17. OPTICE GEOMETRICE
Aceasta este o aproximare a propagării luminii, presupunând că lumina se propagă de-a lungul anumitor linii - raze (optica razei). În această aproximare, lungimile de undă ale luminii sunt finite, presupunând că λ → 0.
Optica geometrică permite în multe cazuri să se calculeze destul de bine sistemul optic. Dar într-o serie de cazuri, calculul real al sistemelor optice necesită luarea în considerare a naturii luminoase a luminii, calculul în cadrul opțiunii geometrice produce un rezultat aproximativ, uneori incorect chiar și la un nivel calitativ.
17.1. Legile opticii geometrice
17.1.1. Legea propagării luminii rectilinii
Legea propagării rectilinii a luminii afirmă că într-un mediu omogen lumina se propagă rectiliniu.
Dacă mediul este neomogen, adică indicele său de refracție variază de la un punct la altul sau, atunci lumina nu se va răspândi în linie dreaptă.
În prezența discontinuități ascuțite, cum ar fi găuri într-un ecran opac, limitele acestor ecrane, o deviere de la propagarea rectilinie a luminii.
17.1.2. Legea independenței razei de lumină
afirmă că razele nu se deranjează reciproc la intersecție. La intensități înalte această lege nu este respectată, în lumină există o dispersie de lumină.
17.1.3. Legi de reflecție și refracție
susțin că reflexia și refracția fasciculului de lumină apar la interfața dintre cele două medii. Razele reflectate și refractate se află în același plan ca și fasciculul incident și perpendicular, restabilite la interfață în punctul de incidență.
Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie.
Raportul dintre sinusul unghiului de incidență la sinusul unghiului de refracție este raportul dintre indicele de refracție (16.5.2), un al doilea mediu la primul indice de refracție.
Legile reflexiei și refracției pot fi încălcate în medii anizotrope, adică media, pentru care indicele de refracție depinde de direcția din spațiu.
17.2. Reflexie internă totală
Pe măsură ce unghiul de incidență crește. unghiul de refracție crește, de asemenea, intensitatea (16.5.4) a creșterilor fasciculului reflectate și refractate - cade (suma lor este egală cu intensitatea luminii incidente). Pentru o anumită valoare i = iκр, unghiul r = π / 2. Intensitatea fasciculului refractat va fi zero, se va reflecta întreaga lumină. Cu o creștere suplimentară a unghiului i> ikr, nu va mai exista nici o rază de refracție, o reflectare completă a luminii.
Valoarea unghiului critic de incidență la care se începe reflexia totală, am pus legea refracției r = π / 2. apoi Sinul r = 1. atunci:
17.3. Lentile subțiri
Un obiectiv este un sistem de două suprafețe cel mai adesea sferice, de refracție care leagă un corp transparent. De obicei, lentilele sunt fabricate din sticlă.
17.3.1. Lentile de colectare și difuzie
Lentilele sunt colectate și împrăștiate.
Litera F indică focalizarea obiectivului - punctele în care grinzile care trec prin obiectiv (sau continuările acestora) sunt paralele cu axa optică.
17.3.3. Distanța focală a unei lentile subțiri
Litera F indică și distanța focală a obiectivului - distanța de la focalizare la centrul optic al obiectivului.
Pentru o lentilă sferică subțire, bazată pe legea refracției, se obține următoarea formulă pentru lungimea focală:
Această formulă este valabilă numai pentru razele axiale (paraxiale).
R1. R2 - razele de curbură ale suprafețelor sferice ale lentilei pot fi pozitive și negative. Raza de curbură a suprafeței convexe a cristalinului este considerată pozitivă, concavă - negativă.
Alegerea semnelor R1 și R2 în formula dată de noi pentru F este ilustrată prin următoarele figuri [Trebuie notat că există o altă regulă mai formală de semne. ]):
Pentru lentila de colectare, lungimea focală F este pozitivă, pentru dispersia lentilă - negativă. Forța optică a unei lentile se numește inversa a lungimii focale a lentilei:
Unitatea de putere optică este dioptria (dtpp).
17.3.4. Imagistica în lentile
Pentru a construi o imagine a unui obiect, este necesar să construim o imagine a fiecărui punct.
Pentru a construi imaginea unui punct, este suficient să găsim punctele de intersecție ale oricărei două raze care vin dintr-un anumit punct.
Este cel mai convenabil să utilizați ca una dintre aceste raze o rază care trece prin centrul optic, trece prin lentilă fără să devieze:
Un alt fascicul convenabil este cel care rulează paralel cu axa optică. El, refracționat în lentilă, trece prin focalizare, dacă lentila colectează:
Dacă obiectivul este împrăștiat, atunci prin focalizare trece continuarea razei:
Și dacă raza a trecut prin focalizarea lentilei de colectare, atunci după refracție va merge paralel cu axa optică:
Pentru o lentilă de dispersie paralelă cu axa optică, va urma un fascicul de refracție, al cărui continuare va trece prin focalizare:
17.3.4.1. Exemple de reprezentare a unei imagini punct într-o lentilă convergentă
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: