第一章   光學(xué)理論分析 TW(X#T@Z6I  
光學(xué)系統(tǒng)是由透鏡組合而成，本章主要敘述光的基本原理，透鏡的幾何光學(xué)成像理論，以及像差的問(wèn)題，當(dāng)中並以光學(xué)廠實(shí)際生產(chǎn)的鏡頭為例子，輔以印證理論。  ~XWBLU<  
1-1基本原理 N;-%:nC  
光是自然界的產(chǎn)物，以下就光的特性以及物理量加以說(shuō)明。 3w |5%`  
1-1.1可見(jiàn)光 zY*~2|q,s  
可見(jiàn)光是電磁波譜之一部份，大部分之人的眼睛是兩個(gè)電磁波接收器，工作於此波段並定義出可見(jiàn)光。 `p* 43nV  
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圖1-1 在溫和的照明下，眼睛對(duì)不同波長(zhǎng)之光的相對(duì)視力靈敏度。 sm{0o$\Z  
在光學(xué)中常用奈米(nanometer；nm；大陸譯為納米；1nm=1×10-9m)為波長(zhǎng)單位， 圖1-1可見(jiàn)光中心區(qū)域波長(zhǎng)550nm，顏色為黃綠色，視力靈敏曲線在長(zhǎng)波長(zhǎng)及短波長(zhǎng)處漸趨近於軸，由之可見(jiàn)光譜無(wú)確定之極限，任意定視力靈敏度降至其最大值的1%處的波長(zhǎng)為極限兩極限約為430nm和690nm，若在此限度外之輻射甚強(qiáng)眼睛仍能探測(cè)到，在許多物理實(shí)驗(yàn)中可用照相底片或感光靈敏之電子探測(cè)器代替人眼。 wL:7G  
光同時(shí)具有波和微粒的特性，對(duì)於光的行進(jìn)以電磁波解釋，對(duì)於光的吸收與輻射，則當(dāng)作微粒來(lái)處理。 oGI'a:iff  
一般基礎(chǔ)光學(xué)依光的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分為三類 fDW:|%{Y,  
1.幾何光學(xué)：將光視為粒子處理，但考慮的是整體特性表現(xiàn)，亦即對(duì)光的描述是用光線（ray）的集合－光束（light beam），以及物點(diǎn)像點(diǎn)等概念的光學(xué)。 >\:GFD{z  
2.量子光學(xué)：將光視為粒子處理，但探討的是各別粒子本質(zhì)的光學(xué)。 Ths~8{dMb  
3.波動(dòng)光學(xué)：將光視為電磁波處理的光學(xué)又稱物理光學(xué)。   <Rn-B).3bs  
本論文研究的是精密光學(xué)元件(鏡頭)，因此以幾何光學(xué)為應(yīng)用基礎(chǔ)。 +UX~
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1-1.1光源和光速 =$y J66e  
物體本身能發(fā)光的，如太陽(yáng)、火焰、電燈、雷射稱為光源（luminous source）。藉著光源照射，其他物體反射光線（ray），方能使我們感覺(jué)物體的存在。光線可看做是由許多光子（photon）所組成，至於光束則是由許多光線匯集而成的光束線。 O"o|8 l}M/  
光在真空中，具有最大的速度，用符號(hào)c代表光在真空中的速度，是自然界的常數(shù)：c=299,792.5km/s≒30萬(wàn)公里/秒。 #*y.C[^5{  
1-1.2光度與照度 uZ3do|um  
光源的發(fā)光強(qiáng)度稱為光度（luminous intensity）。以鯨油脂製成的蠟燭，每小時(shí)燃燒120格冷（1grain≒0.0648克），所發(fā)出的光度，定為一國(guó)際燭光。 i4k [#x  
光源每單位時(shí)間所輻射出來(lái)的能量，為此光源之輻射通量，只有某小部份（波長(zhǎng)從400nm到700nm）的輻射通量能使人眼感覺(jué)其存在，此部份的輻射通量稱之為光通量（luminous flux），單位為流明（lumen），一標(biāo)準(zhǔn)燭光的光源，在一立體弧度角內(nèi)所通過(guò)的光通量，稱為一流明。 }{@y]DcdM4  
物體被照射時(shí)，在與光線垂直的表面上，單位面積所受到的光通量稱為照度（illuminance），單位為流明/公尺2。 m6K7D([f  
1-1.3光的直線傳播 EHhc2^e  
  在均勻的介質(zhì)中，光前進(jìn)的方式是以直線的方式而行，早期的針孔像機(jī)（pinhole camera）利用針孔成像的原理裝成，足以證明光是直線前進(jìn)的，觀察像面上所成的像，是上下顛倒並且左右相反，像高與針孔至像面距離成正比關(guān)係，沒(méi)有像差問(wèn)題，且有相當(dāng)程度的景深效果，如此看來(lái)針孔像機(jī)近似完美的光學(xué)系統(tǒng)，但是針孔非常地小，亮度卻是一大問(wèn)題，且解析度將受限於繞射極限。 ^`SEmYb;  
1-1.4折射率 W,yLGz