レンズの結像式
横倍率
横倍率βはβ=物サイズ像サイズ=yy′と定義する.
FB=Z,Z′=F′B′とする.
相似を考えると、△FBA∼△FHH2なので、
AB:HH2y:−y′y′Zyy′=BF:FH=−Z:−f=−fy=−Zf
また、△F′H′H1′∼△F′B′A′なので、
H′F′:F′B′f′:Z′yZ′yy′=H1′H′:B′A′=y:−y′=−f′y′=−f′Z′
よって、すべてを組み合わせると横倍率は以下のように書ける.
β=yy′=−Zf=−f′Z′(1-27)
ニュートンの式
(1−27)を式変形すると、
−Zfff′=−f′Z′=ZZ′(1-28)
これがニュートンの式である.
レンズが空気中の場合を考える、この場合焦点距離が等しいためf=−f′と言える.
ここで式変形をしてみる.
−f′Z′=−(Z+f)f′(Z+f)Z′
ここでニュートンの式を式変形してZ=Z′ff′なので、これを入れると、
−f′Z′=−(Z+f)f′(Z′ff′+f)Z′=−(Z+f)f′ff′+fZ′=−(Z+f)f′(f′+Z′)f
ここで、f=−f′を使うと、
−f′Z′=−(Z+f)f′(f′+Z′)(−f′)=Z+ff′+Z′
ここで、図を見るとs=Z+f,s′=Z′+f′なので、これを適用すると、
−f′Z′=Z+ff′+Z′=ss′
したがって、レンズが空気中の場合は(1−27)の横倍率を使うと、これは以下のようになる.
β=−Zf=−f′Z′=Z+ff′+Z′=ss′(1-27-1)