Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Оптична система



План:


Введення

Оптична система ( англ. optical system ) - Сукупність оптичних елементів ( заломлюючих, відображають, дифракційних і т. п.), створена для певного формування пучків світлових променів (в класичній оптиці), радіохвиль (в радіооптіке), заряджених частинок (в електронній та іонній оптиці).

Оптична схема - графічне представлення процесу зміни світла в оптичній системі.

Оптичний прилад ( англ. optical instrument ) - Конструктивним чином оформлена для виконання конкретного завдання оптична система, що складається, принаймні, з одного з базових оптичних елементів. До складу оптичного приладу можуть входити джерела світла і приймачі випромінювання. В іншому формулюванні, Прилад називають оптичним, якщо хоча б одна його основна функція виконується оптичною системою.


В оптичних приладах не всі взаємодіючі зі світлом деталі є оптичними, спеціально призначеними для його зміни. Такими Неоптичні деталями в оптичних приладах є оправи лінз, корпус і т. п.

Сукупність безладно розкиданих оптичних деталей не утворює оптичної системи.

Зазвичай під оптичними системами увазі системи, що перетворюють електромагнітне випромінювання в видимому або близьких діапазонах ( ультрафіолетовий, інфрачервоний). У таких системах перетворення пучків світла відбувається за рахунок заломлення і відображення світла, його дифракції (яка є окремим випадком явища інтерференції (при необхідності урахування обмеження протяжності хвильових фронтів), поглинання і підсилення інтенсивності світла (в разі використання квантових підсилювачів).

Типи і різновиди оптичних систем дуже різноманітні, проте зазвичай виділяють зображують оптичні системи, які формують оптичне зображення та освітлювальні системи, що перетворюють світлові пучки від джерел світла.


1. Базові оптичні елементи

Також називаються оптичними деталями. Історично такими елементами були:

В XIX столітті ця тріада була доповнена поляризаторами і дифракційними елементами ( дифракційна решітка, ешелон Майкельсона).

В XX столітті з'явилися:


2. Принцип дії

Оптична система призначена для просторового перетворення поля випромінювання до оптичної системи (в "просторі предметів") в полі після оптичної системи (в "просторі зображень"). Такий поділ "просторів" вельми умовно, оскільки ці різні з точки зору зміни структури поля "простору" можуть у деяких випадках (наприклад при використанні дзеркал) збігатися в тривимірному фізичному просторі.

Перетворення поля з простору предметів в простір зображень виробляється, як правило, шляхом використання належним чином здійснюваного явища інтерференції випромінювання, що визначає структуру поля в просторі предметів. [1].

Така організація та досягається шляхом використання мають певну форму оптичних елементів, дія яких проявляється в явищі заломлення, відображення та розсіювання випромінювання. Фізичною причиною всіх цих явищ є інтерференція [1].

У багатьох випадках для пояснення дії оптичного елемента цілком достатньо застосування понять про сутність цих явищ, без розкриття ролі інтерференції, що дозволяє описувати поле випромінювання його формалізованої геометричною моделлю, заснованої на інтуїтивно зрозумілому поданні про "промені світла" і постулаті про нескінченно малості довжини хвилі випромінювання і оптичної однорідності середовища, яке заповнює весь простір, в якому діють закони геометричної оптики.

Але у випадку, коли виявляється необхідним враховувати хвильові властивості випромінювання і брати до уваги порівнянність розмірів оптичного елемента з довжиною хвилі випромінювання, геометрична оптика починає давати помилки, що носить назву дифракції [1], по суті своїй не є самостійним явищем, а лише тій же інтерференцією.


2.1. Параксіального наближення

Навіть у разі можливості знехтувати впливом дифракції, геометрична оптика дозволяє із задовільною точністю передбачити хід променів в просторі зображень лише для тих з них, які падають на робочу поверхню чергового оптичного елемента під малими кутами по відношенню до осі і на малій відстані точки падіння від осі параксіального промені.

В іншому випадку спостерігаються суттєві відхилення ходу променя, що носять назву аберацій. Їх роль може бути зменшена за рахунок ускладнення оптичної системи (додавання компонентів), відмови від використання сферичних поверхонь і їх заміною на поверхні утворені кривими, описуваними рівняннями більш високого порядку, що пов'язано з суттєвим ускладненням технології їх виробництва, а також розширення номенклатури оптичних середовищ в бік створення прозорих середовищ у все більш широкому спектральному діапазоні і мають все більш високі значення показника заломлення [1]. У цьому напрямі діє спеціальна галузь оптико-механічної промисловості, історично пов'язана з виробництвом оптичного скла, а потім і інших оптичних середовищ як аморфних, так і кристалічних. Тут проявили себе такі фахівці як Шотт і Аббе, а в Росії - Гребенщиков, Лебедєв та ін

Деякі аберації (наприклад, хроматична) проявляються і в параксіального пучках.


2.2. Втрати випромінювання за рахунок відображення

Відблиски через перевідбиттів в лінзах об'єктива

Кордон двох оптичних середовищ з різними показниками заломлення завжди відображає яку або частина випромінювання. Так поверхню скла з показником заломлення 1,5 в повітрі відображає приблизно 4% світла. Для зниження цих втрат використовується просвітлення оптики, засноване на виникненні інтерференційних ефектів у тонких шарах прозорих матеріалів, що наносяться на робочі поверхні. Так, наприклад, для порівняно простих об'єктивів типу Триплет або Тессар, що мають 6 кордонів скло / повітря, втрати на відбиття, без використання просвітління, склали б приблизно 20%. З втратами, як такими, ще можна було б миритися, але відбите світло, повторно відбиваючись від інших поверхонь, потрапляє на зображення і спотворює його. Такі відблиски, навіть незважаючи на просвітлення, добре помітні на фотографіях, знятих проти світла.


2.3. Поглинання випромінювання

Крім просторового перетворення поля випромінювання будь оптичний елемент завжди послаблює його інтенсивність за рахунок втрат, викликаних поглинанням випромінювання матеріалом, з якого зроблений оптичний елемент. Використання оптичних матеріалів з мінімальним показником поглинання на довжині хвилі випромінювання є надзвичайно важливим в волоконної оптиці, на використанні якої започатковано створення волоконних ліній зв'язку.

У дзеркальних і дзеркально-лінзових оптичних системах частина випромінювання поглинається на металевих дзеркалах.

Ослаблення інтенсивності випромінювання в ряді випадків є корисним (наприклад в сонцезахисних окулярах), тим більше у випадку виборчого поглинання випромінювання кольоровими світлофільтрами.

В даний час стало також можливим посилення світла за рахунок використання зовнішнього джерела енергії.


Примітки

  1. 1 2 3 4 Г. С. Ландсберг. Оптика.



Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Оптична топографія
Оптична сила
Оптична товщина
Оптична томографія
Оптична спектроскопія
Оптична ілюзія
Оптична вісь
Оптична астрономія
Оптична довжина шляху
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru