Межі застосування геометричної оптики.
- Поблизу предмета і зображення в оптичних системах (де можлива тонка структура не однородностей).
- Поблизу фокусів пучків.
Опис світлового поля в цих випадках грунтується на теорії дифракції.
Оптична система - як ми вже говорили етосовокупность оптичних середовищ, розділених оптичними поверхнями, які обмежуються діафрагмами.
ОС призначена для формування зображення шляхом перерозподілу в просторі електромагнітного поля. У найбільш загальному випадку состоітследующіх функціональних елементів:
- Дифракційних оптичних елементів.
За складом оптичні системи ділять на:
-лінзові (немає дзеркал, крім плоских для зламу оптичної осі)
Оптичні середовища це прозорі однорідні середовища з точним значенням показника заломлення (4-6 знаків після коми):
- Повітря (вакуум) де n≈1
- Оптичні стёкла- n = 1.42 до 2.
- Оптичні кристали-працюють в більш широкому діапазоні довжин хвиль.
Дисперсія оптичних матеріалів - залежність показника заломлення від довжини хвилі.
У видимій області спектра є стандартні довжини хвиль, звані фраунгоферові лініями:
Основні характеристиками стекол є:
- показник заломлення для основної довжини хвилі
- загальна дисперсія, де # 955; 1 і # 955; 2 найбільша і найменша довжини хвиль, які пропускає скло.
Коефіцієнт відносної дисперсії число Аббе - важлива характеристика скла визначається співвідношенням (6).
Чим менше число Аббе, тим вище дисперсія (залежність n від # 955;).
більше 60 -КРОНИ, менше 60 Флінт.
Оптична поверхню - гладка регулярна поверхню точно відомої форми.
Сферичні -задаётся один параметр R
Плоскі R = ∞, але умовно прийнято вважати R = 0.
Асферіческіе - за різними напрямками різна величина радіуса кривизни.
Діафрагма - не прозора екран з круглим отвором.
Центрована оптична система-оптична система, яка має вісь симетрії (оптичну вісь) і зберігає всі властивості при обертанні навколо цієї осі.
Малюнок 10. Дійсний і уявний фокуси
Для центрованої оптичної системи повинні виконуватися наступні умови:
- Всі плоскі поверхні перпендикулярні осі
- Центри всіх сферичних поверхонь належать осі,
- Все діафрагми круглі, і їх центри належать осі
- Всі середовища однорідні, або розподіл показника заломлення симетрично щодо осі.
Нумерація елементів ОС ведеться по ходу променя, все відстані між поверхнями відкладаються по осі.
Малюнок 11. Нумерація елементів ОС
Позитивним напрямком світла вважається поширення зліва направо.
Осьові відстані між заломлюючими поверхнями вважаються позитивними. якщо вони вимірюються у напрямку поширення світла.
Радіус кривизни поверхні вважається позитивним якщо центр кривизни знаходиться праворуч від поверхні.
Кут між променем і оптичною віссю вважається позитивним якщо для суміщення осі з променем потрібно обертати за годинниковою стрілкою.
Відрізки, перпендикулярні оптичної осі вважаються позитивними, якщо вони розташовуються над віссю.
Малюнок 12. Правила знаків
Фізичне та розрахункову кількість поверхонь може відрізнятися.
Малюнок 12. Фізичне і розрахункова кількість поверхонь в ОС
У геометричній оптиці (ГО) предмет - це сукупність точок, з яких виходять промені, що потрапляють в оптичну систему.
У ГО будь-якій точці простору предметів можна поставити у відповідність пов'язану їй точку в просторі зображень. Якщо з деякою точки в просторі предметів виходять промені і ці промені потім перетинаються в просторі зображень в будь-якій точці, то ці дві точки називаються зв'язаними.
Близький тип предмета або зображення розташовані на кінцевій відстані, поперечні розміри визначаються в одиницях довжини.
Далекий тип - предмет або зображення розташовані в нескінченності, поперечні розміри виражені в кутовій мірі.