基本介紹
簡介,物像曲線與共軛點的縱向放大率,物像曲線,共軛點的縱向放大率,共軛線段的縱向放大率,實際套用,縱向物體的成像規律,照相機景深規律,
簡介
物像曲線與共軛點的縱向放大率
物像曲線
按理想光具組理論，近軸共軛點的位置關係遵循牛頓公式
，即
。像距x′與物距x的關係可用圖1所示的x′(x )曲線-物像曲線表示。圖中橫軸表示物空間，縱軸表示像空間 (縱軸正方向相當於像空間的從左向右方向)。不妨設
採用新笛卡兒符號法，並認為入射光線從左向右傳播。
圖1.物象曲線x'(x)這是位於第Ⅱ，Ⅳ象限的兩支反比例曲線，反映出共軛點位置的“交叉共軛”關係：F左側物體成像於F′右側；F右側物體成像於F′左側，且物離 F越遠，像離F′就越近。
共軛點的縱向放大率
按理想光具組理論，當物點P沿垂直於主光軸方向移動無限小距離y時，像點P′也在垂直於主光軸方向上移動某距離y′，橫向放大率
，就表示像點P′相對於物點P移動的方向及距離，即表示共軛點P與P′的橫向共軛性質。類似地，若物點P平行於主光軸移動無限小距離dx，像點P′相應地移動dx′。可定義共軛點P與P′的縱向放大率
，它反映在平行於主光軸的方向上,像點P′相對於物點P移動的方向及距離，即表征著共軛點P與 P′的縱向共軛性質。顯然， 就是物像曲線在P與P′處的斜率。在物、像移動的距離dx和dx′都很小的條件下，縱向放大率 是“點函式”，描述近軸共軛點P與P′的性質。
由牛頓公式推得
，把一些特殊的T值標在物像曲線相應位置上 (見圖1)，便可清晰地觀察到如下規律：
1) 無論 P位於何處，總有T≥ 0(2條物像曲經均為上升曲線)。這表明物點P沿縱向移動時，其像點P′必沿相同方向移動：P點趨近F，像P′則沿同方向遠離 F′。
2) 當|x|變小時，T變大。表明物點P趨近F，像P′沿同方向遠離F′時，像點P′相對於物點P移動的距離越來越大 .當
（
處）且
（
處），物、像移動的距離相等。
共軛線段的縱向放大率
圖2中，P移動有限距離Δx，有
，即P始終在F的同一側移動到達P1，則像P′移動Δx'到達P1'，且
令
，T0不僅與x有關，還與Δx有關，它不是“點函式” ，而反映端點為P ，P′，縱向長度為|Δx|和|Δx′|的一對共軛線段PP1 與 P′P1′的關係，稱之為共軛線段的縱向放大率。由圖2知，當 Δx→0或
遠小於1時，T0→T，此時共軛線段的縱向放大率過渡到共軛點的縱向放大率。
圖2.縱向線段的共軛關係由T0的表達式及物像曲線的走勢，得出如下結論：
（1）恆有T0≥ 0，與T≥0一樣，與物像曲線的上升性相聯繫；
（2）當Δx一定時，|x|越小，T0就越大，這與T情況相似，但T0= 1的位置未必是 （ 處）且 （ 處），而由 Δx 的值確定；
（3）當x一定時，T值就一定，但T0卻隨Δx而變，且當x < 0時，Δx越大，T0就越大；當x> 0時，Δx越大，T0越小。
實際套用
縱向物體的成像規律
縱向共軛性質與實際套用密切相關。若把前述y看作橫向物 (垂直於主光軸的線段)的長度，則y′就是橫向像的長度，而橫向放大率 就表示橫向物成像的性質(放大或縮小，正立或倒立)。如果把Δx看作縱向物 (平行於主光軸的線段)的長度，則Δx′就是縱向像的長度，縱向放大率
就表示縱向物成像的性質。|T0|> 1，表示放大，|T0|< 1，表示縮小。T0> 0表示“正向”，T0< 0表示“倒向” 。
由T0的規律，得縱向物成像的特點：
（1）像相對於物恆屬“正向”，即箭頭成像指向不變 (T0> 0)；
（2）當某物靠近F時，其像從“縮小”逐漸過渡到“放大” ；
（3）端點P相同的縱向物，若長度不同，成像的性質就不同 (x 一定，T0隨 Δx 而變 )；
（4）成像不能保持幾何相似性 (圖2中，M0位於物PP1的中點，但M0′卻不位於像P′P1′的中點，物、像不相似 )。
照相機景深規律
景深，是指被攝物前後的一個縱深範圍。位於該範圍內的景物可在底片上形成可被辨認的像。對於焦距一定的相機，使光圈變小，可加大景深。當光圈一定時，景深還與T0有關。
T0越小，說明當P移動較大的距離|Δx，其像移動較小的距離|Δx′|，即P前後較大的範圍內景物都能在底片上形成可被辨認的像。也就是說，T0越小，則景深越大。若Δx一定，|x|越大時，T0越小，故景深越大。正因為如此 ，拍攝不太近的景物時，很遠的背景可以很清晰；拍攝近物時，稍遠的背景就變得模糊了。
在x處 (照相機總有x < f < 0)，Δx越小，T0也越小。設景物退後 (遠離相機 )和向前 (趨近相機 )移動相同的距離|Δx|，對應的縱向放大率 T後 <T前 ，物體背後的景深比前面的景深大，因而在拍攝景物時，較遠的背景可以很清晰，而稍前一點的景物就變得模糊。
