第十五届全国中学生物理竞赛 复赛 第一题

像中间部分亮,边缘部分暗,是由于渐晕效应,本质是成像系统的孔径对光束的限制。先要给你讲一下什么叫孔径光阑和视场光阑。将成像系统中所有孔径包括透镜边框全部成像到物空间,比较物平面的轴上点对这些孔径的张角,最小者为入射光瞳简称入瞳,入瞳的实体为孔径光阑,即入瞳是孔径光阑在物空间的像。孔径光阑是限制光束孔径的。将所有孔径成像到物空间,比较入瞳中心对这些孔径的张角,最小者为入射窗简称入窗,入窗的实体为视场光阑。视场光阑是限制视场大小的。将L1对L2成的像L2'画出来,L2'在AB和L1之间,此时L2'就是入瞳,你会发现AB上不同点发出的光完整通过L2'后,中间部分能完整通过边缘部分会有一部分光被L1的边缘挡住,因此最后的像是中间亮边缘暗。我们只要在L1和L2之间加入一个透镜,使入瞳L2'的位置满足这样一个条件,即AB上点发出的光通过L2'后都能完整通过L1。实际上就是L2'到L1的距离要小于8cm。然后又要求像的位置和大小不变,那么把透镜放到L1所成的AB的像A'B'上即可。同时这个透镜即不能是孔径光阑也不能是视场光阑,所以这个透镜的口径必须大于某个值。