所谓理想光学系统，指的是能对任意宽空间内的点以任意宽的光束成完善像的光学系统，具备“点对应点、直线对应直线、平面对应平面”的一一对应的关系。当理想光学系统的焦点和主点的位置一定时，已知物体的位置和大小就可以求出像的位置和大小。本文对计算物像位置的两个公式进行介绍，即牛顿公式和高斯公式。
理想光学系统的物像位置公式
当理想光学系统的焦点和主点的位置一定时，已知物体的位置和大小就可以求出像的位置和大小。确定物像位置的坐标系的选取不同，表示物像位置关系的公式形式就不同。常用的形式有两种，一种是以焦点为坐标原点的物像位置公式，称为牛顿公式；另一种是以主点为坐标原点的物像位置公式，称为高斯公式。
牛顿公式
牛顿公式中，物和像的位置式相对于光学系统的焦点的位置来确定的。设，物体AB经光学系统后成像于A'B'，有焦物距离为-x；物高y；焦像距离为x'；像高y'。根据三角形相似关系，推出牛顿公式：
xx'=ff'
牛顿公式表示以焦点为坐标原点的物像位置公式。
高斯公式
在高斯公式中，物和像的位置相对于光学系统的主点的位置来确定。设，物体AB经光学系统后成像于A'B'，有物距l；像距离l'。
x，x'与l，l'有如下关系：
x=l-f，x'=l'-f'
将上式带入高斯公式得：
f'/l' + f/l = 1
当光学系统位于统一介质中时，f'=-f
上式可写成：
1/l' - 1/l = 1/f'
高斯公式表示以主点为坐标原点的物像位置公式。
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