ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Микроструктура изображения, даваемого оптической системой из "О возможном и невозможном в оптике " Геометрическая оптика, наука об изображениях, даваемых оптическими системами, является по существу отделом чистой математики, основанным на одном понятии — понятии светового луча, одном общем принципе —принципе Ферма о наиболее кратком пути следования луча и одном постулате—о независимом распространении света, на котором основана вся фотометрия. На эгой основе построена вся теория изображений, и в значительной степени—теория оптических приборов кййк известно, эти теории достаточно хорошо оправдываются фактами, если оставаться в пределах довольно общих явлений и не увлекаться слишком тонкими экспериментами, как, например, рассматриванием звезд или микробов при сверхбольших увеличениях. [c.47] Как ИИ малы расхождения между результатами теории и опыта, от все же указывают на неточность в основах теории. Неточным является положение о световом луче постулат о независимом распространении лучей тоже подлежит более тщательному рассмотрению. [c.47] Для дальнейшего нам потребуется произвести несколько простых опытов. Для этого понадобятся небольшой кусочек тонкого картона (или металлической фольги, свободной от отверстий),, лезвие от безопасной бритвы, швейная иголка, сильная положительная лийза с фокусным расстоянием 2—5 см. [c.48] Примечание. Для случая слабых источнш )б, как пламя керосиновой лампы, необходимо сделать отверстие больших размеров, иначе нехватит света. К сожалению, увеличение отверстия скажется ш чистоте явления. [c.49] Диффракция обнаруживается при следующем простейшем опыте. Если посмотреть на светящуюся точку, изображение Солнца, полученное описанным выше путем, в хорошо отполированном шарике подшипника, помещая перед глазом кусок картона с малым отверстием (не более 0,1 мм), то вместо точки видно будет большое белое круглое пятно, окруженное кольцами, попеременно светлыми и Темными. Если рассматривать точку через отверстия различно величины (о величине отверстий можно судить, рассматривая их на ярком фоне неба или хорошо освещенного белого листа бзшаги) в (сильную лупу, то величина пятен и колец меняется, причем меньшем отверстию соответствуют большие размеры пятна И колец. Теперь не трудно понять, почему не резки изображения, рассматриваемые при сверхбольших увеличениях, т. е. при весьма малых отверстиях выходного зрачка, так как то, что мы видели, есть не что иное, как изображение точки в приборе (глаз) с Ючень малым зрачком. [c.50] Два некогерентных пучка, падая на одну и ту же площадку, вызывают на ней освещение, равное сумме взятых в Ьтдельности освещенностей от каждого пучка. В жизни мы встречаемся почти исключительно с такими некогерентными пучками. Поэтому явление интерференции наблюдается лишь в исключительных, искусственнэ вызванных случаях. [c.52] Хотя принцип Гюйгенса — Френел я (так принято называть сфор- /.улированное выше правило) прост по идее, но он приводит к чрезвычайно громоздким вычислениям, даже в самых простых случаях. [c.53] Рассмотрим несколько таких практически важных случаев, ограничиваясь при атом лишь теми, которые представляют интерес для нас. Мы всегда будем предполагать, что источником света является точка на большом (по сравнению с размером отверстия на экране) расстоянии от отверстия экрана или от входного зрачка оптической системы. [c.53] Если за решеткой стоит объектив, пучки собираются в фокальной плоскости объектива в де плоских спектров, причем число последних тем больше, чем больше угол, под которым объектив виден из центра решетки. [c.54] Первый случай относился к чистой диффракции, втором диффракция была целиком исключена. [c.55] Нормальные случаи являются промежуточными между двумя предыдущими. Изображение существует, но оно весьма своеобразно оно значительно отличается от того, к которому мы привыкли на основании курсов геометрической оптики. [c.55] Распределение освещенности по прямой линии, проходящей через центр изображения, имеет вид, показанный на фиг. 27. Если входной зрачок имеет вид квадрата, то изображение точки имеет ви-д центрального квадратного пятна, окруженного другими, значительно более слабыми квадратиками. [c.56] Ничего не стоит разнообразить форму, расположение, величину отверстия объектива. Каждый раз получается своеобразная картина, причудливость котор й в некоторых случаях не может йи с чем сравниться. [c.58] Это изумительное разнообразие диффракционных картин имеет, одаако, свои пределы. Как ни подбирать форму, размеры, число отверстий, изображение точки никогда не будет точкой. Лишь увеличение площади отверстия ведет к улучшению изображения в том смысле, что пятно уменьшается, диффракционная картина вся устремляется к одному центру. [c.58] Вернуться к основной статье