o padrão que é produzido pela acção de um sistema óptico sobre os raios emitidos por um objecto e que reproduz os contornos e detalhes do objecto. O uso prático de uma imagem óptica muitas vezes implica uma mudança na escala das imagens do objeto e projeção sobre uma superfície (como uma tela, filme fotográfico, ou fotocátodo). A base da percepção visual de um objeto é a sua imagem óptica, projetada sobre a retina do olho.

a correspondência máxima da imagem com o objeto é alcançada quando cada ponto do objeto é representado por um ponto. Em outras palavras, depois de todas as refrações e reflexões no sistema óptico, os raios emitidos pela fonte de luz devem se Intersectar Em um único ponto. No entanto, isso não é possível para cada localização de um objeto em relação ao sistema. Por exemplo, no caso de sistemas que têm um eixo de simetria (um eixo óptico), imagens ópticas pontuais podem ser produzidas apenas para os pontos que se encontram em um ângulo ligeiro ao eixo, na chamada região paraxial. A localização da imagem óptica de qualquer ponto da região paraxial pode ser encontrada através da aplicação das leis da óptica geométrica; o conhecimento da localização dos pontos cardinais do sistema é suficiente para este fim.

a totalidade dos pontos cuja imagem óptica pode ser produzida por meio de um sistema óptico forma um espaço objeto, e a totalidade das imagens pontuais desses pontos forma o espaço de imagem.

uma distinção é feita entre imagens ópticas reais e virtuais. Imagens reais são criadas por feixes convergentes de raios nos seus pontos de intersecção. A imagem óptica real pode ser observada colocando uma tela ou filme fotográfico no plano de intersecção dos raios. Em outros casos os raios que emergem de um sistema óptico divergem, mas se eles são mentalmente continuados na direção oposta eles se intersetam em um único ponto. Este ponto é chamado de imagem virtual de um objeto ponto; não corresponde à interseção de raios reais, e portanto uma imagem óptica virtual não pode ser produzida em uma tela ou gravada em filme. No entanto, uma imagem óptica virtual pode desempenhar o papel de um objeto em relação a outro sistema óptico (por exemplo, o olho ou uma lente convergente), que o converte em uma imagem real.um objecto óptico é um conjunto de pontos iluminados pela sua própria luz ou reflectida. Se a forma como um sistema óptico representa cada ponto é conhecida, é fácil construir uma imagem de todo o objeto.as imagens ópticas de objectos reais em espelhos planos são sempre virtuais (ver Figura 1, a); em espelhos côncavos e lentes convergentes podem ser Imagens reais ou virtuais, dependendo da distância dos objetos do espelho ou lente (Figura 1, c E d). Espelhos convexos e lentes divergentes produzem apenas imagens ópticas virtuais de objetos reais (Figura 1, b E e). A localização e as dimensões de uma imagem óptica dependem das características do sistema óptico e da distância entre ele e o objecto. Somente no caso de um espelho plano é que uma imagem óptica é sempre igual em tamanho ao objeto.

Se um objeto não está no paraxial região e, em seguida, os raios que emergem e passam através do sistema óptico não são coletados em um único ponto, mas, ao invés de interseção do plano de imagem em diferentes pontos, formando uma aberrational lugar; o tamanho do lugar, depende da localização do ponto de objeto e a concepção do sistema. Apenas espelhos planos são sistemas ópticos não-rotativos (ideais) que produzem uma imagem pontual de um ponto. No projeto de sistemas ópticos as aberrações são corrigidas – isto é, um esforço é feito para garantir que as aberrações de dispersão não deteriorem a imagem em grau perceptível; no entanto, a eliminação completa das aberrações é impossível.

deve-se notar que o acima é estritamente válido apenas no âmbito da óptica geométrica, que, embora bastante satisfatório em muitos casos, ainda é apenas um método aproximado de descrever os fenômenos que ocorrem em sistemas ópticos. Somente na óptica geométrica, onde a abstração da natureza da onda da luz é usada e, em particular, os fenômenos da difração da luz não são levados em conta, pode a imagem óptica de um ponto luminoso ser considerada como uma imagem pontual. Um exame mais detalhado da microestrutura de uma imagem óptica, levando em conta a natureza da onda da luz, mostra que uma imagem pontual, mesmo em um sistema ideal (não-rotacional), é um padrão complexo de difração ao invés de um ponto.

Figura 1. Formação de imagens ópticas: (a) imagem virtual M “do ponto M de um espelho plano, (b) imagem virtual M” do ponto M em um espelho esférico convexo, (c) imagem virtual M “do ponto M e imagem real AB’ do ponto de N em um espelho esférico côncavo, (d) imagem real de UM’B’ e imagem virtual M ‘N’ de objetos AB e MN em uma lente convergente, (e) imagem virtual M ‘N’ do objeto MN em uma lente divergente; (i) e (j), ângulos de incidência de raios, (i’) e (j’), ângulos de reflexão, (C) os centros das esferas, (F) e (F’) de focos de lentes

A luz densidade de energia de distribuição na imagem é significativo para a avaliação da qualidade de uma imagem óptica, que adquiriu grande importância devido ao desenvolvimento da fotografia, da televisão, e outros métodos. Uma característica especial—o contraste k = (Emax— Emin)/(Emax— Emin) em que a Emin e Emax são os valores mais baixos e maiores de iluminação da imagem óptica de um objecto de ensaio—é utilizada para este fim. Uma quadrícula cujo brilho varia sinusoidalmente com uma frequência R (O número de períodos da quadrícula por milímetro) é geralmente usado como um objeto de teste padrão: k depende de R e a direção das linhas da quadrícula. A função k (R) é chamada de característica de contraste de frequência. Em sistemas ideais k = 0 quando R = 2A’ /\ ou mais, quando a ” é a abertura numérica do sistema no espaço de imagem e X é o comprimento de onda da luz. Quanto menor o k para um dado R, pior será a qualidade da imagem óptica no sistema particular.