 |
Идеальная оптическая система
|
|
|
|
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1. Изучить методы построения изображений в идеальных оптических системах.
1.2. Измерить фокусное расстояние тонкой линзы, используя формулу отрезков.
1.3. Измерить фокусное расстояние тонкой линзы методом замещения.
1.4. Измерить фокусное расстояние оптической системы, состоящей из двух линз, методом Аббе.
ИДЕАЛЬНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ЕЁ КАРДИНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Основные понятия геометрической оптики.
Геометрическая оптика - раздел оптики, в котором законы распространения света в прозрачных средах рассматриваются с точки зрения геометрии. Волновая оптика при λ = 0 переходит в геометрическую. Геометрическая оптика оперирует понятием световых лучей, независимых друг от друга и подчиняющихся известным законам преломления и отражения.
Световой луч - это линия, вдоль которой распространяется энергия излучения. Световому лучу в волновой оптике соответствует нормаль (перпендикуляр) к волновой поверхности.
Оптической системой называется совокупность оптических деталей (призмы, линзы, зеркала), предназначенных для преобразования пучков световых лучей посредством преломления и отражения на поверхностях, которыми ограничены оптические детали.
Оптическую систему называют центрированной, если центры сферических поверхностей или оси симметрии других поверхностей, образующих оптическую систему, расположены на одной прямой, называемой оптической осью.
Если пучок световых лучей, идущий из какой-либо точки Р (см.рис1), после прохождения через оптическую систему пересекается в точке Р ', то точка Р' называется изображением точки Р. Изображение, образованное пересечением лучей выходящих из оптической системы, называют действительным, а изображение, образованное пересечением геометрических продолжений этих лучей - мнимым.
|
|
|
Рис.1. Изображение точки в оптической системе:
а - действительное, б - мнимое.
Для того, чтобы подчеркнуть, что лучи строго пересекаются только в одной точке Р' изображение в этом случае называют стигматическим.
Пучок же лучей, исходящих из одной точки или сходящихся в одной точке, называется гомоцентрическим (рис.2). Точка пересечения параллельного пучка световых лучей находится в бесконечности.
Рис.2. Гомоцентрические пучки лучей: а - расходящийся,
б -сходящийся, в - параллельный.
В геометрической оптике изображение точки принято обозначать той же буквой, что и предмет, но со штрихом. Это относится и к другим обозначениям (лучам, плоскостям, углам, отрезкам, показателям преломления и т.д.).
Любой предмет или изображение рассматриваются как совокупность предметных точек или изображений этих точек. Две точки, одна из которых является изображением другой, называют сопряженными. Все пространство, в котором распространяются пучки лучей, можно разделить на две части. Пространство, в котором находятся точки предметов, называется пространством предметов. Пространство, в котором расположены изображения точек пространства предметов, называют пространством изображений.
В геометрической оптике используют правило знаков (рис.3).
Рис.3. Пример применения правила знаков.
Положительное направление распространения света слева направо. Для каждого отрезка указывается направление отсчета.
Отрезки вдоль оптической оси считаются положительными, если их направление отсчета совпадает с направлением распространения света.
Отрезки, перпендикулярные к оптической оси, считают положительными, если они расположены над оптической осью и отрицательными, если они расположены под осью.
|
|
|
Угол считается положительным, если образуется вращением оси, от которой ведется отсчет по часовой стрелке, и отрицательным в противном случае.
Отрезки, характеризующие положение предметов и изображений, отсчитываются от кардинальных элементов оптической системы.
Идеальная оптическая система
Идеальная оптическая система изображает точку в виде точки, т.е. все лучи, исходящие из любой точки предмета, собираются после выхода из системы в одной точке изображения.
Другими словами под идеальной оптической системой понимают такую оптическую систему, которая не нарушает гомоцентричности прошедших через нее лучей. Теория идеальной оптической системы разработана Гауссом и имеет чисто геометрический характер.
Реальные оптические системы, состоящие из сферических и плоских преломляющих и отражающих поверхностей, в общем случае не удовлетворяют положениям теории идеальных оптических систем. Изображением светящейся точки на экране в реальной оптической системе будет не точка, а светлое пятно.
Реальные оптические системы ведут себя как идеальные лишь для лучей, распространяющейся вдоль оси центрированной оптической системы, когда лучи образуют очень малые углы с оптической осью и нормалями к преломляющим и отражающим поверхностям системы.
В этом случае (если e ‹‹ 1рад) и, пользуясь разложением в ряд Тейлора функций sin e:
(1)
можно положить sin e - e, где e выражается в радианах.
Область, в пределах которой можно делать такие замены, называется параксиальной, а соответствующие пучки лучей называют параксиальными (или нулевыми). В этой области закон преломления света можно записать в следующем виде:
(2)
|
|
|
Бог симметричен. Бог — это идеальная симметрия. В хаосе существует свой порядок. В замысле есть совершенство.
Идеальная женщина с точки зрения мужчины
Идеальная женщина с точки зрения мужчины
Идеальная жидкость. законы идеальной жидкости (неразрывности,бернули)
Идеальная и действительная подача поршневых насосов
Идеальная модель управления запасами
Идеальная оценка — это та, которую ученик может поставить сам себе
ИДЕАЛЬНАЯ СИСТЕМА 100.
Идеальная ситуация.
