3.3.4　光束的会聚度与光学系统的光焦度、屈光度

将高斯公式变形，以代入式（3.5），则可得到如下的形式：

定义一线段与该线段所在介质折射率的比值为折合线段。称和为光学系统主点到共轭点的折合距离；称和为光学系统的折合焦距。

有些时候为了应用方便，需要建立光束会聚度与光学系统光焦度的概念。定义共轭点折合距离的倒数与为该共轭点的光束对主点的会聚度，分别以大写的希腊字母Σ＇和Σ表示；定义折合焦距的倒数为光学系统的光焦度，由于它反映了系统偏折光线能力的大小，故又称其为“屈光力”，以字母φ表示，即有

应用上述符号，可将式3.29）写为如下形式：

∑＇－∑=φ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3.31）

表3.2　理想光学系统物像共轭关公式系

上式的物理意义是，光轴上一对共轭点相对于主点的光束会聚度之差等于光学系统的光焦度。

应该指出，这里所引用的光束“会聚度”的术语，并不表明光束一定是会聚的。光束的会聚度∑（物方）和∑＇（像方）值均可能有正、有负，这是和物距（l）与像距（l＇）的正负一致的。正的光束会聚度表示光束是会聚的；负的光束会聚度表示光束是发散的。决定系统特性的是光束会聚度之差、即光焦度的正负。如果φ=∑＇－∑＞0，即系统的光焦度为正，则该系统对光束起会聚作用；如果φ=∑＇－∑＜0，即系统的光焦度为负，则该系统对光束起发散作用。图3.12表示了各种共轭光束变换状态下，系统光焦度正负的情况。

图3.12　共轭光束变换与系统的光焦度正负

由上述讨论可知，具有正光焦度的正光组对光束起会聚作用；具有负光焦度的负光组对光束起发散作用。光焦度是光学系统会聚或发散能力的数值表示。大光焦度或短焦距的系统对光线具有大的偏折作用；平行平板玻璃对光线不起偏折作用，其光焦度为零。

如果光学系统处于空气中，即n=n＇=1，则由式（3.30）其光焦度为

为了度量光焦度的大小，需要定义光焦度的单位。定义在空气中像方焦距值为+1m的光焦度为光焦度单位，称为“屈光度”。因此，在计算光学系统的光焦度数值时，一定要首先将焦距f＇值化为以米为单位，然后代入式（3.32），求其倒数即可。

例如：

f＇=200（mm）=0.2（m），（屈光度）

f＇=－250（mm）=－0.25（m），（屈光度）

显然，屈光度也可作为会聚度的单位。

上述术语及光学系统中用屈光度表示会聚度的关系式，在眼镜光学中广为应用。

另外，在应用光学中，光焦度φ的概念与焦距f＇的概念，具有同等重要的意义。