3 Теория оптических систем Лекция 3 Пучки лучей

3.1. Гомоцентрические пучки лучей

Гомоцентрические пучки лучейимеют общий центр, то есть все лучи выходят или сходятся в одной точке.

Гомоцентрические пучки лучей могут быть сходящимися, расходящимися, или параллельными.

Фокус пучка– это точка, в которой все лучи сходятся или из которой они все выходят. Волновой фронт такого пучка представляет собой сферическую поверхность. В частном случае фокус пучка находится на бесконечности, тогдаволновой фронтплоский, а все лучи параллельны. Фокус может быть мнимым или действительным. Действительный фокус образован самими лучами, а мнимый – их продолжениями.

Если пучок лучей после прохождения оптической системы сохраняет гомоцентричность, то каждая точка источника (предмета) дает только одну точку изображения. Такие изображения называются, точечными стигматическими.

3.2. Негомоцентрические пучки

Негомоцентрический пучок– это пучок, не имеющий общего фокуса (лучи не пересекаются в одной точке). Волновой фронт такого пучка – не сферической и не плоской формы.

У негомоцентрических пучков нет общего фокуса, но есть локальные фокусы. Локальный фокус – это точка, в которой пересекается часть лучей пучка. У бесконечно узкого пучка всегда есть локальный фокус. Если рассматривать широкий пучок как совокупность бесконечно узких пучков, то совокупность локальных фокусов образует поверхность сложной формы, которая называетсякаустикой.

3.3. Астигматический пучок

Частным случаем негомоцентрического пучка является астигматический пучок. Бесконечно узкий астигматический пучок имеет два локальных фокуса – сагиттальный фокусимеридиональный фокус. Широкий астигматический пучок имеет две плоскости симметрии, которые взаимно перпендикулярны –меридиональнуюисагиттальную. Каустика представляет собой две полоски (вертикальная и горизонтальная).

4. Геометрическая теория оптических изображений. Идеальные оптические системы

4.1. Описание оптических систем

4.1.1. Элементы оптических систем

Оптическая система– это совокупностьоптических сред, разделенныхоптическими поверхностями, которые ограничиваютсядиафрагмами. Оптическая система предназначена для формирования изображения путем перераспределения в пространствеэлектромагнитного поля, исходящего из предмета (преобразования световых пучков).

В наиболее общем случае оптическая система может состоять из следующих функциональных элементов:

• оптические среды,

• оптические поверхности,

• зеркала,

• диафрагмы,

• дифракционные оптические элементы.

Оптические среды

Оптические среды– это прозрачные однородные среды с точным значениемпоказателя преломления(с точностью до 4-6 знаков после запятой).

Дисперсия оптических материалов– это зависимость показателя преломления от длины волны.

Параметры оптических сред определяются для стандартных длин волн, называемыхФраунгоферовыми линиями:

– 365 нм	– 587 нм
– 404 нм	– 589 нм
– 434 нм	– 643 нм
– 436 нм	– 656 нм
– 480 нм	– 706 нм
– 486 нм	– 768 нм
– 546 нм

Основными характеристиками стекол являются показатель преломления для основной длины волныиобщая дисперсия, где,– наибольшая и наименьшая длины волн, которые пропускает стекло. В качестве опорных или основных длин волн для видимой области используются: центральная длина волны, крайние длины волн,.

Оптическое стекло характеризуется показателем преломления для основной длины волны (или), а также общей дисперсией(или).

Число Аббе(коэффициент относительной дисперсии):

Чем меньше число Аббе, тем больше дисперсия, то есть сильнее зависимость показателя преломления от длины волны. По числу Аббе оптические стекла делят на две группы кроны () и флинты ().