lekcia_23opt

Диапазон видимого излучения.

1

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики

Основные законы геометрической оптики

1. Закон прямолинейного распространения света

Свет в однородной прозрачной среде распространяется прямолинейно

2. Закон независимости световых пучков

Распространение светового пучка в среде не зависит от наличия других пучков

3. Закон отражения

Падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела сред в точке падения (плоскость падения) , причем угол падения φ1 равен углу отражения φ3

4. Закон отражения

Преломленный луч лежит в плоскости падения, причем отношение синуса угла падения φ1 с синусу угла преломления φ2 для рассматриваемых сред зависит только от длины волны, но не зависит от угла падения

sin φ1/sin φ2= n21

2

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики

Принцип Ферма

Свет распростаняется по такому пути, при котором, время необходимое для прохождения света от одной точки до другой, имеет наименьшее или наибольшее значение. («природа всегда придерживается кратчайшего пути»)

Центрированные оптические системы (ЦОС).

Оптическая система, образованная сферическими отражающими и преломляющими поверхностями, называется центрированной, если центры кривизны всех поверхностей лежат на одной прямой. Эта прямая называется главной оптической осью системы.

ЦОС характеризуется рядом так называемых кардинальных точек и плоскостей, задание которых полностью описывает все свойства ЦОС и позволяет пользоваться ими, не рассматривая реального хода лучей в системе.

4

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики

Кардинальные точки и плоскости центрированной оптической системы.

Луч A1B1, параллелен главной оптической оси OO1. Сопряженный ему луч выйдет из системы по направлению C2D2 и пересечет главную оптическую ось в точке F2 - заднем главном фокусе ЦОС. Плоскость, проходящая через F2 и перпендикулярная оси OO1, называется фокальной. Точно так же луч A2B2 при прохождении через системупересечет ось OO1 в точке F1 - переднем главном фокусе ЦОС. Лучи, исходящие из точек F1 и F2, после системы будут идти параллельно главной оптической оси. Продолжения лучей A1B1 и D1C1 (A2B2 и D2C2) пересекаются в точке R1 (R2). Плоскости, проходящиечерез точки R1 и R2 и перпендикулярные оптической оси, носят названия главныхплоскостей, а точки H1 и H2 - главныхточек. Точки главныхплоскостей R1 и R2 сопряжены и изображаются с линейным увеличением +1.

5

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики

Формула тонкой линзы

Формула тонкой линзы – соотношение, связывающее между собой радиусы кривизны R1 и R2 преломляющих поверхностей, с расстояниями a и b от предмета до линзы и от линзы до изображения предмета.

На рисунке, R1>0, R2<0. Материал линзы имеет относительный показатель преломления относительно окружающей среды n. Источник света находится на оптической оси в точке А, его изображение линза формирует также на оптической оси в точке В. Тогда можно записать формулу линзы:

6

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики

Если а→∞, т.е. лучи падают на линзу параллельным пучком, то b=f называется задним фокусным расстоянием линзы.

Выражая фокусное расстояние получим:

Если b→∞ то изображение источника находится на бесконечности, а сам источник находится на переднем фокусном расстоянии. Если среды по обе стороны симметричной линзы одинаковы, то передний и задний фокусы располагаются симметрично относительно центра линзы.

Если фокус измерять в метрах, то Ф измеряется в Диоптриях (Дптр).

Если Ф>0, то линза называется положительной или собирающей, если Ф<0 - то отрицательной или рассеивающей.

Зная расстояние от источника и его изображения до тонкой симметричной линзы, можно рассчитать ее фокусное расстояние по формуле:

7

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики

Построение изображения в линзе

8

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики

Ход лучей в сложной оптической системе

9

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики

Построение изображений в зеркалах

10

Лекция 23. основныезаконыгеометрической оптики