学原理

1、折射和折射率

光线在均匀的各向同性介质中，两点之间以直线传播，当通过不同密度介质的透明物体时，则发生折射现像，这是由于光在不同介质的传播速度不同造成的。当与透明物面不垂直的光线由空气射入透明物体时，光线在其介面改变了方向，并和法线构成折射角。

2、透镜的性能

透镜是组成显微镜光学系统的基本的光学元件，物镜、目镜及聚光镜等部件均由单个和多个透镜组成。初学者可能没有这样的感觉，但是对于老手来说，看似简单容易的光学系统，其实是机器视觉系统为关键的部分，往往关系到视觉系统的成败。依其外形的不同，可分为凸透镜(正透镜)和凹透镜(负透镜)两大类。 当一束平行于光轴的光线通过凸透镜后相交于一点，这个点称"焦点"，通过交点并垂直光轴的平面，称"焦平面"。

 光学系统在空间探索、、航空航天、仪器与装备等领域作为关键的功能器件，是许多技术和应用的前沿阵地，相应带动了新材料、新技术、新工艺、新装备的发展。由于光学系统的轴对称性，轴上点光束无需区分子午光束与弧矢光束，轴外点光束则一定是对子午平面对称的。***的科学技术往往被应用于军事领域，但技术只有转化为民用技术才能直接服务社会经济发展。光学行业处于军民融合的前沿阵地，必将持续受益于技术转民用的浪潮。涉及的非球面加工与检测技术、超物镜系统波像差检测及集成技术等技术瓶颈体现了光学前瞻科学技术的发展方向，

自由曲面与传统球面透镜的对比：

自由曲面相对传统球面透镜或者非球面透镜具有较高的设计自由度和灵活的空间布局，使得光学系统的结构得到简化，能够满足光学仪器朝着小型代、微型化、低成本的要求。随着科技的发展，如今人们不再单一的依靠目视望远镜来进行宇宙探索，各种光谱分析、射电望远镜等多种途径相互结合成为当今世界主流的宇宙探索方式。而自由曲面的光学性质，体现出来的是对光线的方向的控制。自由曲面光学系统的内渐进设计可以在软件中直接加入镜框形状及尺寸、瞳距等针对性的设计，使镜片的光学性能根据每个人的个人状况得到进一步优化。