Optica geometrică de rețea științifică

Server științific și educațional "Optică".
ITMO, Sankt-Petersburg.

Un sistem optic este o colecție de suprafețe reflectoare și refractare care separă mediile optic omogene unul față de celălalt. De obicei, aceste suprafețe sunt sferice sau plate.






Dacă centrele tuturor suprafețelor se află pe aceeași linie dreaptă, atunci sistemul optic este numit centrat. Pentru ca sistemul centrat să fie un sistem optic ideal, este necesar să ne limităm doar la razele care merg în unghiuri mici față de axa optică principală. Astfel de raze se numesc paraxiale. Teoria sistemelor optice ideale a fost dezvoltată de Gauss (1841).

Într-un sistem optic real, există întotdeauna inexactități care îl diferențiază de un sistem ideal. Aberațiile erodează imagini ale obiectelor, creează colorări, diminuează puterea de rezolvare a sistemelor optice.
Erori de bază ale unui sistem optic real:


Aberațiile sferice reprezintă o eroare care apare atunci când se afișează puncte situate pe axa optică a sistemului. Radiațiile care trec prin marginile lentilei sunt refractate mai puternic decât cele care trec în apropierea axei optice. Există o redistribuire a iluminării în imaginea punctului: în centrul punctului este o maximă accentuată și o scădere rapidă a iluminării cu distanța de la centru.


Coma rezultă din încălcarea simetriei axiale a unui fascicul de raze lungi care iese din punctul obiectului situat în afara axei optice. Punctul de împrăștiere are aspectul unui cerc luminos de dimensiuni mici, cu o coadă treptată care se extinde. În funcție de semnul de aberație, coada poate fi îndreptată fie spre axa optică a sistemului, fie spre direcția opusă. Distribuția iluminării în modelul de împrăștiere este asimetrică - toată energia este concentrată într-un unghi de aproximativ 60 ° C și scade rapid în direcția de la vârful unghiului.







Astigmatismul și curbura câmpului. Aceste două aberații se însoțesc adesea. Imaginea în afara axei unui obiect obținut în planul imaginii este o elipsă centrat pe o imagine paraxială (o imagine creată numai prin raze paraxiale). Există trei poziții ale ecranului pe care figura împrăștiată are o formă extremă. În planul 1, în care se află focalizarea radiațiilor meridionale. modelul de împrăștiere degenerează într-un segment de linie dreaptă, situat perpendicular pe planul meridian. În planul 2, care este în centrul razelor sagitale. Cifra este, de asemenea, un segment de linie dreaptă, dar situată în planul meridian. În cele din urmă, într-un plan 3 situat aproximativ la mijloc între planurile 1 și 2, figura împrăștiată este un cerc. Imaginea obiectului, amplasată perpendicular pe axa optică, se dovedește a fi ascuțită, dar situată pe o suprafață curbată.


Distorsiunea este o aberație care distorsionează imaginea unui obiect, lăsând-o ascuțită. Imaginea punctului apropiat de axa optică se abate foarte puțin de poziția sa ideală, iar imaginea punctului obiectului, departe de axa optică, este deplasată de la poziția ideală, cu atât mai mult cu cât este mai departe de axa din acest punct. Distorsiunea poate fi în formă de pernă sau în formă de butoi.
Aberația cromatică este o eroare datorită faptului că lumina cu diferite lungimi de undă este refractată în moduri diferite (fenomenul de dispersie a luminii).
La proiectarea instrumentelor optice, în funcție de scopul lor, încearcă să reducă, pe cât posibil, acele sau alte aberații.
Natura razelor de lumină se manifestă prin faptul că, chiar în absența aberațiilor geometrice, imaginea punctului obiectului este un cerc de difracție (aberații de difracție).







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: