6.3.1. Пакет из плоскопараллельных слоев
Рассмотрим оптическую систему, состоящую
из компонентов, оптическая сила которых
равна нулю
.
Действие на проходящие лучи пакета слоев с разными геометрическими толщинами и показателями преломления эквивалентно одному слою, толщина которого равна приведенной толщине:
|
где
–
приведенная толщина.
6.3.2. Оптическая система с нулевыми расстояниями между компонентами
Рассмотрим оптическую систему, в которой
расстояния между компонентами равны
нулю
.
Матрица такой системы:
Оптические силы таких компонент складываются:
|
6.3.3. Двухкомпонентная оптическая система
Матрица оптической системы, состоящей
из двух компонентов, разделенных
ненулевым промежутком:
Оптическая сила:
Частные случаи двухкомпонентной системы:
:
;
:
,
второй компонент находится взаднем
фокусепервого компонента;
:
,
первый компонент находится впереднем
фокусевторого компонента
:
.
Афокальные (телескопические) системы
Афокальные или телескопические системы– это системы из двух или более компонентов, оптическая сила которых равна нулю. Такие системы предназначены для наблюдения удаленных объектов. В телескопической системезадний фокуспервого компонента совпадает спередним фокусомвторого.
Матрица преобразования:
|
Элементы матрицы равны линейномуиугловомуувеличению:
,
.
В телескопических системах линейное и
угловое увеличение не зависят от
положения предмета и изображения.
Матрица тонкой линзы
У тонкой
линзыв воздухе толщина по
оси равна нулю
.
У такой линзы матрица преобразования:
|
где
–оптическая
силатонкой линзы,
,
–
кривизны поверхностей.
6.3.4. Расчет параксиальных (нулевых) лучей через оптическую систему
Нулевые лучи – это лучи, которые преломляются по законам параксиальной оптики, но имеют произвольно большие координаты.
Расчет нулевых лучей через оптическую систему состоит из операций переноса луча между компонентами и преломления луча на компонентах, которые можно описывать либо в матричной форме:
либо в виде рекуррентных соотношений:
Полный расчет нулевых (параксиальных) лучей включает в себя три этапа:
определение входных координат луча,
вычисление хода луча (последовательное определение его координат на всех компонентах),
определение выходных координат луча.
7. Реальные оптические системы. Ограничения пучков
7.1. Реальные (действительные) лучи
Ход реального лучаотличается от ходанулевого (идеального) луча. Отклонение хода реального луча от идеального связано со строгим выполнением законов преломления и отражения (параграф 3.1) на реальных поверхностях оптических систем.
Отличия реальной оптической системы от идеальной:
В реальной оптической системе происходит ограничение пучков, то есть не все существующие лучи проходят через оптическую систему и достигают пространства изображений. Проходящие пучки лучей имеют конечные размеры.
Ход лучей, проходящих через оптическую систему, не совпадает с ходом идеальных лучей (реальные оптические системы обладают аберрациями).
Аберрации лучей (лат. – отклонение) – отклонение хода реального луча от идеального.