共轴光学系统的《子午面》和《弧矢面》

什么叫共轴光学系统的子午面和弧矢面？对于整个共轴光学系统只有一个子午面和一个弧矢面的说法对吗？为什么？

子午面与弧矢面示意图

如图所示，由于轴外物点发出的通过系统的所有光线在像空间的聚交情况比轴上点复杂得多，为了能够简化问题同时又能够定量地描述这些光线的弥散程度，我们从整个入射光束中取两个互相垂直的平面光束，由轴外物点和光轴所确定的平面称为子午面，子平面内的光束称子午光束。过主光线且与子午面垂直的平面称弧矢面，弧矢平面内的光束称弧矢光束。子午面和弧矢面有一条公共光线，即主光线。

对于整个共轴光学系统只有一个子午面和一个弧矢面的说法是错误的。这是因为：

① 子午面与弧矢面的数量取决于物点位置若物点位于光轴上（轴上点）：

此时任意包含光轴的平面均可视为子午面（因轴上点与光轴重合，无法唯一确定一个平面），对应的弧矢面则为垂直于该子午面且包含光轴的平面。但工程中通常选取某个特定平面（如x-z平面或y-z平面）作为分析基准，并非唯一。

② 若物点不在光轴上（轴外点）：

每个轴外点对应唯一的子午面，以及唯一的弧矢面。例如，不同视场的轴外点，其对应的子午面和弧矢面是不同的平面。

需要注意的是，共轴系统的对称性不代表平面唯一性。共轴系统的光轴是对称轴，但轴外点的分布具有方向性（如在x-z平面或y-z平面）。每个轴外点的子午面和弧矢面是基于其空间位置定义的，因此系统中存在无穷多个可能的子午面和弧矢面（对应不同轴外点），而非唯一一对平面。

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