理想光学系统

理想光学系统是能产生清晰的、与物完全相似的像的成像系统。光束中各条光线或其延长线均交于同一点的光束称为同心光束。入射的同心光束经理想光学系统后，出射光束必定也是同心光束。入射和出射同心光束的交点分别称为物点和像点。

理想光学系统具有下述性质：①交于物点的所有光线经光学系统后，出射光线均交于像点。反之亦然。这一对物像可互换的点称为共轭点。②物方的每条直线对应像方的一条直线称共轭线；相对应的面称共轭面。③任何垂直于光轴的平面，其共轭面仍与光轴垂直。④对垂直于光轴的一对共轭平面，横向放大率为常量。研究理想光学系统上述物像两方一一对应关系的理论称为高斯光学。首先由德国科学家C.高斯在1841年的著作中阐明。实际上不存在真正的理想光学系统。共轴球面系统在近轴条件下可近似满足理想光学系统的要求。

理想光学系统与共线成像理论的关系：
把光学系统在近轴区成完善像的理论推广到任意大的空间，以任意宽的光束都成完善的光学系统成为理想光学系统。在理想光学系统中，任何一个物点发出的光线在系统作用下所得的出射光线仍然相交于一点。由光路的可逆性和折射、反射定律，可知每一个物点对应于的像点，这种物像关系叫做共轭。点对应点，线对应线，面对应面的成像变换成为共线成像。

光的折射原理运用：

直到18世纪中叶，人们用冕牌玻璃做凸透镜，火石玻璃做凹透镜，组合成能会聚光的同时又能消除色差的复合透镜，用它来做物镜，才结束了折射望远镜长镜筒的时代，成像质量也大大增加。总体来说，无论是长镜筒的望远镜，还是后来经过改善的冕牌玻璃凸透镜加火石玻璃凹透镜的望远镜，他们虽然结构有所不同，但是其自身的原理是不变的，他们都利用光的折射原理进行工作。

卡塞格林式反射望远镜和其他反射望远镜的光学系统：

卡塞格林式反射望远镜的主镜也是抛物面反射镜，中间挖有一个圆孔，而副镜是一块放在主镜焦点前的凸双面镜，它把主镜聚焦的星光再次反射，使星光穿过主镜中间的圆孔聚焦在主镜背后的焦点上。反射望远镜还有其他的光学系统，一些大型的反射望远镜一般由多种光学体统构成，以便根据不同的需要进行切换。随着科技的发展，如今人们不再单一的依靠目视望远镜来进行宇宙探索，各种光谱分析、射电望远镜等多种途径相互结合成为当今世界主流的宇宙探索方式。