Глава III. Типовые оптические детали оптических систем § 3.1. Линзы

Линза – деталь из оптически прозрачного материала ограниченная 2-мя преломляющими поверхностями одна из которых, по крайней мере, является не плоской.

Является основным элементов оптических систем, осуществляет собирание или рассеивание пучков света.

Линзы изготавливаются из материалов прозрачных для определенных диапазонов длин волн.

Оптические характеристики линзы определяются кривизной ее поверхности и материалом.

В настоящее время все чаще применяются асферические линзы.

В качестве материала линз обычно используют стекло, оптическое стекло, оптически прозрачные пластмассы и др.

Линзами также называют и другие оптические приборы и явления которые создают сходный оптический эффект не обладая указанными внешними характеристиками. Например: плоские линзы изготавливаются из материала с переменным коэффициентом преломления, изменяющимся в зависимости от расстояния от центра, линзы Френеля, линзы воздуха в атмосфере: неоднородность свойств в частности коэффициента преломления проявляется в виде мерцания звезд в ночном небе, гравитационные линзы, магнитные линзы.

Линзы можно разделить на 3 группы: положительные, отрицательные и телескопические.

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

В отрицательных линзах (рассеивающих) задний фокус F’ находится левее задней главной точки H’.

Отрицательная линза отклоняет луч от оптической оси.

Телескопические линзы преобразуют параллельные лучи падающие в них так же в параллельные.

Фокусы преломляющих поверхностей у таких линз совпадают.

По виду кривизны поверхностей можно выделить 3 вида линз:

- Линзы, имеющие различные знаки радиусов кривизны поверхностей

У них главные плоскости лежат внутри линз

- Линзы, у которых одна поверхность является плоской (плосковыгнутые и плосковогнутые)

У них одна главная плоскость проходит через вершину неплоской поверхности

- Линзы, имеющие одинаковые знаки радиусов кривизны поверхности называются менисками

§ 3.2. Плоскопараллельные пластинки, зеркала, клинья, призмы

Плоскопараллельная пластинка – оптическая деталь ограниченная двумя плоскими параллельными гранями, поверхности которых могут быть прозрачными, полупрозрачными или матовыми.

Назначение плоскопараллельных пластинок: шкалы, сетки, защитные стекла, предметные и покровные стекла и т.д.

Плоскопараллельная пластинка строит мнимое изображение А’ действительного предмета А.

Характеризуются продольным смещением луча ∆ и поперечным смещением (Z).

Зеркала бывают плоские и сферические.

Плоские предназначены для изменения направления оптической оси, оборачивания изображения подсветки. В зеркальном изображении одно из направлений всегда изменено на противоположенное. При повороте зеркала на угол α, отраженный луч поворачивается на угол 2α.

Плоские зеркала бывают 2-х видов: с внешним и внутренним отражающим покрытием.

Для зеркала с внешним покрытием ошибки в изготовлении, такие как клиновидность, не влияют на качество изображения.

Зеркала с внутренним покрытием чувствительны к клиновидности и применяются в неответственных узлах.

Сферическим зеркалом называется оптическая деталь, в которой на сферическую поверхность нанесено отражающее покрытие.

Его действие эквивалентно действию линзы.

Преимущество зеркал перед линзами: отсутствует хроматизм, меньшая масса и габариты. Недостатки: повышенная точность в изготовлении, хрупкость.

Сферические зеркала применяются в фотографических, проекционных, осветительных и других системах.

Призмой называется оптическая деталь ограниченная преломляющими (не менее 2) и отражающими плоскостями.

По своему действию призмы бывают преломляющими и отражательными.

В отражательных призмах угол падения луча на входной грани и угол падения луча на выходной грани равны.

В преломляющих (спектральных) призмах эти углы могут быть различными.

Отражательные призмы бывают одинарными и составными.

Они предназначены для изменения направления оси и оборачивания изображения.

Оптические клинья – преломляющие призмы с малым углом преломления.

Применяются в оптических устройствах для изменения малых линейных или угловых смещений путем перемещения луча вдоль оптической оси или вращением перпендикулярной оси.