Основні властивості оптичних систем
1.1. Вивчити методи побудови зображень в ідеальних оптичних системах.
1.2. Виміряти фокусна відстань тонкої лінзи, використовуючи формулу відрізків.
1.3. Виміряти фокусна відстань тонкої лінзи методом заміщення.
1.4. Виміряти фокусна відстань оптичної системи, що складається з двох лінз, методом Аббе.
2. ИДЕАЛЬНАЯ ОПТИЧНА СИСТЕМА ТА ЇЇ КАРДИНАЛЬНІ ЕЛЕМЕНТИ
2.1. Основні поняття геометричної оптики.
Геометрична оптика - розділ оптики, в якому закони поширення світла в прозорих середовищах розглядаються з точки зору геометрії. Хвильова оптика пріλ = 0 переходить в геометричну. Геометрична оптика оперує поняттям світлових променів, незалежних один від одного і підкоряються відомим законам заломлення і відображення.
Світловий промінь - це лінія, уздовж якої поширюється енергія випромінювання. Світлового променя в хвильової оптики відповідає нормаль (перпендикуляр) до хвильової поверхні.
Оптичною системою називається сукупність оптичних деталей (призми, лінзи, дзеркала), призначених для перетворення пучків світлових променів за допомогою заломлення і відображення на поверхнях, якими обмежені оптичні деталі.
Оптичну систему називають центрованої, якщо центри сферичних поверхонь або осі симетрії інших поверхонь, що утворюють оптичну систему, розташовані на одній прямій, званої оптичної віссю.
Якщо пучок світлових променів, що йде з будь-якої точки Р (см.ріс1), після проходження через оптичну систему перетинається в точці Р ', то точкаР' називається зображенням точкіР. Зображення, утворене перетином променів виходять з оптичної системи, називають дійсним, а зображення, утворене перетином геометричних продовжень цих променів -мнімим.
Рис.1. Зображення точки в оптичній системі:
а - дійсне, б - уявне.
Для того, щоб підкреслити, що промені строго перетинаються тільки в одній точці Р 'зображення в цьому випадку називають стигматичні.
Пучок ж променів, що виходять з однієї точки або сходяться в одній точці, називається гомоцентріческіх (рис.2). Точка перетину паралельного пучка світлових променів знаходиться в нескінченності.
Рис.2. Гомоцентріческіх пучки променів: а - розходиться,
б -сходящійся, в - паралельний.
У геометричній оптиці зображення точки прийнято позначати тієї ж буквою, що і предмет, але зі штрихом. Це відноситься і до інших позначень (променям, площинах, кутах, відрізків, показниками заломлення і т.д.).
Будь-який предмет або зображення розглядаються як сукупність предметних точок або зображень цих точок. Дві точки, одна з яких є зображенням іншої, називають сполученими. Весь простір, в якому поширюються пучки променів, можна розділити на дві частини. Простір, в якому знаходяться точки предметів, називається простором предметів. Простір, в якому розташовані зображення точок простору предметів, називають простором зображень.
У геометричній оптиці використовують правило знаків (рис.3).
Рис.3. Приклад застосування правила знаків.
Позитивний напрямок поширення світла зліва направо. Для кожного відрізка вказується напрямок відліку.
Відрізки вздовж оптичної осі вважаються позитивними, якщо їх напрямок відліку збігається з напрямком поширення світла.
Відрізки, перпендикулярні до оптичної осі, вважають позитивними, якщо вони розташовані над оптичною віссю і негативними, якщо вони розташовані під віссю.
Кут вважається позитивним, якщо утворюється обертанням осі, від якої ведеться відлік за годинниковою стрілкою, і негативним в іншому випадку.
Відрізки, що характеризують положення предметів і зображень, відраховуються від кардинальних елементів оптичної системи.