為什麼在透鏡成像規律里一定用過焦點的光線？

01-24

生活中的光線的方向都是各個方向的，為什麼一定要用過焦點的直線才能得到照相機的成像規律呢？

謝邀

這是個好問題，在我入光學坑之前也困擾過我。不過你給出的圖片中的光線恰恰是沒有經過焦點的啊，那兩條光線經過的是鏡片的中心。

看下圖：

原圖中的黑色光線從物體的邊緣出發，經過鏡片的中心，打到像的邊緣。

我畫的綠色光線從物體的中心出發，經過鏡片的邊緣，打到像的中心。

我們來看一下這不同的兩束光線都幹了什麼：

黑色光線確定了所成像的大小、綠色光線確定了成像的位置。

實際物體確實是向四周發出無數光線的，但是只有一部分能夠通過光學系統，而我們只需要追蹤其中兩條就夠了：一條來確定成像位置，一條確定成像大小。

（以上討論僅限於近軸光學）

瀉藥

幾何光學我只是一個本科生水平，隨便扯扯。

幾何光學裡面有眾多基點基面基線。比如焦點，主點，主面，焦面，主光線等等。在物方和像方共軛存在。

在不考慮像差時，物方平行光會通過在像方焦點，物方通過系統物方主點的光學必然以同樣角度通過像方主點。因此，圖中所繪只是其中一種特殊情況而已。

如果有不清楚的，請看看幾何光學的初級讀物。

其實是三條線，點光源在二維截面上的三條光線，其實是想用來說明這是一束立體錐形的同心光束，兩條在鏡片上上下邊緣，一條經過中心，無奈的是一群小朋友在老師的瞎講解中把它理解成二維的摸不著頭腦的三根線。

為什麼一定要用過焦點的直線才能得到照相機的成像規律呢？