Геометрическая оптика

Наука о законах распространения света и образования изображений с помощью линз

Призма. Ход лучей. Опыт Ньютона.

Свет, проходя через призму разлагается в спектр и отклоняется к её основанию.

Каждая линза-сочетание призм.

Линза положительная. Ход лучей.

Пучок параллельных лучей после прохождения положительной линзы соберется в одной точкеF–фокусе (действительный).

Линза отрицательная. Ход лучей.

Продолжения параллельных лучей после прохождения отрицательной линзы соберутся в одной точке F”–фокусе (мнимый).

Линза астигматическая. Ход лучей.

Коноид Штурма.

Падающий на астигматическую линзу параллельный пучок лучей преобразуется в фигуру, называемую коноидом Штурма. Вместо фокусной точки лучи собираются в два отрезка прямых, лежащих в плоскости главных сечений. Они называются фокальными линиями(F’ и F””).

Мерой астигматизма является разность преломляющей силы в двух главных сечениях (в диоптриях). Чем больше астигматическая разность, тем больше расстояние между фокальными линиями в коноиде Штурма.

Типы астигматизма.

Геометрическая оптика. Основные законы.

Закон прямолинейного распространения света.

В оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Закон независимости световых лучей.

Световые лучи, встречаясь в пространстве, не взаимодействуют друг с другом.

Закон отражения.

Отраженный от границы раздела двух сред луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром, проведенным к границе раздела в точке падения; угол отражения равен углу падения.

Закон преломления.

 Луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости:

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред (n), зависящая только от оптических свойств этих сред.

Свойства света.
Дисперсия. Дифракция. Интерференция.

Показатель преломления

(Коэффициент преломления) – число, характеризующее преломляющую силу прозрачной среды.

Различная оптическая плотность материала (показатель преломления n) характеризуется различным преломлением луча .

Чем выше показатель преломления материала, тем меньше скорость распространения света в линзе и больше преломления света.

Принцип Ферма.

Свет выбирает кратчайший путь между двумя точками.

В однородной среде кратчайшим оптическим путем является прямая линия.

В неоднородной среде кратчайшим оптическим путем может оказаться некоторая кривая (или ломаная) линия, вдоль которой показатель преломления меньше, чем вдоль геометрической прямой. Явление преломления света и искривление световых лучей в неоднородной среде — явление рефракции.

Рефракция.

Основные понятия физической рефракции.

Преломляющая сила оптической системы выражается в диоптриях (D).

Оптические системы.

Аберрация оптической системы.

Ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по он должен был бы идти в идеальной оптической системе.

Аберрации

Аберрация кома.

Внеосевая аберрация-заключается в нарушении гомоцентричности (пересечение в одной точке) наклонного пучка лучей в пространстве изображений с нарушением  симметрии строения пучка относительно главного луча.

Сферическая аберрация.

Осевая сферическая аберрация заключается в нарушении гомоцентричности широкого осевого пучка лучей  в пространстве изображений с сохранением симметрии строения пучка.

Астигматизм косых (наклонных) пучков.

Точка объекта, не лежащая на оси, воспроизводится на изображении не в виде точки, а в виде эллипса или линии. Лучи света, вышедшие из линзы, формируют вместо точечного изображения 2 линейных отрезка: меридиональное и сагиттальное изображения. Между ними расположен диск наименьшего размытия.

Кривизна поля.

Изображение плоского(перпендикулярного к оптической оси) объекта находится на поверхности, вогнутой либо выпуклой по отношению к объективу, что делает резкость неравномерной по полю изображения.

Дисторсия.

Дисторсия вызвана различием линейных увеличений в центре поля и по краям. Проявляется в искажении формы рассматриваемых крупных предметов (квадрат изображается в виде «подушки» или «бочки»).