太空望遠(yuǎn)鏡光軸補(bǔ)償校正光學(xué)

光軸是光學(xué)系統(tǒng)中，一條假想的線，定義（在一次近似下）光學(xué)系統(tǒng)如何傳導(dǎo)光線。光線若和光軸重合，在光學(xué)系統(tǒng)中光將沿光軸傳遞。

若此光學(xué)系統(tǒng)有一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱（像相機(jī)鏡頭或是顯微鏡），光軸一般會(huì)是光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)中心，若光學(xué)系統(tǒng)是由簡(jiǎn)單的透鏡和反射鏡組成，光軸會(huì)通過(guò)各平面的曲率中心（如焦點(diǎn)），和轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱軸重合。光軸一般會(huì)和系統(tǒng)的機(jī)械中心重合，但也有例外，例如離軸光學(xué)系統(tǒng)。

若光線和光軸角度很小，而光線接近光學(xué)系統(tǒng)的軸，可以用幾何光學(xué)中的近軸近似來(lái)處理，可以簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)的運(yùn)算。

在光纖中，光軸會(huì)和纖維芯重合，也稱為光纖軸。

以凸透鏡為例，先來(lái)明確幾個(gè)概念:對(duì)于薄透鏡：(1)、凡是通過(guò)光心、不與主光軸重合而與入射光線平行的直線都可以稱之為“副光軸”；

(2)、過(guò)焦點(diǎn)且與主光軸垂直的平面叫做“焦平面”；

(3)、副光軸和焦平面的交點(diǎn)叫做“副焦點(diǎn)”（圖中的F ’），而我們常說(shuō)的透鏡的焦點(diǎn)可以稱為“主焦點(diǎn)”。

對(duì)于薄透鏡和近軸光線（靠近主光軸、和主光軸夾角比較小的光線）來(lái)說(shuō)，凸透鏡對(duì)光線的折射規(guī)律是：

(1)、與主光軸平行的光線，折射后經(jīng)過(guò)(主)焦點(diǎn)；

(2)、與主光軸不平行的光線，折射后經(jīng)過(guò)副焦點(diǎn)。

以上結(jié)論，大家不妨自己證明。利用這個(gè)知識(shí)，在解決一些透鏡類題目是很方便的?！案惫廨S”的知識(shí)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)已經(jīng)20多年不做要求了，但對(duì)于專業(yè)的科學(xué)、物理教師以及參加競(jìng)賽的學(xué)生來(lái)說(shuō)，還是應(yīng)該掌握的。

凹透鏡類似，也存在副光軸、焦平面、副虛焦點(diǎn)，在此不再贅述。

<例題>如下圖，請(qǐng)根據(jù)凸透鏡對(duì)某一條光線的折射情況，作圖找到該透鏡的焦點(diǎn)F。

相信絕大多數(shù)老師和愛動(dòng)腦筋的學(xué)生都可以短時(shí)間內(nèi)找到解決方法，比如，在入射光線上虛擬一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，作圖找到像點(diǎn)，再找到焦點(diǎn)。不過(guò)，在所有方法中，借助副光軸來(lái)求解是最簡(jiǎn)單的，如下圖：

只需作出和入射光線平行的副光軸，交折射光線于F’ 點(diǎn)，F’ 點(diǎn)就是所謂的副焦點(diǎn)，再過(guò)該點(diǎn)做垂直于主光軸的焦平面，焦平面和主光軸的焦點(diǎn)F 就是透鏡的焦點(diǎn)了。大家可以試一試，看本方法和其他方法的結(jié)果是否相一致。

其實(shí)，我們不妨將透鏡的主光軸看成副光軸的特例，（主）焦點(diǎn)看成副焦點(diǎn)的特例。這樣，凸透鏡成像的規(guī)律就可以歸結(jié)為一句話：

入射光線經(jīng)折射后，經(jīng)過(guò)透鏡的（主或副）焦點(diǎn)。