太空望远镜光轴补偿校正光学

光轴是光学系统中，一条假想的线，定义（在一次近似下）光学系统如何传导光线。光线若和光轴重合，在光学系统中光将沿光轴传递。

若此光学系统有一定程度的转动对称（像相机镜头或是显微镜），光轴一般会是光学系统的旋转中心，若光学系统是由简单的透镜和反射镜组成，光轴会通过各平面的曲率中心（如焦点），和转动对称轴重合。光轴一般会和系统的机械中心重合，但也有例外，例如离轴光学系统。

若光线和光轴角度很小，而光线接近光学系统的轴，可以用几何光学中的近轴近似来处理，可以简化数学的运算。

在光纤中，光轴会和纤维芯重合，也称为光纤轴。

以凸透镜为例，先来明确几个概念:对于薄透镜：(1)、凡是通过光心、不与主光轴重合而与入射光线平行的直线都可以称之为“副光轴”；

(2)、过焦点且与主光轴垂直的平面叫做“焦平面”；

(3)、副光轴和焦平面的交点叫做“副焦点”（图中的F ’），而我们常说的透镜的焦点可以称为“主焦点”。

对于薄透镜和近轴光线（靠近主光轴、和主光轴夹角比较小的光线）来说，凸透镜对光线的折射规律是：

(1)、与主光轴平行的光线，折射后经过(主)焦点；

(2)、与主光轴不平行的光线，折射后经过副焦点。

以上结论，大家不妨自己证明。利用这个知识，在解决一些透镜类题目是很方便的。“副光轴”的知识对于学生来说已经20多年不做要求了，但对于专业的科学、物理教师以及参加竞赛的学生来说，还是应该掌握的。

凹透镜类似，也存在副光轴、焦平面、副虚焦点，在此不再赘述。

<例题>如下图，请根据凸透镜对某一条光线的折射情况，作图找到该透镜的焦点F。

相信绝大多数老师和爱动脑筋的学生都可以短时间内找到解决方法，比如，在入射光线上虚拟一个发光点，作图找到像点，再找到焦点。不过，在所有方法中，借助副光轴来求解是最简单的，如下图：

只需作出和入射光线平行的副光轴，交折射光线于F’ 点，F’ 点就是所谓的副焦点，再过该点做垂直于主光轴的焦平面，焦平面和主光轴的焦点F 就是透镜的焦点了。大家可以试一试，看本方法和其他方法的结果是否相一致。

其实，我们不妨将透镜的主光轴看成副光轴的特例，（主）焦点看成副焦点的特例。这样，凸透镜成像的规律就可以归结为一句话：

入射光线经折射后，经过透镜的（主或副）焦点。